以國鴻氫能披露的數(shù)據(jù),剔除電堆之外的價格,2019-2022年上半年電池系統(tǒng)BOP價格也有70%~80%的下降。
電堆和電池系統(tǒng)成本的持續(xù)下降主要得益于兩大路徑:
一是技術(shù)進步帶來的材料國產(chǎn)化;
二是制造規(guī)?;妥詣踊瘞淼囊?guī)模效應(yīng)。
以電堆成本而言,主要由雙極板和膜電極兩大部分組成,其中成本又以膜電極為主,約占電堆成本的60%~65%。
膜電極核心的材料有三類:質(zhì)子交換膜、催化劑和氣體擴散層。
質(zhì)子交換膜與氣體擴散層國產(chǎn)化率還非常低,一方面量產(chǎn)的產(chǎn)線很少,氣體擴散層材料還沒有大規(guī)模量產(chǎn)的產(chǎn)線;另一方面,國內(nèi)龍頭電堆企業(yè)對國產(chǎn)的兩類材料驗證比例較低,產(chǎn)品的升級和迭代都受到很大的制約,所以這兩類產(chǎn)品的成本過去幾年降本效果并不明顯,未來如果國產(chǎn)化有突破,預(yù)計還會有比較大的降本空間。
催化劑材料而言,目前國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品性能已經(jīng)達(dá)到了國際一流水平,但是貴金屬鉑金類的材料占比相對還比較高,未來如果鉑金材料的用量下降50%,預(yù)計催化劑的成本也可以下降30%。
從膜電極部件整體角度考慮,雖然核心材料在國產(chǎn)化和成本下降方面依然有空間,但是過去兩年,隨著膜電極產(chǎn)品批量化的需求增加,膜電極生產(chǎn)加工的工藝升級(如自動化的雙面涂布、更合理的材料配比設(shè)計)、規(guī)模化效應(yīng)也幫助膜電極制造環(huán)節(jié)實現(xiàn)有效降本。
根據(jù)國鴻氫能招股書中的預(yù)期,膜電極產(chǎn)品的價格在2022年預(yù)計會下降到860元/KW,2025年有望下降到510元/KW,成本下降的幅度或超過40%,按照國鴻氫能預(yù)計相應(yīng)的商用車型如果用150KW的電堆,單車的膜電極成本有望累計降低5萬元左右。
對于雙極板而言,國內(nèi)目前的主流路線還是以石墨雙極板為主,其典型的特征就是易于加工、耐腐蝕壽命長,根據(jù)高工氫電的統(tǒng)計,目前石墨板的成本構(gòu)成大致包括30%的材料成本,30%的人工成本,35%的刀具成本,5%的其他制造費用,未來石墨板降本途經(jīng)包括:
1)優(yōu)化流場設(shè)計、減少流槽數(shù)量。
2)適當(dāng)降低流槽機械加工精度;
3)提高加工設(shè)備自動化程度;
4)還可通過材料升級的方式來提升加工效率,降低成本。
比如國鴻氫能的采用低成本的柔性膨脹石墨板路線,減輕了石墨板的脆性,也有效降低了成本。
另外一類雙極板的路線是金屬雙極板,優(yōu)勢就是厚度薄,可進一步提升電堆的單位體積效率,適合大功率高效電堆使用。
金屬雙極板的主要加工工序有開模、沖壓、涂層、封裝,其中涂層是最重要的環(huán)節(jié),直接影響雙極板的壽命,同時也是成本最高的環(huán)節(jié)(占整個成本的50~60%),其生產(chǎn)設(shè)備組占據(jù)總成本的大部分,現(xiàn)階段國內(nèi)的大部分廠商采用的是進口設(shè)備,設(shè)備折舊金額大,因此金屬板的規(guī)?;当拘?yīng)非常顯著。
石墨雙極板國內(nèi)技術(shù)已比較成熟,金屬板在國外制造設(shè)備的引進下,規(guī)模降本也逐步顯現(xiàn),未來雙極板降本的效果預(yù)計主要來源于設(shè)計工藝的改良以及生產(chǎn)規(guī)模的進一步擴大。
除了上述電堆相關(guān)材料端自身的技術(shù)進步之外,規(guī)?;瘜当镜呢暙I到底有多大?
我們以動力電池龍頭寧德時代的成本數(shù)據(jù)做參考,我們將公司動力電池成本拆分為材料成本和非材料成本,非材料成本包含人工、折舊及制造費用等,這一項目的變化可以在一定程度上體現(xiàn)出規(guī)模效應(yīng)對成本下降的影響,2015-2021年,寧德時代電池銷量從2.19GWH上升到133.41GW,CAGR為98%,單位非材料成本的年均復(fù)合變動率為-14.6%,可見規(guī)模效應(yīng)對降本推動非常顯著。
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