Nikola采用上游光伏發(fā)電，中游加氫站現(xiàn)場制氫，下游整車租賃的商業(yè)模式，制氫成本僅$2.74/kg，氫能重卡的全生命周期成本僅為0.95美元/英里。本文分別從Nikola的上、中、下游產(chǎn)業(yè)鏈中探究Nikola商業(yè)模式的秘密，為探索國內(nèi)氫能重卡商業(yè)模式提供參考。
一、尼古拉（Nikola）——重卡界的特斯拉
2020年6月4日，有卡車界特斯拉之稱的美國氫能重卡制造廠商Nikola借殼VectoIQ Acquisition Corp.正式登陸納斯達克，并更名為Nikola Corporation。
早在2018年11月，Nikola就宣布向特斯拉(Tesla)Semi發(fā)起挑戰(zhàn)，推出屬于自己的新能源半掛車。值得一提的是，兩家新能源汽車公司的名字還有一些淵源。特斯拉和尼古拉，這兩個公司名都是為了紀(jì)念一位名叫尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)的物理學(xué)家，特斯拉用了他的姓，而Nikola用了它的名。
Nikola發(fā)展歷史
Nikola商業(yè)模式的三駕馬車——可再生能源發(fā)電、現(xiàn)場制氫、整車租賃。上游光伏發(fā)電，中游加氫站現(xiàn)場制氫，下游租賃式的一價全包服務(wù)可謂是重卡界商業(yè)模式的一次革命。上、中游采用可再生能源發(fā)電現(xiàn)場制氫，制氫成本僅$2.74/kg，氫能重卡的TCO(total cost of ownership，全生命周期成本)僅為0.95美元/英里（柴油重卡0.98美元/英里）。下游創(chuàng)新性的提出燃料電池卡車“一價全包”的商業(yè)模式，即用戶只需一次性支付7年或者70萬英里的租賃費用66.5萬美元，就可在氫能重卡全生命周期內(nèi)享受無限量氫氣使用、整車保養(yǎng)與維修服務(wù)。
Nikola在氫能重卡產(chǎn)業(yè)鏈上的合作企業(yè)
二、上游可再生能源提供廉價電力
上游電解水制氫的電力由可再生能源提供。Nikola已經(jīng)與韓國公司Hanwha展開合作，Hanwha是世界領(lǐng)先的可再生能源和太陽能電池板制造廠商，雙方達成戰(zhàn)略協(xié)議，在城市附近由Hanwha提供電力。此外，Nikola還將購買Hanwha的太陽能電池板，用于在偏遠(yuǎn)的地區(qū)自建光伏電站，為加氫站提供電力。
可再生能源制氫預(yù)計未來成本最低。美國能源信息管理局EIA統(tǒng)計了2010-2020年不同發(fā)電方式的LCOE（標(biāo)準(zhǔn)化電價）值，用于估計LCOE的能源成本模型考慮了美國25個州的發(fā)電情況，補貼不計算在內(nèi)。下圖所列為25個州的LCOE加權(quán)平均值從2010-2020的變化。
2010-2020不同發(fā)電方式的LCOE值變化（$/MWh）
2010-2020風(fēng)電和光電成本下降最快。風(fēng)電從149$/MWh下降到34$/MWh，降幅77%，光伏從396$/MWh下降到33$/MWh，降幅達92%。相比之下煤電和核電成本下降不明顯，到2020年風(fēng)光電預(yù)計只有煤電、核電成本的1/3。
高地價地區(qū)不宜建設(shè)光伏發(fā)電站，預(yù)測Nikola大部分電力需要外購。按Nikola每座加氫站8t/天的滿負(fù)荷計算，則每天每座加氫站耗電量為480MWh。根據(jù)Suncyclopedia網(wǎng)站的估計，480MWH的光伏電站約占地1200畝（相當(dāng)于120個標(biāo)準(zhǔn)足球場），可見光伏電站占地面積并不小。因此在地價高的地區(qū)給每座加氫站自建單獨的光伏電站的做法并不實際，預(yù)測Nikola大部分電力仍需外購。
國內(nèi)條件好的地區(qū)光伏發(fā)電成本已降至0.07元/kWh。根據(jù)IEA數(shù)據(jù)顯示，目前國內(nèi)部分地區(qū)光伏發(fā)電成本可以到0.07元/kWh。國內(nèi)風(fēng)能或者太陽能較為富足的地方包括河北、福建、新疆、青海、西藏等地區(qū)。在這些地方利用可再生能源發(fā)電制氫具有較大的降本空間。
國內(nèi)（部分地區(qū)）制氫成本預(yù)估來源：IEA
三、中游現(xiàn)場制氫省去運氫費用
中游自建加氫站 現(xiàn)場制氫。Nikola自建的加氫站打算配置堿性電解槽用來現(xiàn)場制氫，雖然增加了建站成本，但省去了日后運氫的費用。Nikola打算與NEL Hydrogen聯(lián)手打造加氫站，由NEL提供85MW堿性電解槽，用于建設(shè)Nikola世界上首批8t/天的氫燃料站中的5個，后者是一家有90年歷史的水電解制氫設(shè)備和加氫站設(shè)備制造公司。
Nikola與NEL合作協(xié)議
在接下來的10年內(nèi)，Nikola計劃在北美建造700座加氫站，計劃在歐洲建造70座加氫站，為訂購Nikola燃料電池重卡的客戶提供卡車全生命周期的加氫服務(wù)。建站初期Nikola的客戶主要是有固定行駛線路的物流車隊，因為這樣有利于加氫站的選址以及加氫站的高效運用。例如Nikola擬為第一位客戶AB（百威啤酒公司）在加州建造一座日加氫量8t的加氫站，預(yù)計于2022年的四季度竣工。
Nikola加氫站規(guī)劃
1、Nikola現(xiàn)場制氫成本計算
加氫站現(xiàn)場制氫，2023年之前氫氣成本有望做到2.74美元/kg。Nikola測算單站投資達1661千萬美元，日加氫量為8t，設(shè)計壽命為21年。其中兆瓦級電解槽采購成本占比約1/2。
假設(shè)每公斤氫氣耗電61.2kWh（電價$0.035/kWh），耗水11.1L（水費$1.2/t），并將加氫站的一次性成本支出算作折舊費用計算在內(nèi)，則制氫加氫站滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)情況下每公斤氫氣成本為2.74美元。
Nikola現(xiàn)場制氫成本
2、國內(nèi)現(xiàn)場制氫成本計算
假設(shè)國內(nèi)也采用和Nikola同樣的電解槽，日產(chǎn)氫量為2t，單站壽命依然為21年，則國內(nèi)加氫站一次性成本支出約為4409萬元，其中電解槽與氫氣壓縮機的成本占到建站成本的65%。
國內(nèi)現(xiàn)場制氫成本
若采用氫氣拖車的方式運氫，運氫費用為7元/kg/百公里，運氫范圍100公里，每日運氫2t運輸21年的成本約為1億元，約為電解槽費用的7倍。
國內(nèi)運氫成本
若單站采用運氫方式的成本
運氫單價
7
元/kg/百公里
運輸范圍
100
公里
運輸量
2
噸/天
運氫年限
21
年
總費用
1.07
億元
國內(nèi)2020年現(xiàn)場制氫成本可做到45元/kg，未來如果用可再生能源發(fā)電成本有望降至12元/kg。國內(nèi)如果同樣采用電解水制氫的方式，電價取某地區(qū)工商業(yè)基礎(chǔ)電價0.64元/kWh，水費取某地區(qū)商業(yè)用水2.45元/m3，日制氫量為2t，則氫氣成本為45元/kg，其中用電成本占到制氫成本的86%。若未來采用可再生能源發(fā)電，電價取0.1元/kWh，建站成本與其他成本不變，則氫氣成本有望降為12元/kg，其中用電成本占總成本的50%。
國內(nèi)現(xiàn)場制氫成本
四、下游整車氫能重卡TCO低于柴油重卡TCO
下游整車方面，Nikola與全球各大卡車零部件供應(yīng)商建立聯(lián)系。依維柯（Iveco）旗下的CNH提供整車制造的技術(shù)支持、博世提供動力系統(tǒng)和燃料電池電堆方面的技術(shù)支持、EDAG負(fù)責(zé)駕駛室和底盤工程、WABCD電子制動系統(tǒng)、牽引力和穩(wěn)定控制技術(shù)、MERITOR提供懸架技術(shù)、Mahle提供熱管理技術(shù)。
Nikola重卡車型包括Nikola One/Two/Tre：One面向長途重載市場，配置休息空間，Two、Tre除燃料電池動力系統(tǒng)外，均已推出純電版本，面向中短途重載貨運。其中Nikola Tre由公司與Iveco基于S-Way重卡車型打造，專攻歐洲市場。純電重卡2021年投產(chǎn)，氫能重卡2023年投產(chǎn)。
Nikola重卡車型
Nikola發(fā)展初期的客戶主要是有固定物流車隊的客戶。它們包括卡車租賃公司和大型制造業(yè)，如Anheuser-Busch（百威啤酒制造商），他們需要按固定線路定期運送自己的貨物，這樣可以保證加氫站的最大利用。公司氫能重卡在手訂單已有1.46萬輛，對應(yīng)102億價值量，2018年卡車租賃公司和大型制造業(yè)的訂單累計占總訂單的54%。目前公司已暫停接受預(yù)定，開始與客戶商討量產(chǎn)交付，說明商業(yè)模式已獲得市場認(rèn)可。但公司的大部分訂單沒有押金，訂單生效的前提是公司按時制造出足量的燃料電池重卡，對公司的產(chǎn)能有巨大的考驗。
Nikola整車訂單及構(gòu)成（輛）
1、Nikola重卡的全生命周期使用成本計算
2023年前Nikola氫能重卡TCO小于燃油重卡TCO，無需政策補貼即可獲得價格競爭力。如果采用租賃模式，租賃7年或7萬英里的價格為66.5萬美元，考慮卡車成本、氫氣成本、服務(wù)維修成本后，單車毛利約17.4萬元，毛利率將達到26%。如果按單車運行70萬英里計算，客戶購買氫能重卡后的TCO可達到0.95美元/英里（燃油重卡0.98美元/英里），不用依靠政策和補貼驅(qū)動就可具備競爭力。
Nikola租賃方案單車經(jīng)濟性計算
2、國內(nèi)氫能重卡的全生命周期使用成本計算
2020年國內(nèi)氫能重卡TCO為5.52元/公里，電價降到0.44元/kWh則TCO可比柴油重卡低。同樣我們也比較一下國內(nèi)氫能重卡和柴油重卡的TCO費用。采用現(xiàn)場制氫的商業(yè)模式，卡車行駛里程取112萬公里，滿載質(zhì)量40t，氫耗與Nikola一致，氫能重卡國家補貼標(biāo)準(zhǔn)按照《關(guān)于開展燃料電池汽車示范推廣的通知》(征求意見稿)，地方補貼標(biāo)準(zhǔn)與國補標(biāo)準(zhǔn)的比例取1：1。
如果按租賃7年或112萬公里的價格618萬元計算，算上補貼氫能重卡單車毛利約為145萬元，毛利率可達20%，TCO為5.52元/公里。柴油重卡相比較而言毛利為11萬元，毛利率為20%，TCO為2.72元/公里。進一步計算，當(dāng)電價降為0.44元/kWh，氫氣成本可降至26元/kg，此時氫能重卡的TCO可與柴油重卡的TCO持平。如果未來采用可再生能源制氫，毛利率依然取20%，則全周期毛利可達68w，TCO僅為2.08元/公里，價格優(yōu)勢明顯，如果再考慮卡車成本的下降，則無需補貼也可具備價格優(yōu)勢。
國內(nèi)租賃方案單車經(jīng)濟性計算（元/公里）
五、批判繼承，探索國內(nèi)燃料電池汽車商業(yè)模式
因地制宜的推廣燃料電池汽車。采用可再生能源現(xiàn)場電解制氫的方式雖然成本低，但國內(nèi)可再生能源供需分布不均衡，東北地區(qū)風(fēng)能較多，西北地區(qū)風(fēng)能太陽能較多，西南地區(qū)水能較多，東南地區(qū)風(fēng)能較多。因此因地制宜的利用可再生能源最為重要。氫氣作為一種中間能源，具有質(zhì)量儲能密度高的的特點，因此特別適合用于儲存可再生能源產(chǎn)生的具有波動的電能。氫燃料電池汽車應(yīng)該首先在可再生能源豐富的地區(qū)推廣，使用成本和環(huán)保優(yōu)勢明顯。
按年租賃的商業(yè)模式模式。Nikola的租賃模式看似TCO成本很低，但一次性租金太過高昂，對重卡買方的現(xiàn)金流造成過大的壓力。國內(nèi)可采用分年租賃的方式，再結(jié)合國內(nèi)的補貼政策，未來氫能重卡成本優(yōu)勢明顯。
初期采用固定路線/封閉園區(qū) 配套加氫站全生態(tài)解決方案。燃料電池初期發(fā)展因為要投入大量資金進行加氫站的建設(shè)，因此保證加氫站的使用效率成了減少加氫成本的最主要方式。上下游廠商在行業(yè)發(fā)展初期應(yīng)共同協(xié)商建站位置，有利于雙方控制成本，保證氫氣利用率。同樣的案例還有Plug Power的燃料電池叉車。
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