【技术】氢燃料汽车捆绑租赁商业模式的经济性分析

  摘要：Nikola公司于2020年4月提出了“固定路线+配套加氢站”的全生态解决方案，并得到了美国市场的积极响应，但直至今日Nikola公司的项目并未落地，公司的创始人的离职更让投资者疑虑重重。氢燃料汽车的捆绑租赁商业模式在中国是否具有经济可行性问题值得深入研究。首先根据商业模式理论针对中国的氢燃料汽车的产业现状对其捆绑租赁的商业模式的目标客户、服务内容、主要业务流程、盈利模式进行设计，然后通过情景假设，以外部政策变化因素“是否享受政府补贴”和企业决策因素“及是否自建加氢站”这两个因素的组合对氢燃料汽车捆绑租赁商业模式在多种情景下的经济可行性进行分析研究。结果表明，当企业享有政府补贴时，氢燃料汽车的捆绑租赁商业模式理论上在国内具有可行性。当用户租车数较少时，租赁企业采用与第三方加氢站合作盈利可能性较大，当用户租车数超过特定阈值后自建加氢站的盈利空间更大。在没有政府补贴的情况下，租赁企业无法实现盈利。因此，在当前阶段，政府在氢燃料电池汽车产业发展中仍然要发挥关键的主导作用，使用包括政府补贴在内的工具激励民营企业投资该产业，通过技术创新和风险控制推动产业高质量发展。

  在2021年两会中，“碳达峰、碳中和”成为高频词汇，并且已成为我国政策制定和发展目标的重要组成部分。截至2020年，全国终端碳排放的15%都源于国内的交通运输领域，且该领域是碳排放增长最快的领域，每年的平均增速高达5%[1]。作为“零排放、无污染”的交通工具，氢燃料电池汽车正成为交通领域和汽车行业实现低碳化的一个新兴的战略发展方向。目前国内的氢燃料汽车产业正处于初步导入阶段，开展的项目多为享有政府补贴的示范性项目。氢燃料汽车制造和使用成本高、缺乏有效的商业模式，商业化发展的道路十分艰难。目前国内关于新能源汽车的研究主要包括新能源汽车的全生命周期分析[2-4]、新能源汽车的能耗与环境效益[57]以及新能源汽车的商业模式评价体系[8-10]等。但这些研究未能将氢燃料汽车的商业模式与国内氢燃料汽车产业现状有效结合分析，暂未寻找到切实有效的氢燃料汽车商业模式。因此，探索一种更适合国内氢燃料汽车产业的商业模式，对于推动我国的氢燃料汽车产业的发展和交通领域的碳减排都具有重要的研究价值。

  2020年美国Nikola公司提出了一种创新的氢燃料汽车捆绑租赁商业模式，在当时的美国市场引起了积极响应。公司宣称在租赁期间（7年）内，公司将提供重卡、无限量氢燃料、整车保养以及维修服务。截至2020年4月9日，这种“固定路线+配套加氢站”的全生态解方案为Nikola公司收获了1.46万辆氢能重卡订单。但是，截至2021年6月20日，Nikola仍未交付任何氢燃料汽车，公司创始人的离职更让投资者疑虑重重。那么，这种看起来很有市场前景的商业模式，在中国当前的氢燃料汽车产业情景中是否具有经济可行性?本文拟针对中国产业现状中可能的捆绑商业模式进行设计，然后综合考虑“是否享有政府补贴”和“是否自建加氢站”两个重要的可变因素，将商业模式的实施情景细化为4种情景，收集我国氢燃料汽车的技术经济参数，深入研究不同情景下我国氢燃料汽车的捆绑租赁商业模式的经济可行性。本文所作的经济性分析，指在合理的假设条件下，通过在不同的经营条件和经营决策下项目的成本、收益以及利润的分析，以帮助管理者搜索不同条件下最优的项目实施方案的方法。

  （一）中国氢燃料汽车行业概况

  目前，中国政府大力支持氢能产业，对基础设施建设、车辆购买等提供了大量的财政支持；2015—2020年我国发布的关于氢能源汽车产业政策如图1[11-13]所示。2015年以来，国家针对氢能产业出台的政策大致可以分为两类：产业规划类和补贴支持类。

  产业规划类的政策主要包括：2016年国家发改委能源局发布的能源“十三五”规划中计划在2020年实现氢燃料电池汽车的量产与规模化应用；2017年发改委等相关部门指出，将2020年、2025年和2030年作为燃料电池技术发展的三个关键节点，以“研发—验证—应用”为规划思路，使燃料电池汽车的发展需求得到满足；2019年国家能源局等部门公布了新能源汽车标准化工作要点；2020年国家能源局发布《2020年能源工作指导意见》，引导能源改革工作，推动新能源高质量发展。

  补贴支持类的政策包括：2015年四部委提出降低燃料电池汽车外其他新能源车的补贴标准；2018年四部委对氢燃料汽车的补贴方式进行了调整与完善，采用定额补贴的方式，中小型汽车的补贴上限为30万元/辆（如电池货车、客车），大型汽车为50万元/辆（大中型客车、中重型货车），地方政府采用与国家补贴1∶0.5的力度进行追加补贴；2020年四部委提出“以奖代补”和“积分奖励政策”，打造氢燃料汽车示范城市群，对“燃料电池汽车推广应用”和“氢能供应”两个领域进行补贴，以1积分补贴10万元的“积分核算”作为奖励方式，奖励上限分别为15亿元和2亿元；超额完成的部分将获得额外奖励，最高不超过应获资金的10%。

  由上述政策可以看出，近年来，我国为促进氢能产业发展不断推出相关政策。目前氢能产业的发展处于初级阶段，政策支持力度较大。但随着时间的推移，政府的补贴力度会逐渐降低，而补贴门槛会有一定程度的提高。

  目前，氢燃料汽车的推广主要集中在东部和中部地区。据国家统计局公布的数据显示，东部地区与中部地区的GDP和人均消费水平均在全国平均水平之上。因此，东部地区有较好的经济条件来推广氢燃料汽车；且氢燃料汽车的销量呈现逐步增长的态势，但目前氢燃料汽车行业基础能力薄弱，氢燃料电池汽车的自主研发水平还有较大的进步空间。全国能源信息平台的相关资料显示，在氢燃料电池汽车的燃料电池、驱动电机、整车控制、辅助储能、供氢5大系统中，燃料电池系统中氢气循环泵、增湿器，供氢系统中的管路、塑料和碳纤维储氢材料、减压器、瓶口组合阀等还依赖进口。

  氢燃料汽车是新能源汽车产业的重要组成部分。图2为中国新能源汽车行业技术发展的状况图（来源：未来智库）。在每日行驶距离和车辆尺寸不同的情况下，不同能源动力类型的新能源车有各自不同的优势区域。氢能源汽车由于氢能储运成本高，续航里程高，目前较适用于中远行驶距离的中大型车辆。商用车是目前燃料电池汽车的主要应用领域，产品种类主要包括大中型客车、轻型客车、轻型货车等[14]。

  （二）捆绑租赁的商业模式设计

  商业模式的概念最早出现于1957年，受不同的研究方向、研究角度以及研究重点的影响，形成了经济类、战略类、运营类以及整合类等不同的定义，目前这一概念并没有得到统一[15]。Rappa指出商业模式是通过对价值链中的关键活动进行确定，从而为企业创造出长期收益[16]；Morris认为，商业模式是对企业如何定位和整合具有内部关联性的变量（如战略方向、运营结构、盈利逻辑等）以获得竞争优势进行了说明[17]。魏炜、朱武祥提出商业模式是利益相关者的交易结构[18]，尽管商业模式可以从盈利、运营、价值、战略等多个角度来进行阐述，但多数的定义都需要回答“客户是谁、客户需求是什么、如何满足客户需求、如何通过满足客户需求获利”这一基本的商业逻辑[19]。

  对氢燃料汽车的捆绑租赁商业模式而言，这里考虑借鉴Nikola公司采用的“固定路线+加氢站”捆绑租赁商业模式。在租赁期间内，企业将为客户提供氢燃料汽车、充足的氢燃料以及免费的汽车维修；客户则需要在企业规定的路线上行驶，并支付相应的租金。由于中国氢燃料汽车产业的特殊性，不同的汽车类型面对的目标客户群体有所不同，需要根据不同汽车类型来确定目标客户。表1为不同车辆类型在捆绑租赁商业模式下的优缺点比较。

  由于捆绑租赁商业模式初期建设成本高昂，该商业模式下应该选择与行驶路线较长且较为固定的客户进行长期合作。此外，物流车的运输距离远，对汽车的续航能力要求较高，而氢燃料汽车的优点正好满足这一要求，二者具有较高的适配性。目前国内90%的氢燃料物流车的重量在7.5吨至9吨之间，而在12吨以下的氢燃料物流车辆更适用于城内物流运输[20]。氢燃料电池汽车在物流车领域的应用具有一定优势，目前已在部分城市做项目推广。综上考虑，捆绑租赁商业模式下企业的目标客户群体应该锁定为从事货运职业的货运司机或货运机构，从地域上看，应优先考虑经济较发达、货运繁忙的东部地区的氢燃料汽车示范城市群的货运客户。

  此类用户的需求是：法规政策透明规范、营运收费项目少、能比较容易找到货源、有可靠的社保和车辆保险、用车和养车的成本低[21]。

  捆绑租赁的商业模式可以采用“固定路线+配套加氢站”的系统解决方案来满足目标客户的需求。在租赁周期（6年）内，公司将提供车辆、无限氢燃料、整车保养及维修服务。这样既为客户提供了更为经济和省心的选择，也满足了城市市民节能减排的城市环保需求。

  在捆绑租赁商业模式下，租赁企业有两种路径可以选择：自建加氢站或与第三方合作加氢。两种路径的具体内容如表2所示。

  企业为达成定位所需要的业务环节为：首先根据对已建成加氢站的布局以及物流车辆的行驶路径进行调查，并制定出多条行驶路线；其次将这些路线作为可选择方案投入市场，让消费者进行预订；当预订数量达到某一阈值（该阈值的设定与商业模式的经济性直接相关，在后文中会深入讨论）时，再对线路进行相关的基础设施建设，具体业务流程如图3所示。

  在氢燃料汽车的捆绑租赁商业模式下，企业的利益相关者包括政府、汽车制造商、合作商、建造商、投资者、售后服务提供者、客户等，不同路径下企业的相关利益者也有所差别。具体信息如图4、图5所示。

  氢燃料汽车的捆绑租赁商业模式对企业也有较高的要求。在该商业模式下，企业需要具备较强的市场调查预测与分析能力、较好的品牌资源，在路径1“自建加氢站”下需额外具备较高的融资能力和专业的加氢站建设和营运能力；路径2“与第三方加氢站合作”则要求企业有较强的内外部资源的整合能力。

  本文将从“是否自建加氢站”与“是否享有政府补贴”两个维度对氢燃料汽车的捆绑租赁商业模式在不同情景下进行经济性分析，探究该商业模式是否具有经济可行性。

  盈利模式是指按照利益相关者结构划分的收入结构、成本结构以及相应的目标利润[22]。盈利模式主要包括成本结构和收入来源两个部分[23]。收入来源是指企业用什么样的方式获利；成本结构则是指为了获得目标利润，需要在某些项目所付出的对应的成本。租赁企业的成本可以划分为与车辆有关成本和与氢燃料有关的成本；收入来源为企业向用户收取的租金；盈利能力是根据不同的营业规模对捆绑租赁商业模式下对企业的盈利状况进行分析。

  目前氢燃料物流车的运行量仅在千台左右，且正处于示范运行周期内，因此对氢燃料物流车辆的运营数据还较为缺乏。为了分析捆绑租赁商业模式下氢燃料物流车辆的经济性，本文综合网上可获得的行业信息做出如下假设：

  （1）据工信部公布的数据，载重量为9吨的氢燃料物流车的整车成本为130万元，燃料电池系统额定功率32kW；

  （2）2018年四部委提出对中型燃料电池卡车（4.5吨～14吨）采用定额补贴方式，补贴上限为50万元/辆，地方政府采取1∶0.5的补贴比例。因此，假设享受政策补贴情景下，一辆氢燃料物流卡车的购车补贴为75万元。

  （3）2020年燃料电池汽车系统规模化后成本变动情况（表3）。假设一年生产1000台汽车燃料电池系统，燃料电池单位成本为1165.05元/kW，则氢燃料物流车的电池更换成本为37281.6元/辆。

  （4）氢燃料电池物流车氢耗量为2.8kg/100km，氢燃料物流车的行驶里程为350km/日[4]，年运营率为80%（一年按照365天计算）；

  （5）氢燃料汽车4年更换一次电池[24]；

  （6）设租赁期限为6年；

  （7）假设一条线路为500公里，平均每50公里建设一座加氢站，则该线路需要建设11座加氢站；

  （8）单座加氢站的加注能力为500kg/d，可对应100台中型卡车[25]，政府补贴数额为200万/座，建设成本为1100万元/座[26]，维护成本为200万元/年；

  （9）一座加氢站需要10位员工，每位员工的工资取54000元/年[27]；

  （10）截至2020年，氢燃料的售价为60～70元/kg[27]，假设向第三方加氢站购买氢气的价格为65元/kg；根据已有文献的结论得到目前氢气的生产成本为35～50元/kg[28]，随着氢气运输量的增加，加氢的成本还会降低[29]，故假设在自建加氢站情景下氢燃料的成本价为42元/kg。

  （一）成本构成

  捆绑租赁的成本结构与租赁企业是否自建加氢站的战略决策有关。总体上，成本构成都从车辆成本与燃料成本两个方面来分析研究，成本构成的具体内容如图6所示。

  1.车辆成本

  2.燃料成本

  计算可得，每辆氢燃料物流车的燃料成本为12.02万元/年，一个周期内每辆氢燃料物流车的燃料成本为72.11万元。

  路径2：与第三方加氢站合作与第三方合作无须建设加氢站，但需要以氢燃料的市场售价作为加氢成本。假设氢燃料费用为65元/kg，计算可得，每辆氢燃料物流车的燃料成本为111.6万元/周期。

  （二）收入来源

  捆绑租赁商业模式只收取客户租金，因此捆绑租赁商业模式下企业的收入来源主要由租金以及政策支持构成。相关的补贴已经在成本分析中计算说明，因此收入来源只考虑获取的租金。常见的定价方法及相应概念如表4所示。

  由于我国氢燃料汽车产业还处于初步发展阶段，氢燃料汽车还未被大规模推广，氢燃料汽车没有被大量投入使用且初期建设成本过高，采用成本定价法不利于初期的市场推广。若想在初期达到良好的推广效果，需要使消费者感受到氢燃料物流车相比于传统柴油物流车的经济性，因此本文选择竞争导向法中的产品差别定价法，以柴油卡车为竞争对手，通过比较消费者使用柴油物流车所需的成本，并在此基础上降低一定数额，提高捆绑租赁商业模式下的氢燃料物流汽车经济性，以便吸引更多消费者参与。

  据Nikola公司统计数据可知，客户使用柴油重卡所需要的费用为0.98美元/英里，根据单位转换规则以及2021年5月6日的汇率换算得出，客户使用柴油重卡所需要的费用为3.93元/公里。为通过捆绑租赁商业模式下氢燃料物流车的经济性来吸引消费者，设定租赁价格为3.9元/公里，获得租金的计算方法如式（6）所示。

  计算可得，在一个租赁周期（6年）内，企业可获得的租金为187.38万元/辆。

  （三）盈利能力

  根据假设条件，一条路线建设11座加氢站，每座加氢站可满足100辆中型卡车的加氢需求，则一条线路可支持最多1100辆氢燃料物流车。用户租车数量与企业的盈利能力息息相关，本文对用户租车数量为100辆、300辆、500辆、700辆、900辆、1100辆时企业的盈利情况进行分析。租车数量受到加氢站的氢供给量的限制。文中假设一条线路共建11座加氢站；一座加氢站可以支持100台中型卡车，因此租车数量的上限为1100辆。

  在有政府补贴情景下，企业选择路径1（自建加氢站）时所需负担的加氢站成本为2.666亿元，燃料成本为72.11万元/辆；选择路径2时，一个周期（6年）内企业所需负担的加氢站成本为0元，燃料成本为111.6万元/辆。在没有政府补贴的情景下，企业所需要负担的加氢站成本高达2.886亿元，车辆成本高达130万元/辆。本文以是否自建加氢站以及是否具有政府补贴为维度，对企业的盈利能力进行分析。

  在租赁企业自建加氢站的情况下，以有无享有政府补贴作为对比变量的成本结构如图7所示。其中占比较大的是氢燃料汽车的购置成本和燃料成本，加氢站建设成本的占比随着租车数量的增加逐渐降低。

  在与第三方加氢站合作的情况下，以有无政府补贴作为对比变量的成本结构如图8所示。其中，占比较大的是购置成本和燃料成本，且氢燃料汽车的购置成本随租车数量的增加，增速最快，不同条件下的购置成本的差异也最为显著。

  在有政府补贴的情况下，令自建加氢站的利润等于与第三方加氢站合作的利润，可计算出，两种不同的企业选择下成本无差异时的用户租车数量为676.75辆。当用户租车数量小于677时，与第三方加氢站合作的利润更多，大于677辆时，自建加氢站的获利空间更大。同理，令自建加氢站的利润为0，得出此时的租赁数量为510.61辆。当租赁数量小于511辆时，企业在建加氢站的模式下处于亏损状态，与第三方合作时可以盈利，但利润空间较小；在用户租赁数量小于677辆时，与第三方合作的方式更易盈利；当租赁数量不小于677辆时，企业自建加氢站所获得的利润更大。因此，本文建议在有政府补贴的情况下企业根据预订单数量进行规划，当租车数量达到677辆以上时选择自建加氢站的方式；若预订单数额较小，则选择与第三方合作的方式来运营。是否享有政府补贴以及是否自建加氢站两因素组合的4种场景下，租赁企业的具体盈利能力如图9所示。

  如图9所示，在失去政府补贴的情况下，无论企业是否自建加氢站，企业都无法实现盈利，且企业的亏损程度会随着租车数量的增加而有所提升，在租车数量不小于677辆时，与第三方合作的方式将亏损更多。显然，这时无法吸引民间资本来投资该商业模式下的氢燃料汽车项目。

  （一）结论

  本文根据我国氢燃料汽车产业发展的现状，对中国情景下的氢燃料汽车的捆绑租赁商业模式进行了设计，并基于2020年的行业技术经济性数据，建立假设条件，根据有无政策补贴以及企业是否自建加氢站构建多个场景分析对氢燃料汽车捆绑租赁商业模式的经济性进行了量化研究。研究发现：

  （1）目前情况下，捆绑租赁商业模式下更适合推广氢燃料物流车，但需考虑慎重考虑路线的选择和物流货运司机和货运机构的业务需求。

  （2）目前情况下，租赁企业能否盈利与政府补贴息息相关。在没有政府补贴的情况下，无论租赁企业是自建加氢站还是与第三方加氢站合作都无法盈利。而且用户租车数量越大，亏损越大，无法吸引民间资本参与该类项目的投资。在有当前的政府补贴政策的情况下，当租赁企业吸引到一定量用户是可能盈利的。当用户租车数量超过盈利阈值后，若数量仍较少时，与第三方加氢站合作的盈利水平要高于自建加氢站；若租车数量较大，可考虑自建加氢站来增加盈利。

  （3）燃料成本与车辆购置成本在成本结构中占比较大。购置成本和燃料成本与业务的发展规模成正比。

  （4）总的来说，氢燃料汽车的捆绑租赁商业模式在国内市场具有一定可行性，但离开政府补贴后不能获利，且受到市场需求和补贴政策的不确定性、初期的资金需求量巨大等因素的影响，具有较高的风险性。

  （二）建议

  1.对政府的建议

  （1）立足国情，科学谋划氢能产业向“绿氢”发展

  我国地域辽阔，拥有非常丰富的能源资源，因此我国在选择能源种类等方面有着很强的可调度性。政府可以根据国内的能源发展战略以及氢能产业的发展需要对能源资源进行合理调控。例如我国西北地区存在大量的弃风、弃光等，政府可以引导企业利用废弃的可再生能源制氢。随着可再生能源制氢技术的日益成熟，氢燃料汽车的燃料成本将会显著减少，从而提升氢燃料汽车的经济性。

  （2）碳减排贡献货币化，体现低碳经济特征

  碳减排是低碳能源转型的主要效益，若能实现碳减排物理量的货币价值化评估，则可以对投入产出统一量纲，对不同能源转型目标和路径进行有效、全面的成本效益评估。2021年7月全国碳排放交易市场的上线，正是货币化量化碳减排贡献的一种方式。

  （3）扶持产业，适当延长补贴时间

  在氢燃料汽车产业初步发展的阶段，投资成本巨大，离开政府的补贴后企业很难盈利。因此，政府可以适当延长补贴时间，对氢燃料汽车行业加以扶持，从而对市场起到引导与激励的作用。

  （4）智慧管理，引导企业实现核心技术的突破

  政府的政策支持最终要实现氢能产业核心技术的突破。政府应该以有限的补贴来引导氢能产业进入良性发展。目前国内企业在关键材料、装备制造以及核心技术等方面与国际相比都存在显著差距，但是企业很难从国家的整体利益考虑，因此政府要从顶层设计做引导。

  2.对业内制造商的建议

  （1）降低制造成本，提高产品的经济性

  降低制造成本可以从加氢站的建设以及氢燃料物流车的制造两方面入手。业内的制造商应加快速度提高自主研发能力，减少对国外市场的依赖，提高产品质量与生产效率，降低制造成本，促进氢燃料汽车产业的发展。

  （2）提高制氢技术水平，有效利用现有资源

  电解水制氢具有良好的环保性与经济性，但目前应用较少，我国西北地区有大量弃光、弃风，若能够将弃光、弃风的所发电力用于电解水制氢，则制氢的经济性将会得到显著提高。

  （3）降低储存和运输成本

  气体的运输成本远大于液体运输成本，液化石油气技术的应用为氢燃料的运输也提供了一种新的思路。液化石油气是指在炼油精制过程中产生并回收的气体在常温下经过加压而成的液态成品，若此项技术可以在氢燃料运输中得以应用，则氢燃料的储存和运输成本将会有一定程度的降低。

  3.对租赁企业的建议

  （1）做好充分的市场调查，制定合理的运营方案

  捆绑租赁商业模式下企业采用的是“固定路线+加氢站”的运营方式，由于建设成本过高，因此路线的选择尤为重要。企业需要综合考虑目标消费群体的常用行驶路径、不同路径的基础设施建设状况以及该线路的市场接受度，再根据订单数量制定出最合理的运营方案。

  （2）提高资源运用能力

  捆绑租赁商业模式下对企业的资金状况要求较高，且企业项目的顺利实施需要多方协助。因此，企业需要提高资源运用的能力，合理利用相关资源。

  （3）树立良好的品牌形象

  氢燃料汽车产业属于新兴产业，消费市场尚未被充分打开，消费者对氢燃料汽车仍抱有观望态度。捆绑租赁商业模式只有在与消费者长期合作的情况下才能实现盈利，若要在一个新兴产业里获得消费者的信任，除了提高技术生产水平外还需要树立良好的企业形象。

平台声明：该文观点仅代表作者本人，氢能网系信息发布平台，我们仅提供信息存储空间服务。