氢能源顶层设计落地，但主角或许不是车

2022年，氢能再次“火热”起来。

丰田Mirai和柯达（参数|查询）为2022年北京冬奥会服务的氢燃料电池汽车。一方面，由于近期电池原材料的激增，“恶魔锂”和“恶魔镍”变得频繁，许多人开始对锂电池的未来变得不那么乐观；另一方面，北京冬奥会的成功举办大大增加了氢动力汽车的曝光率，包括丰田的第二代Mirai。关于氢能，国内外一直有两种反对的声音：一种认为氢是绝对环保的终极能源，而目前的化石燃料和锂电池只是过渡性的，未来将主导世界；另一种认为氢气本身既昂贵又危险，只会导致胎儿死亡，根本没有未来。为了避免被“二极管”式的说法误导，让我们看看国家的计划和意见。就在3月23日，国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划》，明确了氢能的三个“战略定位”：氢能是未来国家能源体系的重要组成部分；氢能是能源终端实现绿色低碳转型的重要载体；

笔记

拼音 双语对照氢能产业是一个战略性新兴产业，也是未来产业的重要发展方向。随着顶层设计的实施，为了更好地了解氢能的国家规划和未来发展方向，有必要首先了解国内氢能发展的现状。中国氢能现状：尽管制氢具有明显优势，但仍处于发展的早期阶段。首先，与许多人的印象相反，中国是世界上最大的氢气生产国，年氢气生产能力约3300万吨，其中约1200万吨符合工业氢气质量标准。但从制氢来源来看，主要是工业副产品氢气和煤基氢气，仍属于不太环保的“灰氢”范畴。如果在这个过程中结合碳捕获、利用和储存技术，碳排放量最多可以减少80%，成为一种相对环保的“蓝氢”。然而，要实现零排放的最终环境目标，就必须依靠“绿氢”，而“绿氢在中国恰好具有显著优势。中国工程院院士陈清泉在2022年电动汽车百人大会上提出，“中国可再生能源资源丰富，包括太阳能、风能和水能。中国可再生能源禀赋是中国峰值能源总需求的2.7倍”。目前，中国可再生能源装机容量居世界第一，且仍在快速增长。

经过10多年的政府补贴，中国光伏产业已走在世界前列。中国中西部地区有大片地区光线充足，人口稀少，非常适合发展光伏发电。同时，经过十多年的政策支持，中国在光伏发电领域的技术也处于世界领先地位。据官方数据，2021，中国光伏发电新增装机容量达到54.88GW，光伏发电容量达到3259亿kWh，同比增长25.1%。在出口方面，中国光伏产品出口超过284亿美元，同比增长43.9%。由于技术进步和规模效应的双重作用，中国光伏发电成本正在迅速下降。去年6月，四川省甘孜州正斗一期200兆瓦光伏基地开标，最终以0.1476元/千瓦时的超低价中标，且该价格包含生态维护成本。除了光伏发电，中国的水电、核电和风电等环保可再生能源在未来具有显著优势。随着成本的降低，未来通过“电解水”利用这些能源所产生的“绿色氢”，对于实现2030年达到碳峰值、2060年达到碳中和的目标，同时降低外部能源依赖程度具有重要意义。总体而言，无论是现阶段主要由化石能源和工业副产品制成的“灰氢”，还是未来由可再生能源制成的“绿氢”，中国都具有显著优势。但《规划》也指出，我国氢能产业仍处于发展初期，存在产业创新能力弱、技术装备水平低等问题。相关核心设备仍主要依赖进口，部分关键技术存在不足。氢能基础设施发展滞后，包括制氢设施、氢能储运设施、加氢站布局、氢安全辅助设施等。这些问题反映在现实中，即中国目前对氢能的利用主要在于作为原料的化学工业，每年都有大量氢气被“空排”浪费。那么，除了化学工业之外，生产这么多氢气还有什么用途呢？让我们从大家更关心和熟悉的汽车领域开始。氢能源汽车现状：乘用车普及难度大，商用车依赖补贴。首先，氢气……

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拼音 双语对照能源汽车目前分为两类——氢内燃机和氢燃料电池。目前，中国的吉利、长城和红旗已经发布了自主研发的氢内燃机。简单地说，发动机过去燃烧石油，但现在它们燃烧氢气。优点是可以继承燃油车的系统，研发难度低。缺点是它几乎继承了燃油车的所有缺点。驾驶效率和驾驶体验无法与电动驾驶相比。同时，即使是“烧氢”，因为空气中70%的氮在高温高压下仍会产生严重污染空气的“氮氧化物”，背离了氢能零排放的环保初衷。

“750hL，宝马长期以来一直在开发氢动力汽车。宝马自20世纪90年代以来一直在研究氢内燃机。2000年，它生产了15辆氢动力汽车——宝马750hL配备了5.4升V12发动机，既可以“烧油”也可以“烧氢”。“虽然技术确实很先进，但当使用氢气作为燃料时，最大功率和峰值扭矩分别只有150千瓦和300牛·米。”，同时，巨大的氢罐占据了大部分后备厢，实用性很差。

宝马的iX5 Hydrogen应该会在今年下半年上市，因此宝马正逐渐开始停止开发氢内燃机，转向更具未来代表性的氢燃料电池汽车。事实上，宝马早在20世纪70年代就开始了相关研究，今年即将发布的iX5 Hydrogen就是一个代表。它的最大功率将达到275千瓦，在低温下续航里程将超过500公里。此外，马自达也宣布了氢转子发动机，但一直专注于PPT和专利。总体而言，未来氢燃料电池汽车仍将是氢动力汽车的主要关注点。

本田的电气化转型非常激进。目前，只有丰田、现代和宝马仍在大规模生产氢燃料电池乘用车。2021，本田和日产宣布停止生产氢能汽车，转而生产电动汽车。4月12日，本田宣布了一项非常“激进”的电动化转型计划：在未来10年内，将在电动化和软件领域总共投资约5万亿日元，到2030年，将在全球市场推出30款纯电动汽车，计划年产量超过200万辆。2024年，它将启动全固态电池的生产线。2021，氢燃料电池乘用车全球销量为1.6万辆，其中现代NEXO和丰田Mirai的全球销量分别为9620辆和5918辆。其他制造商和型号可以忽略不计。相比之下，2021全球电动汽车销量达到650万辆，同比增长109%，占乘用车总量的9%。相比之下，氢燃料电池汽车的份额微不足道。

现代NEXO已经是世界上最畅销的氢燃料电池乘用车。重要的是要知道，丰田和现代都非常努力地推广自己的氢燃料电池产品。例如，当在美国以62385美元的指导价购买现代NEXO Limited车型时，官方直接减免了20000美元，再加上8000美元的联邦税收抵免和4500美元的加州清洁汽车退税，最终只收到29885美元，而且还有一笔六年无息贷款。最初购买的成本已经很低，但很少有美国人仍然购买。没有人购买的原因很简单：体验不佳。体验不佳的第一个原因是没有加氢站。数据显示，截至2020年底，美国只有49个加氢站，全球只有553个。这比“电动爸爸”的里程焦虑要夸张得多，因为“电动爸爸基本上只能在有加氢站的地方开车。

2019年，挪威一座加氢站发生爆炸，氢气问题……

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拼音 双语对照加油站和氢燃料电池汽车就像“先有鸡还是先有蛋”。没有汽车加油，自然就没有动力建造加氢站。如果没有加氢站，自然没有人愿意购买氢燃料电池汽车。即使有强有力的政府补贴，大多数加氢站仍处于亏损状态，因为它们的建设成本很高。中国每个加氢站的成本约为1000-1500万元，是传统加油站的三倍。与此同时，由于加氢站爆炸的破坏力非常可怕，周围居民会强烈抗议。挪威和韩国也发生过类似事件。

丰田Mirai II使用了三个储氢罐，续航里程为850公里，但严重占用了内部空间。此外，巨大的储氢罐占据了车内宝贵的空间。丰田Mirai II和雷克萨斯LS采用同一平台，但后排和后备厢的空间远小于前者。此外，尽管是电动驱动，但燃料电池的动力目前非常有限，而且在通常加速3或4秒的电动汽车面前，丰田Mirai 9秒左右的加速太过平庸。因此，业内普遍认为，氢燃料电池在商用车，尤其是重型卡车上有着更为广阔的前景。首先，氢作为最小的分子，来源丰富，质量和能量密度高，热值为142MJ/kg，是汽油的三倍，是锂电池的200倍。此外，加氢的速度非常快。对于追求效率的卡车司机来说，如果使用纯电动卡车，他们不仅要拖着4、5吨重的电池组，而且每次还要忍受几个小时的充电时间。最后，重型卡车的行驶路线相对固定，加氢站的布局可以更高效。这些优势都为氢燃料电池的商业化带来了曙光。

上汽大通V8氢能源汽车目前正在进行加氢，但氢燃料重型卡车的成本仍然很高。燃料电池堆系统占车辆总成本的65%，许多关键部件都是进口的。据了解，目前，一辆功率110千瓦、载重31吨以上的氢燃料电池重卡，出厂价在130万至150万元左右。如果按照1:1的地方补贴标准，2020年购买可享受546+54.6万元的补贴，最终价格可与传统柴油货车的30-40万元价格相近。考虑到国家补贴和地方补贴的下降，如果终端成本降低速度不够快，很难吸引“卡友”购买氢燃料电池卡车。再如，2018年，上汽大通V80的一款氢燃料版售价约130万元，在国家补贴100万元后，其终端价格约为30万元，而其汽油版仅需10多万元。

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特斯拉的纯电动半自动驾驶汽车可能会在明年启动能源生产。与此同时，氢燃料重卡也将面临“换电”模式的冲击。目前，吉利、宁德等巨头已经在布局中。与此同时，位于大洋彼岸的特斯拉Semi将于明年发布。据称，搭载4680电池后，续航里程可达近1000公里，充电30分钟后可行驶约650公里。如果这些参数能够实现，目前可能还没有氢燃料电池重型卡车。目前，氢燃料电池在乘用车中的发展已经远远落后于电动汽车。目前，商用车领域严重依赖补贴。很长一段时间以来，氢能源汽车只是一个配角。《规划》提出，到2025年，中国的氢能源汽车将达到5万辆，这还不到特斯拉上海一个月的产量，其中大部分将是氢燃料电池商用车。锂电池汽车仍然是氢燃料电池汽车。日本表示，不考虑回到2010年的时间，当时电动汽车也普遍不受欢迎。然而，通过国家超过30的巨额补贴……

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拼音 双语对照亿元以及发放绿卡等政策红利，来自乘联会的最新数据显示，3月份新能源汽车渗透率已达28.2%，让替代燃料汽车不再是笑话。想象一下，如果在同一时期，氢燃料电池得到中国、美国和欧洲同等水平的支持，在政策、资本和人才的共同努力下，其成本将大幅降低。数据显示，2010年至2020年，全球锂离子电池组平均价格从每千瓦时1100美元降至每千瓦时137美元，降幅达89%。如果氢燃料电池能够实现类似的成本降低路径，那肯定不仅仅是在冬奥会上展示。

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拜登在福特工厂发表演讲，宣传价值1740亿美元的电动汽车推广计划。然而，目前，中国、美国和欧洲都默认了锂电池路线，只使用氢燃料电池作为替代。氢燃料电池汽车的潜力只是潜力。原因是日本在氢能领域积累了太高的壁垒。目前，仅丰田在氢能全球布局和技术方面就拥有约6000项核心相关专利，约占全球的一半。它摆出了“独自吃饭”的姿态。如果它选择专注于氢燃料电池的开发，就等于“为日本工作”。中国、美国和欧洲汽车市场的总份额约为全球的65%，而日本市场的份额仅为5%左右。与此同时，中国、美国和欧洲市场的GDP总和是日本的十倍。即使日本想推广氢能源汽车，当地市场和资金也无法支持技术和产品的持续快速迭代升级。被低估的氢储能：光伏和风能的良好合作伙伴。如上所述，尽管中国目前主要依靠“煤电”发电和制氢，但水利、光伏、风能和核能将逐渐成为未来的主角。根据国际能源署发布的《2050年全球能源行业净零排放路线图》，到2050年，全球近90%的发电量将来自可再生能源，其中风能和太阳能光伏发电总量占近70%。

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然而，沙漠中的光伏太阳能电池板具有这些可再生能源的一个显著特征——不稳定。例如，光伏发电完全是“看天吃饭”，不同季节、不同时间的发电量差异很大。这是非常“不可取的”。大多数时候，很难在电网中容纳这种类型的电力。如果光伏发电产生的电力直接连接到你的电器上，它要么经常断电，要么被烧毁。因此，每年都会浪费大量的电力。据相关数据显示，2018年，我国光伏、风电、水电弃电超过1000亿千瓦时。因此，储能已成为一个至关重要的环节。国家发展改革委、国家能源局发布的《关于加快发展新型储能的指导意见》指出，到2025年，我国新型储能装机容量将达到30吉瓦以上，是2020年的十倍。相关机构预测，到2030年，我国大部分地区的光储结合可以实现平价，储能市场空间可以达到1.2万亿元以上。

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抽水蓄能目前已经相对成熟。目前，有两种主要的储能模式。第一个是“抽水蓄能”。这种方法成本可控，但在没有水的地方使用并不容易。未来，风电和光伏发电的很大一部分将位于中西部缺水的干旱地区；

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拼音 双语对照另一种是“电化学”，主要使用大量的电池组来储存电能，成本太高，不适合长期储存电力。

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利用光伏、水电和风能电解水产生的氢气被认为是“绿色氢气”。相对而言，储氢是一种理想的解决方案。其基本原理是利用风能、光伏发电和水力发电产生的电力水解水，获得氢气并将其储存。如果电网需要，氢气可以通过燃烧或燃料电池转化为电力，当然，它也可以用于化学工业或交通运输。例如，在中国西部的一个光伏发电区，可能会出现夏季发电量过多，冬季发电量不足的情况。此时，可能需要将发电量储存半年。显然，高热值的氢气更合适。同时，它还可以通过管道和长罐拖车运输到用电量高的地区。中国科学院院士欧阳明高院士表示，从大规模储能经济的角度来看，固定式大规模储氢的成本比电池储能低一个数量级。从能源利用的充分性来看，大容量、长时间的氢储能模式对可再生能源的利用更为有效。氢能是集中式可再生能源大规模、长周期储能的最佳方式。当然，这种“电-氢-电”的方式确实不够高效，目前只有30-50%，而且目前电解水制氢的成本也不低。未来，高效、低成本的电解水制氢技术是一个重大突破方向。总体而言，随着未来可再生能源的快速发展，氢能存储的潜力巨大，甚至超过了氢燃料电池汽车。最后，目前，氢能在行业外的未来仍存在重大争议和分歧。随着国家顶层设计的发布，氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，其地位已经确立。氢能也将发挥越来越重要的作用。根据中国氢能联盟的预测，2050年/2060年，氢能将分别占中国能源系统的10%和20%。

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氢动力概念飞机预计将于2035年投入氢的应用。目前，氢动力乘用车大规模普及的可能性很小。商用车领域将与电动汽车正面竞争，而氢储能的潜力被严重低估。在未来，它可能会比氢燃料电池汽车发挥更重要的作用。此外，在建筑配套能源供应、能源分流、氢动力飞机、氢动力船舶等领域也有很大潜力。总之，下次谈到氢能，不要只知道汽车。

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