氢能“竞速” -ks8凯发官方网站

◎ 文 《法人》全媒体记者 李辽

从2020年4月中国能源法(征求意见稿)将氢能列入能源范畴，至今年北京冬奥会期间816辆氢燃料电池汽车往返于各场馆，到不久前我国出台的首个氢能产业中长期发展规划，人们已经清晰地认识到，氢能已在第三次能源革命中正式登场。

目前，氢能正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。赛迪科创发布的《2020氢应用发展白皮书》指出，占全球经济总量70%的20多个国家已制定了氢能发展战略，全球直接支持氢能源部署的政策总计50余项，日本、欧盟、美国、韩国等成为响应最积极的国家和地区。在“双碳”目标指引下，中国的氢能产业也将迎来前所未有的发展机遇。

全球氢能竞赛大幕开启

氢能作为一种替代能源进入人们视野，要追溯到20世纪70年代。当时，中东战争引发全球石油危机，美国首次提出“氢经济”概念，并将氢能作为国家战略。石油进口依赖度高的日本对能源危机感受强烈，在1973年成立了“氢能源协会”，开始推进对氢能的研究。

2014年，日本修订了《日本在复兴战略》，发出建设“氢能源社会”的呼吁;美国在2019年发布了《美国氢能经济路线图》，计划到2030年氢能产业每年创造1400亿美元收入和70万个就业机会;欧盟于2020年发布《欧盟氢能战略》，推动氢能在工业、交通、发电等全领域的应用;韩国则计划到2040年实现氢能社会。

为鼓励和支持氢能发展，中国也相继出台了多项政策：2019年，氢能被写入政府工作报告，提出在公共领域加快充电、加氢等设施建设;2020年，中国能源法(征求意见稿)将氢能列入能源范畴;同年9月，五部门联合开展燃料电池汽车示范应用，对符合条件的城市群开展燃料电池汽车关键核心技术产业化攻关和示范应用给予奖励;2021年10月，在《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中，提出统筹推进氢能“制——储——输——用”全链条发展;今年3月，《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》出台，氢能产业被确定为战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。

国家能源局相关负责人近日表示，我国20多个省份已发布氢能规划和指导意见共计200余份，目前在建和筹建的风光制氢项目超过40个。

近日，国家发改委创新和高技术发展司副司长王翔在接受媒体采访时表示，中国是世界上最大的制氢国，2021年氢能产量超过了3300万吨。据有关市场机构统计，中国氢能相关企业的数量超过2000家，近5年新增企业注册数量快速增长。

氢燃料电池车驶入快车道

谈到氢能的应用，人们最熟悉的就是氢燃料电池汽车，该领域也成为各国政府和企业关注的焦点。

从20世纪90年代开始，日本汽车制造商丰田、本田、日产就一直致力于氢燃料电池汽车的研发。仅丰田公司在氢燃料电池系统上就拥有6000多项专利，占了全球相关专利的一半。

丰田可谓是氢能的优秀“玩家”。1996年，丰田成功推出了氢燃料电池试验车，2014年推出了mirai氢燃料电池车，并宣布与2008年推出的燃料电池系统相比，mirai的燃料电池系统成本已经下降了95%，在6年里降到了原来的1/20。

但日本其他车企的相关研发并非一帆风顺。本田自1991年开始燃料电池汽车的研发，2015年成功推出燃料电池汽车clarity。但受成本居高不下和销量不佳的影响，2021年，本田在日产宣布暂停开发氢燃料电池汽车计划几个月后，也宣布终止氢燃料电池汽车的生产。

与日本的纵向研发不同，中国走的是横向研发路线，一直缺少领军企业牵头。2009年，由于氢燃料电池汽车成本仍未下降，而特斯拉等电动汽车又具有突出表现，因此中国开启了以锂电池汽车唱主角的“十城千辆”工程，某种程度上改变了中国汽车产业的走向。

“锂电池汽车逐渐兴起之后，氢燃料电池汽车仍然没有较大突破，整个氢能行业非常沮丧，觉得这条路走不通了。”5月3日，能源行业分析师郑贤玲告诉《法人》记者，她曾在2016年考察了3个氢能项目，都未能被打动。“当时我问一个氢能巴士项目的研发人员，产品出厂价是多少?当听到对方300多万元的回答后，我立即将该项目否定了。”直到2018年9月，她到日本丰田mirai生产线考察，接待方告诉他，mirai的出厂价折合人民币仅42万元。同时，她还参观了大阪岩谷加氢站。“尽管当时加氢站一天只有4辆车前来加氢，但加氢一次只需3分钟，而一次加氢就可以行驶600公里。”亲眼所见的进展让她十分振奋。

郑贤玲说，当时从经济性方面看，丰田氢燃料电池汽车的购车成本不算太高，日本政府补贴也比较理性，每辆车的国家和地方政府补贴金额折合人民币约10万元，个人购车成本折合人民币约32万元，每公里行驶成本0.5元，这是一个大众可承受的价格。

2020年，mirai迎来改款后的第二代车型，在动力上有了极大提升。目前，该车在日本售价约合人民币36万元至44万元，美国版车型售价约合人民币32万元，价格相比第一代有了明显下降。同时，丰田还公开声明，第二代mirai在充满氢气的情况下一口气行驶了1000多公里，比竞争对手、唯一实现量产的韩国现代nexo充氢5分钟的续航里程850公里还要长，再次证明了氢燃料电池汽车的独特卖点——超长续航。

郑贤玲介绍，日本氢能战略中的氢源主要为褐煤制氢。“日本从国外引进了价格较为便宜的褐煤，制氢过程虽会产生二氧化碳，但因为采用了ccus碳封存技术(以捕获碳并安全存储的方式来取代直接向大气中排放二氧化碳的技术)，将二氧化碳注入海底，因此没有碳排放。”但她表示，目前碳捕捉(指捕捉释放到大气中的二氧化碳，压缩之后，压回到枯竭的油田和天然气领域或者其他安全的地下场所)、碳封存技术成本较高，未来需要做到一定规模后才能降低成本。

从氢燃料电池的成本来看，郑贤玲表示，2021年燃料电池堆(由多个单体电池以串联方式层叠组合构成)成本约占燃料电池系统成本的65%。“这些年，电池堆价格下降，系统也由5年前的两万元下降到现在的4千元。”

如今，氢燃料电池依然很贵，因为提炼时需要用到的催化剂由贵金属铂制成，而研究人员正在努力，试图减少铂的消耗，或者完全放弃铂。今年4月，《科技日报》报道，英国开发出一种氢燃料电池，使用的催化剂由铁而非铂制成，降低了氢燃料电池的成本，该技术让氢燃料广泛部署成为可能。

根据华经产业研究院日前发布的数据，2021年全球氢能源汽车销量达16313辆，同比2020年增长68%，截至2021年保有量已达49562辆，预计2021年燃料电池市场规模增速快于2020年。可见，氢燃料电池车等交通领域是氢能较为清晰的应用场景。

续航能力虽强，但配套基础设施建设相较于纯电动车更加复杂昂贵，因此氢燃料电池车更适合固定线路、中长途和高载重场景。目前，中国的研发主要聚焦在氢燃料电池商用车方向。但乘用车并非无人问津，上汽、北汽和广汽等国内企业也有相应车型已量产或计划上市。

从灰氢到绿氢的跨越

郑贤玲介绍，从木材、煤炭、石油、天然气，再到可再生能源，能源的变革始终遵从一个规律——减碳。

长期以来，氢气在能源行业如同贵族，只在极少的工业领域、医学领域和航空航天中使用。但氢气并不是天然存在于自然界中，必须通过制备才能产生。

根据制取方式的不同，业内通常将氢气分为灰氢、蓝氢、绿氢3种。灰氢需要通过化石燃料燃烧产生，其间产生大量碳排放;蓝氢是在灰氢的基础上，利用碳捕捉、碳封存技术，实现低排放制氢;绿氢则通过光伏发电、风电以及水电等可再生能源电解水制氢，在制氢过程中不会排碳，因此被称为“零碳氢气”。

“绿氢具有全生命周期绿色清洁、零碳排放等特点，如果绿电和绿氢协同，将可替代传统的排碳能源。”郑贤玲说。

如今，灰氢占当今全球氢气产量的95%，绿氢仅占总体氢产量的1%~3%。虽然氢能在能源转型中的潜力再受关注，但全球制氢的最主要原料仍是化石能源。

5月3日，能源专家蔡绍宽向记者介绍，绿氢要在碳中和路径中充分发挥作用，需要实现大规模的商业化应用，但目前，绿氢的大规模发展有很多制约因素。

“从目前我国氢能产业链的成本来看，上游的制氢占比最重，达到了55%，储运氢占30%，加注氢占15%。”蔡绍宽介绍，在目前的制氢技术条件下，绿氢最低成本约1.5元/nm3(0摄氏度1个标准大气压下的气体体积)，而灰氢最低成本仅为0.7元/nm3，绿氢价格高昂，只有取得突破性进展，才能大幅降低绿氢成本。

他还表示，在电解水制氢技术中，很多材料的国产化程度较低，行业技术壁垒深厚。“目前，制氢使用的铂和铱两种贵金属催化剂，在国内储量较少，原材料极度依赖进口，存在一定的供应链风险。”

由于氢气重量轻、原子半径小、性能活泼、稳定性差，存储和运输难度较大。蔡绍宽称，尽管已经有一定的技术积累，但储存材料价格依然高昂，且储存释放条件苛刻，目前很多都处于试验开发阶段。因此，要降低氢气的运输成本、提高氢能经济性，有待相关科技进一步攻关。

氢能产业快速发展对储氢设备压力容器技术要求提出更高挑战。“目前，日韩使用高压iv型瓶储氢，内层是树脂材料，外层是碳纤维，重量轻、强度高，承压能力强。而中国的碳纤维行业已在近几年走出了亏损，现阶段正在大面积扩产。如果实现了碳纤维材料的国产化替代，储氢设备的成本下降将迎来较大突破。”郑贤玲介绍。

目前，中国氢源结构向“可再生氢”倾斜，可再生能源制氢项目取得显著突破。据中国氢能联盟统计，截至2022年4月，中国可再生能源制氢项目规划161个，其中13个项目已投产，合计制氢能力约2.56万吨/年。

“国家队”助力氢能发展

氢气虽然是易燃易爆气体，但扩散速度快，具有最大的浮力和扩散性，一旦泄漏会很快上升，向各方逃逸，使得浓度难以达到爆炸所需浓度。因此，相比天然气、汽油，氢气安全性更高。

目前，中国氢能以交通领域为突破口快速发展，但其他应用领域也在不断取得进展，部分国产化装备竞争力提升明显。工业方面，氢基化工规模化试点落地，氢冶金技术示范项目开启;能源方面，发电与热电联产完成重点技术试点示范;建筑方面，全国首个氢能进万家智慧能源示范社区项目在佛山落地，后期将试点太阳能光伏发电耦合电解水制氢装备，并接入局域氢气管网。

央企也开启了“氢能模式”。目前，在氢能全产业链上，超过三分之一的央企已布局。

中国石化布局氢能产业最为积极，副总经理凌逸群几次在公开场合强调了中国石化的“野心”：在“双碳”目标下要做“第一氢能公司”，将氢能全产业链作为新能源发展的核心业务;中国石油则充分利用现有网络终端及专业管理优势，大力投入“油气电氢非”综合能源站研发和建设，打造“加油站 便利店 新能源”“加油站 互联网 新零售”全新商业模式。

另外，国家电投、国家能源集团、东方电气、中国能建、中国船舶、华能集团、华电集团、东风汽车、中车集团、一汽集团等，均已制定了各自的氢能产业发展战略。

可见，进军氢能领域的不仅仅是能源企业，其他“国家队”也在云奔潮涌，为氢能产业的资金、技术突破提供强劲动力。

(责编 白馗)