從2020年4月中國能源法（征求意見稿）將氫能列入能源范疇，至今年北京冬奧會期間816輛氫燃料電池汽車往返于各場館，到不久前我國出臺的首個氫能產業中長期發展規劃，人們已經清晰地認識到，氫能已在第三次能源革命中正式登場。

目前，氫能正逐步成為全球能源轉型發展的重要載體之一。賽迪科創發布的《2020氫應用發展白皮書》指出，占全球經濟總量70%的20多個國家已制定了氫能發展戰略，全球直接支持氫能源部署的政策總計50余項，日本、歐盟、美國、韓國等成為響應最積極的國家和地區。在“雙碳”目標指引下，中國的氫能產業也將迎來前所未有的發展機遇。

全球氫能競賽大幕開啟

氫能作為一種替代能源進入人們視野，要追溯到20世紀70年代。當時，中東戰爭引發全球石油危機，美國首次提出“氫經濟”概念，并將氫能作為國家戰略。石油進口依賴度高的日本對能源危機感受強烈，在1973年成立了“氫能源協會”，開始推進對氫能的研究。

2014年，日本修訂了《日本在復興戰略》，發出建設“氫能源社會”的呼吁；美國在2019年發布了《美國氫能經濟路線圖》，計劃到2030年氫能產業每年創造1400億美元收入和70萬個就業機會；歐盟于2020年發布《歐盟氫能戰略》，推動氫能在工業、交通、發電等全領域的應用；韓國則計劃到2040年實現氫能社會。

為鼓勵和支持氫能發展，中國也相繼出臺了多項政策：2019年，氫能被寫入政府工作報告，提出在公共領域加快充電、加氫等設施建設；2020年，中國能源法（征求意見稿）將氫能列入能源范疇；同年9月，五部門聯合開展燃料電池汽車示范應用，對符合條件的城市群開展燃料電池汽車關鍵核心技術產業化攻關和示范應用給予獎勵；2021年10月，在《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》中，提出統籌推進氫能“制——儲——輸——用”全鏈條發展；今年3月，《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》出臺，氫能產業被確定為戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。

國家能源局相關負責人近日表示，我國20多個省份已發布氫能規劃和指導意見共計200余份，目前在建和籌建的風光制氫項目超過40個。

近日，國家發改委創新和高技術發展司副司長王翔在接受媒體采訪時表示，中國是世界上最大的制氫國，2021年氫能產量超過了3300萬噸。據有關市場機構統計，中國氫能相關企業的數量超過2000家，近5年新增企業注冊數量快速增長。

氫燃料電池車駛入快車道

談到氫能的應用，人們最熟悉的就是氫燃料電池汽車，該領域也成為各國政府和企業關注的焦點。

從20世紀90年代開始，日本汽車制造商豐田、本田、日產就一直致力于氫燃料電池汽車的研發。僅豐田公司在氫燃料電池系統上就擁有6000多項專利，占了全球相關專利的一半。

豐田可謂是氫能的優秀“玩家”。1996年，豐田成功推出了氫燃料電池試驗車，2014年推出了MIRAI氫燃料電池車，并宣布與2008年推出的燃料電池系統相比，MIRAI的燃料電池系統成本已經下降了95%，在6年里降到了原來的1/20。

但日本其他車企的相關研發并非一帆風順。本田自1991年開始燃料電池汽車的研發，2015年成功推出燃料電池汽車Clarity。但受成本居高不下和銷量不佳的影響，2021年，本田在日產宣布暫停開發氫燃料電池汽車計劃幾個月后，也宣布終止氫燃料電池汽車的生產。

與日本的縱向研發不同，中國走的是橫向研發路線，一直缺少領軍企業牽頭。2009年，由于氫燃料電池汽車成本仍未下降，而特斯拉等電動汽車又具有突出表現，因此中國開啟了以鋰電池汽車唱主角的“十城千輛”工程，某種程度上改變了中國汽車產業的走向。

“鋰電池汽車逐漸興起之后，氫燃料電池汽車仍然沒有較大突破，整個氫能行業非常沮喪，覺得這條路走不通了。”5月3日，能源行業分析師鄭賢玲告訴《法人》記者，她曾在2016年考察了3個氫能項目，都未能被打動。“當時我問一個氫能巴士項目的研發人員，產品出廠價是多少？當聽到對方300多萬元的回答后，我立即將該項目否定了。”直到2018年9月，她到日本豐田MIRAI生產線考察，接待方告訴他，MIRAI的出廠價折合人民幣僅42萬元。同時，她還參觀了大阪巖谷加氫站。“盡管當時加氫站一天只有4輛車前來加氫，但加氫一次只需3分鐘，而一次加氫就可以行駛600公里。”親眼所見的進展讓她十分振奮。

鄭賢玲說，當時從經濟性方面看，豐田氫燃料電池汽車的購車成本不算太高，日本政府補貼也比較理性，每輛車的國家和地方政府補貼金額折合人民幣約10萬元，個人購車成本折合人民幣約32萬元，每公里行駛成本0.5元，這是一個大眾可承受的價格。

2020年，MIRAI迎來改款后的第二代車型，在動力上有了極大提升。目前，該車在日本售價約合人民幣36萬元至44萬元，美國版車型售價約合人民幣32萬元，價格相比第一代有了明顯下降。同時，豐田還公開聲明，第二代MIRAI在充滿氫氣的情況下一口氣行駛了1000多公里，比競爭對手、唯一實現量產的韓國現代Nexo充氫5分鐘的續航里程850公里還要長，再次證明了氫燃料電池汽車的獨特賣點——超長續航。

鄭賢玲介紹，日本氫能戰略中的氫源主要為褐煤制氫。“日本從國外引進了價格較為便宜的褐煤，制氫過程雖會產生二氧化碳，但因為采用了CCUS碳封存技術（以捕獲碳并安全存儲的方式來取代直接向大氣中排放二氧化碳的技術），將二氧化碳注入海底，因此沒有碳排放。”但她表示，目前碳捕捉（指捕捉釋放到大氣中的二氧化碳，壓縮之后，壓回到枯竭的油田和天然氣領域或者其他安全的地下場所）、碳封存技術成本較高，未來需要做到一定規模后才能降低成本。

從氫燃料電池的成本來看，鄭賢玲表示，2021年燃料電池堆（由多個單體電池以串聯方式層疊組合構成）成本約占燃料電池系統成本的65%。“這些年，電池堆價格下降，系統也由5年前的兩萬元下降到現在的4千元。”

如今，氫燃料電池依然很貴，因為提煉時需要用到的催化劑由貴金屬鉑制成，而研究人員正在努力，試圖減少鉑的消耗，或者完全放棄鉑。今年4月，《科技日報》報道，英國開發出一種氫燃料電池，使用的催化劑由鐵而非鉑制成，降低了氫燃料電池的成本，該技術讓氫燃料廣泛部署成為可能。

根據華經產業研究院日前發布的數據，2021年全球氫能源汽車銷量達16313輛，同比2020年增長68%，截至2021年保有量已達49562輛，預計2021年燃料電池市場規模增速快于2020年。可見，氫燃料電池車等交通領域是氫能較為清晰的應用場景。

續航能力雖強，但配套基礎設施建設相較于純電動車更加復雜昂貴，因此氫燃料電池車更適合固定線路、中長途和高載重場景。目前，中國的研發主要聚焦在氫燃料電池商用車方向。但乘用車并非無人問津，上汽、北汽和廣汽等國內企業也有相應車型已量產或計劃上市。

從灰氫到綠氫的跨越

鄭賢玲介紹，從木材、煤炭、石油、天然氣，再到可再生能源，能源的變革始終遵從一個規律——減碳。

長期以來，氫氣在能源行業如同貴族，只在極少的工業領域、醫學領域和航空航天中使用。但氫氣并不是天然存在于自然界中，必須通過制備才能產生。

根據制取方式的不同，業內通常將氫氣分為灰氫、藍氫、綠氫3種。灰氫需要通過化石燃料燃燒產生，其間產生大量碳排放；藍氫是在灰氫的基礎上，利用碳捕捉、碳封存技術，實現低排放制氫；綠氫則通過光伏發電、風電以及水電等可再生能源電解水制氫，在制氫過程中不會排碳，因此被稱為“零碳氫氣”。

“綠氫具有全生命周期綠色清潔、零碳排放等特點，如果綠電和綠氫協同，將可替代傳統的排碳能源。”鄭賢玲說。

如今，灰氫占當今全球氫氣產量的95%，綠氫僅占總體氫產量的1%~3%。雖然氫能在能源轉型中的潛力再受關注，但全球制氫的最主要原料仍是化石能源。

5月3日，能源專家蔡紹寬向記者介紹，綠氫要在碳中和路徑中充分發揮作用，需要實現大規模的商業化應用，但目前，綠氫的大規模發展有很多制約因素。

“從目前我國氫能產業鏈的成本來看，上游的制氫占比最重，達到了55%，儲運氫占30%，加注氫占15%。”蔡紹寬介紹，在目前的制氫技術條件下，綠氫最低成本約1.5元/Nm3（0攝氏度1個標準大氣壓下的氣體體積），而灰氫最低成本僅為0.7元/Nm3，綠氫價格高昂，只有取得突破性進展，才能大幅降低綠氫成本。

他還表示，在電解水制氫技術中，很多材料的國產化程度較低，行業技術壁壘深厚。“目前，制氫使用的鉑和銥兩種貴金屬催化劑，在國內儲量較少，原材料極度依賴進口，存在一定的供應鏈風險。”

由于氫氣重量輕、原子半徑小、性能活潑、穩定性差，存儲和運輸難度較大。蔡紹寬稱，盡管已經有一定的技術積累，但儲存材料價格依然高昂，且儲存釋放條件苛刻，目前很多都處于試驗開發階段。因此，要降低氫氣的運輸成本、提高氫能經濟性，有待相關科技進一步攻關。

氫能產業快速發展對儲氫設備壓力容器技術要求提出更高挑戰。“目前，日韓使用高壓IV型瓶儲氫，內層是樹脂材料，外層是碳纖維，重量輕、強度高，承壓能力強。而中國的碳纖維行業已在近幾年走出了虧損，現階段正在大面積擴產。如果實現了碳纖維材料的國產化替代，儲氫設備的成本下降將迎來較大突破。”鄭賢玲介紹。

目前，中國氫源結構向“可再生氫”傾斜，可再生能源制氫項目取得顯著突破。據中國氫能聯盟統計，截至2022年4月，中國可再生能源制氫項目規劃161個，其中13個項目已投產，合計制氫能力約2.56萬噸/年。

“國家隊”助力氫能發展

氫氣雖然是易燃易爆氣體，但擴散速度快，具有最大的浮力和擴散性，一旦泄漏會很快上升，向各方逃逸，使得濃度難以達到爆炸所需濃度。因此，相比天然氣、汽油，氫氣安全性更高。

目前，中國氫能以交通領域為突破口快速發展，但其他應用領域也在不斷取得進展，部分國產化裝備競爭力提升明顯。工業方面，氫基化工規模化試點落地，氫冶金技術示范項目開啟；能源方面，發電與熱電聯產完成重點技術試點示范；建筑方面，全國首個氫能進萬家智慧能源示范社區項目在佛山落地，后期將試點太陽能光伏發電耦合電解水制氫裝備，并接入局域氫氣管網。

央企也開啟了“氫能模式”。目前，在氫能全產業鏈上，超過三分之一的央企已布局。

中國石化)布局氫能產業最為積極，副總經理凌逸群幾次在公開場合強調了中國石化的“野心”：在“雙碳”目標下要做“第一氫能公司”，將氫能全產業鏈作為新能源發展的核心業務；中國石油則充分利用現有網絡終端及專業管理優勢，大力投入“油氣電氫非”綜合能源站研發和建設，打造“加油站+便利店+新能源”“加油站+互聯網+新零售”全新商業模式。

另外，國家電投、國家能源集團、東方電氣、中國能建、中國船舶、華能集團、華電集團、東風汽車、中車集團、一汽集團等，均已制定了各自的氫能產業發展戰略。

可見，進軍氫能領域的不僅僅是能源企業，其他“國家隊”也在云奔潮涌，為氫能產業的資金、技術突破提供強勁動力。

作者： 來源：《法人》雜志 責任編輯：jianping