本文来自微信公众号：42号车库 （ID：i42how），撰文：伍刚星，编辑：莱因哈特，头图来自：视觉中国
2022 年氢能源又“热”了起来。
一方面出于近期电池原材料的疯涨，“妖锂”、“妖镍”频出，很多人对锂电池的未来开始变得不再那么乐观；另一方面北京冬奥会的成功举办，大大提高了氢能源车的曝光量，包括丰田的二代 Mirai。
对于氢能源，国内外一直有着两派截然相反的声音：一种认为氢是绝对环保的终极能源，现在的化石能源、锂电等都只是过渡，未来将一统天下；另一种则认为氢本身昂贵又危险，只会胎死腹中，根本没有未来。
为了避免被“二极管”式的言论误导，我们先来看看国家的规划和意见，恰好在 3 月 23 日，国家发展改革委、国家能源局联合印发了《氢能产业发展中长期规划（2021—2035 年）》（以下简称《规划》），明确了氢能的三大“战略定位”：氢能是未来国家能源体系的重要组成部分；氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体；氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。
随着顶层设计落地，为了更好地理解国家的规划和氢能源未来的发展方向，先要了解一下国内氢能源发展的现状。
我国氢能源现状：制氢优势明显，但仍处于发展初期
首先和很多人印象相反的是，中国是世界上最大的制氢国，年制氢产量约 3300 万吨，其中，达到工业氢气质量标准的约 1200 万吨。
不过从制氢来源来看主要是工业副产氢和煤制氢，仍属于不太环保的“灰氢”，如果在这个过程中结合碳捕集利用与封存（CCUS）技术，最多可降低 80% 碳排放，这就变成了相对环保的“蓝氢”，不过要实现终极零排放的环保目标，还得靠“绿氢”，恰好这方面我国也有不小的优势。
中国工程院院士陈清泉在电动汽车百人会 2022 上提出：“ 我国有丰富的可再生能源的资源，太阳能、风能、水力能。我国可再生能源禀赋相当于我国峰值能源需求总量的 2.7 倍”。目前我国可再生能源装机量全球第一，并且还在快速增长中。
我国中西部有大片光照充足、人烟稀少的地方非常适合发展光伏发电，同时经过十多年的政策扶持，我国在光伏发电领域的技术也全球领先。根据官方数据，2021 年我国光伏发电新增装机 54.88 GW，光伏发电量达到 3259 亿 kWh，同比增长 25.1%。出口方面，我国光伏产品出口超过 284 亿美元，同比增长 43.9%。
在技术提升和规模效应的双重作用下，我国光伏发电的成本在快速下降，去年 6 月四川甘孜州正斗一期 200 MW 光伏基地开标，最终以 0.1476 元/kWh 的超低价中标，并且这一价格包含了生态维护的费用。
除了光伏发电，我国水利发电、核电（拥有最多的在建核电站）、风能这些环保的可再生能源发电未来都有不小的优势，随着成本的降低，未来用这些能源通过“电解水”所制成的“绿氢”对完成 2030 年碳达峰、2060 年碳中和的目标有着重大意义，同时也能减少能源的对外依赖程度。
总体来看，无论是现阶段主要用化石能源、工业副产品制成的“灰氢”，还是未来用可再生能源制成的“绿氢”，我国都有不小的优势。
不过《规划》也指出，我国氢能产业仍处于发展初期，存在产业创新能力不强、技术装备水平不高等问题。相关核心设备依然主要依靠进口，一些关键技术存在短板，制氢设施、氢能储存与输送设施、加氢站布局及氢安全辅助设施等在内的氢能基础设施发展滞后。
这些问题反映到现实中便是我国目前对氢能的利用还主要在于化工领域作为原材料使用，每年还有不少氢气被“空排”浪费掉了。
那么生产了这么多氢气，除了化工领域外，还有什么用途呢？可以先从大家比较关心和熟悉的汽车领域说起。
氢能源车现状：乘用车难普及，商用车靠补贴
首先目前氢能源车分为两派——氢内燃机和氢燃料电池，目前国内吉利、长城以及红旗都已经发布了自研的氢内燃机，简单理解就是发动机过去烧的是油，现在改烧氢气了。好处是可以继承燃油车的体系，研发难度低，坏处是几乎也继承了燃油车的全部缺点，驱动效率和驾驶体验无法与电驱动相提并论，同时即便是“烧氢气”，因为空气中有七成的氮气，在高温高压下仍会产生严重污染空气的“氮氧化合物”，背离了氢能源零排放的环保初衷。
宝马从上世纪 90 年代开始了氢内燃机的研究，2000 年制造了 15 辆氢气发动机轿车——宝马 750hL，搭载一台 5.4 L V12 发动机，既能“烧油”也能“烧氢气”，虽然技术确实很领先，但在使用氢气作为燃料时，最大功率和峰值扭矩分别只有 150 kW 和 300 N·m，同时巨大的氢气罐占据了大半个后备厢，实用性非常差。
因此宝马也逐步开始停止氢内燃机的研发，开始转向更能代表未来的氢燃料电池汽车，实际宝马在上世纪 70 年代就开始了相关研究，今年将发布的 iX5 Hydrogen 便是代表，最大功率将达到 275 kW，在低温下续航能超过 500 km。
此外马自达还公布过氢能转子引擎，但始终停留在 PPT 和专利上，总体来看未来氢能汽车主要还是要看氢燃料电池汽车。
目前仍在氢燃料电池乘用车上大规模投入生产的只剩下丰田、现代和宝马，2021 年本田和日产分别宣布了停产氢能源车的消息，转而投向电动车的怀抱，4 月 12 日，本田公布了非常“激进”的电动化转型计划：未来 10 年，在电动化和软件领域共计投入约 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 年开启全固态电池生产线。
2021 年全球氢燃料电池乘用车（FCEV）的销量为 1.6 万辆，其中现代 NEXO 和丰田 Mirai 全球销量分别为 9620 和 5918 台，其他厂商和车型基本可以忽略不计。作为对比，2021 年全球电动车的销量达到 650 万辆，同比增长 109%，占全部乘用车的 9%，相比起来，氢燃料电池车的份额不值一提。
要知道丰田和现代为了推广自家的氢燃料电池产品，已经非常卖力了。比如在美国购买指导价 62385 美元的现代 NEXO Limited 车型，官方直降 2 万美元，外加 8000 美元的联邦税收抵免和 4500 美元的加州清洁车辆退税，最终到手只要 29885 美元，还有六年的无息贷款，这个尝鲜成本已经非常低了，但还是很少有美国人买（NEXO 销量大头在本土韩国）。
而没人买的原因也很简单：体验差。
体验差的第一点在于没有加氢站，数据显示 2020 年底，美国本土只有 49 座加氢站，全球加起来也只有 553 座，这可比“电动爹”的里程焦虑夸张多了，基本只能围绕有加氢站的地方开车。
而加氢站和氢燃料电池车就像“先有鸡还是先有蛋”的问题，没有车来加氢，自然没有动力建加氢站，没有加氢站，自然没有人愿意买氢燃料电池车。而即便在政府的大力补贴下，加氢站大部分也处于亏损状态，因为其本身的建设成本就非常高，我国每座加氢站的成本大概在 1000—1500 万元，是传统加油站的 3 倍。同时由于加氢站一旦发生爆炸，其破坏力非常恐怖，因此周围的居民会强力抗议反对，挪威、韩国本土都已经发生了类似的事件。
另外硕大的储氢罐占据了车内宝贵的空间，丰田 Mirai 二代和雷克萨斯 LS 同平台打造，但是后排和后备厢空间远不如前者，另外尽管是电驱动，但目前燃料电池的功率十分有限，在动辄三四秒加速的电动车面前，丰田 Mirai 9 秒左右的加速太平庸了。
因此业界目前普遍认为，氢燃料电池在商用车上更有前途，尤其是重卡。首先氢气作为最小的分子，来源丰富，质量能量密度高，热值达到 142 MJ/kg，是汽油的 3 倍，是锂电池的 200 倍。另外加氢的速度非常快，对于追求效率的卡车司机来说，如果采用纯电动卡车，不仅要拖着重达四五吨的电池包，每次几个小时的充电时间也是难以容忍的。最后重卡的行驶路线相对固定，加氢站的布局可以更高效。这几点优势都让氢燃料电池的商业化看到了曙光。
不过目前氢燃料重卡的成本仍然高企，燃料电池堆系统占了整车成本的 65%，中间很多关键部件都是进口的。据了解，目前一辆功率达到 110 kW，载重超过 31 吨 的氢燃料电池重卡出厂价在 130—150 万元左右，如果按照 1:1 的地补标准，2020 年购买可享受 54.6 + 54.6 万元的补贴，最终价格可以和传统柴油卡车 30—40 万元的售价差不多。
考虑到国补和地补的退坡，如果终端降本的速度不够快，那么很难吸引“卡友们”去购买一台氢燃料电池卡车。再比如 2018 年一台上汽大通 V80 氢燃料版的售价为 130 万元左右，国家补贴 100 万后才有了 30 万左右的终端价格，而其汽油版只需要 10 多万元。
与此同时，氢燃料重卡还面对“换电”这一模式的冲击，目前吉利、宁德等巨头已经在布局，同时大洋彼岸的特斯拉 Semi 即将在明年发布，据称在搭载 4680 电池后，续航里程能达到接近 1000 公里，充电 30 分钟能行驶约 650 公里，如果这些参数能实现，可能暂时没有氢燃料电池重卡什么事了。
目前来看，氢燃料电池在乘用车上的发展已经远远被电动车甩下，在商用车领域目前严重依赖补贴（好在因为门槛很高，所以不用怎么担心“骗补”），相当长一段时间里，氢能源车都只是一个配角，在《规划》里提出到 2025 年我国的氢能源车保有量要达到 5 万辆，这个保有量不到特斯拉上海工厂一个月的产量，其中基本都会是氢燃料电池商用车。
锂电池车还是氢燃料电池汽车，日本说了不算
时间回到 2010 年，那个时候的电动车也普遍不被看好，但是通过国家超 3000 亿的巨额补贴以及发绿牌等政策红利，最新乘联会的数据显示，3 月份新能源车的渗透率已经达到了 28.2%，替代燃油车已经不是一句玩笑话了。
试想如果在同一时期氢燃料电池得到中国、美国、欧洲同样力度的支持，在政策、资本和人才的共同努力下，其成本将明显下降，数据显示从 2010 年到 2020 年间，全球锂离子电池组平均价格从 1100 美元/千瓦时降至 137 美元/千瓦时，降幅达 89%。如果氢燃料电池能实现类似的降本之路，绝对不止是在冬奥会上展示一下。
但目前来看，中美欧已经默契地选择了锂电池路线，只是把氢燃料电池作为一个备选方案，氢燃料电池车的潜力再大也只是潜力了。
其原因就在于日本在氢能源领域积累的壁垒过于高，目前全球氢能源的布局和技术上，仅丰田一家就有 6000 个左右的核心相关专利，占了全球的一半左右，摆出了一副“吃独食”的姿态，如果选择了重点发展氢燃料电池的路线，等于是在替日本“打工”。
而中美欧汽车市场加起来占了全球的 65% 左右，对比日本市场只有 5% 左右，同时中美欧 GDP 加起来是日本的十倍，即便日本再想推广氢能源车，本土的那点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：光电、风电好搭档
上面提到虽然我国目前发电、制氢主要都依赖于“煤电”，但未来水利、光伏、风能、核能将逐步成为主角，国际能源署（IEA）发布的《全球能源行业 2050 净零排放路线图》指出，到 2050 年，全球近 90% 的发电将来自可再生能源，风能和太阳能光伏发电合计占近 70%。
不过这些可再生能源都有一个很大的特点——不稳定，比如光伏发电完全是“看天吃饭”，不同季节、不同时候的发电量天差地别，这点是十分“不讨喜”的，电网大部分时候很难容纳这种电，假如光伏发的电直接连接到你的电器上，要么经常断电，要么烧掉。
因此每年就有很多电被白白浪费掉了，相关数据统计， 2018 年中国光电、风电和水电的弃电量就超过了 1000 亿度。
因此储能就成了非常关键的一环，国家发改委、国家能源局印发的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》指出，到 2025 年，国内的新型储能装机规模要达 30 GW 以上，其规模是 2020 年的十倍。相关机构预测，到 2030 年我国大部分地区光储结合可实现平价，储能市场空间可达 1.2 万亿以上。
目前储能主要有两种模式，第一种“抽水蓄电”，这种方法成本可控，但遇到没水的地方就不好使了，而风电、光伏发电未来很大一部分都在中西部缺水的荒凉地带；另一种是“电化学”，主要是用大量电池组储存电能，成本太高，并且不适合长期储存电量。
相对来说，氢储能是一个比较理想的方案，基本原理是用风电、光电、水电等发的电用来电解水，得到氢气将其存储起来，如果电网需要则再把氢气通过燃烧或燃料电池等方式变为电，当然也可以用于化工或用作交通运输。
举个例子，在我国西部某地方的一片光伏发电区域，可能面临夏季发电量过多而冬季发电量不足的情况，这个时候可能要将半年发的电储存起来，显然热值高的氢气更合适，同时还能够通过管道、长罐拖车方式把存储的氢气送到用电量高的地区。
中国科学院院士欧阳明高表示，从规模储能经济性上看，固定式规模化储氢比电池储电的成本低一个数量级，在能源利用的充分性方面，氢能大容量、长时间的储能模式对可再生电力的利用更充分，氢能是集中式可再生能源大规模长周期储能的最佳途径。
当然，这种“电—氢—电”的方式确实效率不够高，目前只有 30%—50%，并且目前电解水制氢的成本也不低，未来高效且低成本的电解水制氢技术是一大突破方向。
总体来看，随着未来可再生能源的快速发展，氢储能的潜力非常巨大，甚至超过了氢燃料电池汽车。
写在最后
目前对于氢能源的未来，业内业外的争议和分歧仍然非常大，随着国家顶层设计的出炉，氢能源是未来国家能源体系的重要组成部分地位确立，氢能源也将起着越来越重要的角色。根据中国氢能联盟的预测，2050/2060 年氢能在我国的能源体系将占到 10% 和 20% 的份额。
在氢气的应用方面，目前来看氢能源乘用车大规模普及的几率微乎其微，商用车领域将和电动车正面竞争，而氢储能的潜力明显被低估，未来或将扮演者比氢燃料电池车更重要的角色。另外在建筑配套供能、能源分流、氢动力飞机、氢动力船舶等领域有着非常大的潜力，总之下次再谈到氢能，别再只知道汽车了。
本文来自微信公众号：42号车库 （ID：i42how），撰文：伍刚星，编辑：莱因哈特