氢风来袭，规模化应用待解

8月，位于广东佛山的全球首条商业运营的氢能有轨电车示范线暂时停运，引起业界唏嘘，这不禁让人联想到今年一些氢能产业的负面新闻：位于新疆库车的我国首个规模化绿电制氢项目被曝运行效率不足，利用率低；曾被称为绿氢（用太阳能、风能等可再生能源发电直接制取的氢，生产过程中基本不产生温室气体）第一股的某能源企业也曾陷入业绩指标下滑、融资计划不顺的困境······

在中国能源转型的大潮中，氢能行业是极具挑战的领域，产业链错综复杂，技术门槛高企，市场化路径不明朗，使得该行业的发展之路异常艰难。尽管如此，业界并未停止探索，专家、学者、企业家仍在试图找到一条能够实现氢能产业化并可持续发展的道路。

今年7月，国家发改委、国家能源局、国家数据局联合印发《加快构建新型电力系统行动方案（2024-2027)》。业内认为，因为氢能的高能量密度和可储存性，可以解决可再生能源的间歇性和不稳定性问题，因此，方案中虽然没有提“氢能”，却句句都在为氢能的发展铺路。

为了让氢能车更好地跑起来，各地也在积极行动，帮助氢能车降本。近日，吉林、陕西相继发布了氢能车上高速免通行费的通知。今年以来，山东、四川、内蒙古鄂尔多斯等地也出台了类似的高速免费通行政策。

氢能发展的两个逻辑

尽管面对诸多挫折，但氢能行业的底色依旧是积极向前。

几组数据呈现了中国氢能产业的成就：中国氢能专利位居全球第一，绿氢制取、氢燃料电池、大流量加氢站控制系统等技术取得突破；中国成为世界上最大的产氢国和氢气消费国，按照目前已规划的绿氢项目，预计每年可生产22万吨绿色氢气，比世界其他国家总和多出6000吨；截至2024年上半年，全球累计建成加氢站达1262座，其中中国456座，全球占比达到36.1%，拥有加氢站数量最多。这些成就不仅展示了中国在氢能领域的综合实力和技术创新能力，也为全球氢能技术的发展和应用提供了重要的推动力。

这些年，得益于国家政策扶持和企业的积极参与，以氢燃料电池汽车为核心的中国氢能产业链发展迅速。近日，氢能产业资深分析师、中集集团总裁战略顾问郑贤玲接受《法人》记者采访时称：“这条产业链涵盖了制氢、储氢、运氢、加氢、用氢等5个关键环节。总体来看，技术在持续革新，产品成熟度在不断提升。”

特别是用氢环节进步明显。锋源氢能是一家在氢燃料电池及其核心部件领域实现了全面国产化的公司。董事长王海峰表示，中国在氢燃料电池领域已经解决了核心零部件的自主化问题。如今，氢燃料电池的八大核心零部件已经全部实现了国产化，成本降至几年前的10%左右。在某些技术指标和产品性能方面，中国产品甚至超过了日韩等世界其他氢能技术发达的国家。

值得一提的是，目前在氢能行业中盈利的多为设备制造公司。例如中集集团，之前生产天然气储存和运输设备，凭借这份经验，2023年，该集团旗下的中集氢能在氢能储存和运输设备业务上实现了7亿元的收入，同比增长近60%，新签订单达到8.31亿元，同比增长36.7%。据悉，中集氢能已经在氢能的“储、运、加”产业链环节进行了布局。

郑贤玲称，与前几年相比，氢能行业已经发生了很大变化。她回忆说：“几年前讨论行业时，焦点主要集中在如何服务氢燃料电池汽车上，目标是降低绿氢成本，逐步用绿氢替代灰氢（利用煤和天然气等化石能源制的氢）。然而，随着光伏、风力发电的消纳问题日益凸显，‘电氢耦合’成为氢能发展的另一个逻辑。”

光伏、风力发电具有不稳定性，电网难以容纳过多的不稳定电源。因此，将高峰时段多余的电转化为可储存的能源，也就是利用这些电力生产绿氢，成为消纳可再生能源的最佳途径。于是，将氢能作为储能手段成为氢能产业发展的第二条重要路线。“最终两条路线会实现对接。”郑贤玲说。

运氢成本高企

氢能产业是一个复杂而精细的资源整合之旅。郑贤玲说，人们往往期待氢气的成本能够迅速降低，但现实远比想象中复杂。

首先，发展氢燃料电池汽车要解决氢气的来源问题。全球每年有9500万吨氢气主要用于工业原料或燃料，电解水制氢不到1%。尽管现阶段验证设备采用经济性更好的过渡方案，但作为能源的氢气，其最终目标是绿氢和蓝氢（指利用化石燃料制氢，同时配合碳捕捉和碳封存技术，碳排放强度相对较低但捕集成本较高）。

目前，电解水制氢是绿氢制取的主流技术，但面临不小挑战。制氢需要的电解水制氢设备，其原始设计是面向稳定的电力供应，而绿氢生产依赖的光伏和风力发电，其电力输出是波动且不稳定的，功率输出波动范围大，对电解水制氢设备的性能提出了更为严苛的要求。

北京科技大学特聘副教授、北京格睿能源科技有限公司研究院常务副院长胡松正致力于提高电解水制氢设备的稳定性和效率。他称，当前电解水制氢系统故障率高、负荷下限高。此外，业内对于电解水制氢系统的调度策略和控制算法，也未达到令人满意的水平。这些问题不仅影响了电解水制氢系统的运行安全性和综合能效，也增加了绿氢成本，成为制约绿氢大规模应用的瓶颈。

在用氢环节，电堆的寿命问题也是制约氢燃料电池发展的关键。江苏三氢科技有限公司CEO刘东伟对记者说，“目前，一些国产电堆产品质量存在问题，寿命太短，几千小时甚至几百小时就会坏掉。现在我们正在这个领域寻求突破。”

目前，氢燃料电池的成本迅速降低，但受限于应用场景的不足，其市场潜力尚未得到充分释放。郑贤玲表示，在中国，低廉的电价使得家庭使用氢能的经济效益并不显著；从车用来看，如果氢气的价格能够降至每公斤40元，其在乘用车领域的经济效益将能与燃油车相媲美，然而这一市场正受到电动汽车的挤压。于是，氢燃料电池更多在商用车领域寻找未来。

胡松指出，对于氢燃料公交大巴而言，一辆车价格在100万元至150万元，而纯电动公交大巴的价格则在60万元至80万元，相比之下，氢燃料公交大巴在价格上缺乏竞争力。

加氢费用高，也是行业发展的一个主要瓶颈。王海峰称，氢气贵很大程度上是因为运氢环节成本高。目前，氢气主要通过重卡运输，这种方式的缺点在于，一旦运输距离超过200公里，成本就会急剧上升。

“虽然氢气质量轻，但体积大，导致运输效率不高。一辆普通的49吨重卡在运输其他物质时可以装载约30吨，而运输氢气时只能装载300公斤到500公斤。”王海峰说，“这意味着，从一个地方运送氢气100公里，每公斤氢气的成本可能增加近10元。考虑到许多地方的制氢成本约每公斤10元，这意味着运输到100公里以外的地方，成本几乎翻倍；而运输到200公里以外，成本则可能变成三倍。还要考虑运输车辆折旧和危化品司机费用，这些都使氢气的经济性大打折扣。”

据悉，一些原本专注于燃料电池的企业已经开始转向制氢领域，以寻求新的发展机遇。“目前，在氢燃料电池领域，企业都在努力追求盈利。”王海峰坦言，“之前不盈利一是因为要推动产品大幅降本，研发投入巨大；二是行业现金流不佳，新订单生产往往要等上一批订单的资金回笼。好消息是，商业模式已经跑通，未来随着规模的扩大，盈利或将在今年实现。”

加大资源整合力度

为解决运氢环节的成本难题，业内普遍认为有两种解决方案：一是铺设管道运输氢气，二是将氢气液化再运输。然而，其液化过程需要消耗的能量几乎与氢气本身产生的能量相当，这导致液化成本增加。相比之下，管道运输被认为是更为可靠的选择，既可以使用纯氢管道，也可以采用天然气掺氢的方式，且这两种技术都已经相当成熟。

如何把内蒙古乃至我国西部的绿氢运送到东部市场需求旺盛的区域，一直是制约绿氢产业发展的瓶颈问题。目前，中石化正在建设一条从制氢端内蒙古乌兰察布到京津冀地区的氢能运输管道，一旦验证成功，将打开中国西氢东送的局面，并形成“西部绿氢，东部应用场景”这一中国氢能产业发展的新格局。

而目前，站内制氢让一些专家和学者达成共识。郑贤玲解释，所谓站内制氢，就是将方便运输的含氢物质，如天然气、甲醇、电解水等放在加氢站现场制氢，减少氢气运输的环节。

对此，胡松称，氢能产业如果能够与冶炼化工行业结合，会更容易实现突破。“冶炼和化工企业对氢气的需求量巨大，且使用地点固定，适合采用管道输氢的方式，甚至可以在附近直接制氢。这样就可以形成一个从定点制氢、管道输氢到定点用氢的闭环系统。”但他称，目前冶金化工企业使用绿氢的成本相对灰氢来说仍然较高，如果国家能够针对绿氢提供一些政策补贴，将大大提高企业和行业使用绿氢的积极性。

氢能行业标准的建立和完善同样值得关注。在过去的标准中，出于安全考虑，制氢地点受到较多限制，加氢站往往建在人烟稀少的地方。目前，上海的几座加氢站基本位于外环线以外的郊区，导致加氢站使用效率不高，难以充分发挥其服务功能。郑贤玲认为，加氢站应该服务于人和车辆，“国外许多加氢站建在居民区附近，其实加氢站与居民点的距离标准是可以调整的”。

王海峰也表示，实际上氢气是非常安全的。如今，这些限制正在逐步被打破，标准也正在完善。据悉，一些地区开始在加氢站内制氢，有的甚至开始突破工业园区内不能建设加氢站的限制。

在储氢瓶的标准方面，之前乘用车使用的是30兆帕的储氢瓶，其储氢量并不能满足长距离行驶需求。对于需要长时间运行的氢燃料电池出租车来说，这种储氢瓶的大小并不适用。如果使用70兆帕的储氢瓶，储氢量将大幅增加，使得氢燃料电池汽车在经济性上能够与燃油车和电动车媲美。

对于行业未来发展，郑贤玲表示，任何一个新兴产业的发展都需要经历从0到1的科研阶段、1到10的政府和企业共同推动阶段以及10之后的独立发展阶段。“目前氢能处在1到10的阶段，如果仅依赖自下而上的技术突破是不够的，更重要的是需要有资源整合的力度和顶层设计的路径。”

编审｜王 婧责编｜惠宁宁校对｜张 波  张雪慧来源｜《法人》杂志2024年09月总第247期