氫能發(fā)展的四只“攔路虎”

滕勇　王懌愷

作為一種清潔、高效、靈活且應(yīng)用場(chǎng)景廣泛的能源載體，氫能被寄予厚望。在政策和市場(chǎng)的雙重驅(qū)動(dòng)下，越來越多的企業(yè)開始布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈，這其中包括跨國公司、投資公司、國有與民營(yíng)大型企業(yè)以及眾多的創(chuàng)業(yè)型中小型企業(yè)。

但是，就像一枚硬幣有正反兩面一樣，中國氫能產(chǎn)業(yè)也面臨著諸多亟須解決的難題。其中，成本高昂、核心技術(shù)短缺、激勵(lì)措施不足、基礎(chǔ)設(shè)施薄弱是四個(gè)主要難題。

高成本是目前中國氫能產(chǎn)業(yè)推廣的主要攔路虎。從目前來看，氫能產(chǎn)業(yè)鏈的制氫成本、建站成本等都很高昂，限制了氫能產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展。

目前，制約包括氫能汽車大規(guī)模推廣應(yīng)用的因素除了高購置成本，高使用成本也是不容忽視的問題，尤其是高昂的氫氣價(jià)格。中國氫氣成本在氫氣售價(jià)中的占比達(dá)70%。目前，電解水的制氫成本約為3元-5元/Nm3，仍顯著高于化石燃料制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫。

好在近年來光伏等可再生能源的成本在不斷降低。

不僅如此，電解水制氫設(shè)備的成本也在不斷降低。對(duì)堿式電解槽來說，除降低可再生能源電費(fèi)，其他正在探索的降本舉措包括革新槽體組件材料、擴(kuò)大電解槽尺寸、采用零極距設(shè)計(jì)、擴(kuò)大綠氫下游應(yīng)用等。而對(duì)PEM來說，貴金屬催化劑、膜電極、氣體擴(kuò)散層、雙極板等組成部分擁有降本空間，但是革新難度普遍較大。

資料來源：科爾尼。制圖：顏斌

在理想情況下，科爾尼預(yù)測(cè)，堿式和PEM的成本都將在2035年左右低于灰氫，屆時(shí)堿式和PEM將在各自適用的領(lǐng)域和場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的綠氫生產(chǎn)。在電解槽成本與可再生能源電價(jià)下降的共同助推下，電解水制氫成本有望在2035年左右實(shí)現(xiàn)與灰氫平價(jià)。

此外，加氫站的建站成本高昂是氫能行業(yè)大規(guī)模鋪開的核心掣肘。近年來，中國加氫站數(shù)量逐年攀升。但是，加氫站核心部件主要依賴進(jìn)口，使得加氫站的建設(shè)成本昂貴，建一個(gè)加氫站需要1500萬-2000萬元。科爾尼預(yù)計(jì)，在國家及地方政策的強(qiáng)力推動(dòng)下，中國加氫站數(shù)量有望在2050年突破萬座，加氫站累計(jì)投資額逾600億元，實(shí)現(xiàn)約16%的年復(fù)合增長(zhǎng)率。

隨著氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的逐步突破，無論是生產(chǎn)端、儲(chǔ)存端、運(yùn)輸端還是應(yīng)用端的成本都有望大幅下降。

從技術(shù)上來說，氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)復(fù)雜度不容小覷。

雖然此輪氫能發(fā)展的一個(gè)突出特點(diǎn)就是技術(shù)突破，但與國際先進(jìn)水平相比，目前中國關(guān)鍵技術(shù)仍有差距，現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)濟(jì)性還不能完全滿足實(shí)用需求，技術(shù)路線仍不夠成熟，許多技術(shù)難題有待解決，距離大規(guī)模市場(chǎng)化，還有很長(zhǎng)一段路要走。這就需要采取多種措施賦能技術(shù)，從氫能制備、儲(chǔ)運(yùn)、加注、燃料電池、氫儲(chǔ)能系統(tǒng)等主要環(huán)節(jié)創(chuàng)新突破，重點(diǎn)突破“卡脖子”技術(shù)，全面提升基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)和原始創(chuàng)新能力。

經(jīng)過數(shù)十年的技術(shù)研發(fā)，堿式電解槽本身的迭代更新進(jìn)展偏慢且難度較大，未來生產(chǎn)工藝的優(yōu)化及規(guī)模化生產(chǎn)將會(huì)是行業(yè)的核心關(guān)注點(diǎn)。

中國氫能產(chǎn)業(yè)某些核心材料嚴(yán)重依賴進(jìn)口。例如，固定氧化物與陰離子交換膜有很大的發(fā)展?jié)摿?，但是技術(shù)不夠成熟，只有少數(shù)公司和設(shè)備制造商參與其中。核心材料缺失制約著中國氫燃料電池行業(yè)的發(fā)展。

為了形成有效的氫能源體系，提高氫能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，針對(duì)技術(shù)、設(shè)備和材料的大規(guī)模投資必不可少。這其中，科爾尼認(rèn)為，綠氫的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和供給，以及燃料電池是未來十年的發(fā)展重點(diǎn)。

激勵(lì)措施與發(fā)展框架的細(xì)節(jié)將決定氫能的成功道路。

當(dāng)前的氫能技術(shù)仍需要繼續(xù)進(jìn)行研發(fā)投入與補(bǔ)貼。但是，目前中國促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策方向過于狹窄，基本圍繞氫燃料電池汽車展開，對(duì)氫能技術(shù)創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)作用有限。

資料來源：案頭研究，科爾尼

在頂層戰(zhàn)略方面，中國目前尚未出臺(tái)大規(guī)模針對(duì)氫能的明確扶持補(bǔ)貼政策，但預(yù)計(jì)即將出臺(tái)，屆時(shí)將為氫能產(chǎn)業(yè)帶來進(jìn)一步的推動(dòng)影響。供給側(cè)的激勵(lì)政策基本上都是在省市層面，對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)有補(bǔ)貼、優(yōu)惠電價(jià)、稅收優(yōu)惠等政策。需求側(cè)的政策目前主要集中在儲(chǔ)氫和氫能汽車領(lǐng)域，沒有實(shí)際的指標(biāo)。

在碳交易市場(chǎng)下，持續(xù)的高碳價(jià)將加速氫能推廣。鑒于中國碳市場(chǎng)剛剛起步，近期影響有限，而中遠(yuǎn)期則有望推動(dòng)氫能的高速發(fā)展。

伴隨氫能的補(bǔ)貼與鼓勵(lì)政策逐漸被提上日程，從制氫到儲(chǔ)運(yùn)氫再到應(yīng)用氫，有望迎來大范圍的更新與成長(zhǎng)。

基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)輸方面的挑戰(zhàn)也是氫能全面商業(yè)化的主要障礙之一。其中，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將是氫能產(chǎn)業(yè)高速增長(zhǎng)的核心基石。

氫能未來最大的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)該是氫燃料電池，但加氫站數(shù)量較少也是導(dǎo)致氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢的一個(gè)不可忽視的問題。截至2021年底，中國累計(jì)建成超過190座加氫站，在營(yíng)加氫站超過157座，超過日本，位居世界首位。但是，對(duì)于氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來說，這些加氫站的數(shù)量還是較少。

這主要是因?yàn)椋绕鸪潆姌兜土某杀?，加氫站則是動(dòng)輒過千萬元的巨大投入，這也是氫能源汽車乃至氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到制約的一個(gè)重要原因。不過，2021年隨著示范城市政策的落地，國內(nèi)加氫站建設(shè)將提速，到2030年預(yù)計(jì)建成數(shù)量將超過1000座。

盡管存在諸多難題，但我們相信，只要堅(jiān)持正確的戰(zhàn)略方向，扎實(shí)做好基礎(chǔ)研究，借鑒國外的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，解決好產(chǎn)業(yè)存在的問題，建立起資源共享、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、利益共享、協(xié)同配合的合作機(jī)制，氫能在中國必將大有作為。

（作者為科爾尼公司全球合伙人;編輯：馬克）