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被吹捧的“人類終極能源” 為何沒人提了

發(fā)布時間：2024-12-23 03:58:07 來源：下愚不移網(wǎng) 作者：百科

最近兩個月，被吹沉寂許久的人類氫能源行業(yè)有了新動向。11月，終極國富氫能成為繼億華通和國鴻氫能之后第三家港股IPO成功的為何內(nèi)地氫能公司；12月，重塑能源也成功登陸港股，沒人發(fā)行規(guī)模達到約1億美元。被吹

自“十四五”以來，人類從中央到地方圍繞氫能頻頻表態(tài)，終極推出了一系列重要政策以推動氫能產(chǎn)業(yè)的為何發(fā)展。

前有《“十四五”全國清潔生產(chǎn)推行方案》與“雙碳”目標，沒人后有《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，被吹諸多利好政策直接將氫能源捧到了“21世紀人類終極能源”的人類高度。

氫能源之所以受推崇，終極主要還是為何在于其零碳排放、熱值高、沒人安全性好的特點。首先，氫在燃燒、燃料電池電化學反應過程中都不會生成化石能源使用過程中所產(chǎn)生的污染源和二氧化碳；

其次，它的高熱值也意味著相同質(zhì)量燃料消耗下，氫氣能夠提供更多的能量。

但與耳熟能詳?shù)?ldquo;新三樣”（指新能源汽車、鋰電池和光伏產(chǎn)品）相比，目前氫能源無論在產(chǎn)值和規(guī)模上都還有較大增長空間。

據(jù)貝哲斯咨詢的調(diào)研數(shù)據(jù)指出，2024年全球制氫市場規(guī)模達1206億美元。其中，中國氫氣產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量三成、約達3500萬噸，絕大部分用于國內(nèi)工業(yè)、電力等部門，出口量極少。

回溯歷史，從被捧為“21世紀人類終極能源”到如今全球綠色氫能源發(fā)展停滯不前，短短幾年間，氫能源的“信徒”越來越少，產(chǎn)業(yè)發(fā)展也逐漸顯出疲態(tài)，其背后的原因是什么？

氫能源為何沒人提了？

就在上個月，將氫能源當作企業(yè)增長“第二曲線”的隆基綠能總裁李振國表示，隆基綠能正在優(yōu)化收縮綠氫業(yè)務，需要靜下心來發(fā)展。這側(cè)面反映出國內(nèi)氫能源發(fā)展的尷尬現(xiàn)狀。

按照碳排放標準的不同，氫氣被分為灰氫、藍氫和綠氫?；覛渲竿ㄟ^煤炭、石油、天然氣等化石能源制成的氫氣；綠氫指通過可再生能源發(fā)電制成的氫氣；藍氫介于二者之間，屬混合制氫。

如前文所述，中國氫能源占全球總產(chǎn)量三成、約達3500萬噸，但其中絕大部分均為碳排放較高的灰氫，綠氫產(chǎn)量每年僅為20萬噸左右。據(jù)國信證券研報指出，國內(nèi)以煤制氫為主，占60%以上；國外市場以天然氣制氫為主，占比約為75%。

在“雙碳”背景下，以煤炭、天然氣為代表的灰氫，需要逐步轉(zhuǎn)向綠氫，這是氫能源邁入大發(fā)展的前提。

但關(guān)鍵問題在于，綠氫成本過高，這也是隆基綠能選擇收縮的重要原因之一。從制氫成本看，李振國直言當前綠氫的成本要比灰氫的成本高出2-3倍，如果將其用作儲能會更難。

雖然制綠氫有多條技術(shù)路線。但目前，堿性電解槽由于技術(shù)成熟、成本較低、單槽制氫量高，成為電解水制氫的最主要方式。根據(jù) IEA 統(tǒng)計，到 2022 年底，堿性電解槽占全球裝機容量的 60%，其次是質(zhì)子交換膜電解槽，約占 30%，而固體氧化物電解槽目前占比不到 1%，離子交換膜電解槽則尚未投入實際應用。

具體到價格細節(jié)，氫輝能源董事長李輝在接受中國能源報采訪時指出，“假設(shè)煤價為800元/噸，煤制氫成本約為11元/千克、焦爐氣制氫成本約為10元/千克—15元/千克；

假設(shè)電價為0.6元/千瓦時，電解水制氫目前成本仍大于35元/千克。目前，電解水制氫電價成本占比約為60%—70%，不同技術(shù)路線制氫成本構(gòu)成稍有浮動。”

不同制氫方式生產(chǎn)成本比較（單位：元/kg），圖源：東方證券

制約氫能源發(fā)展的不僅僅是成本問題，從制氫效率來看也存在瓶頸。光伏專業(yè)研究人士侯兵向虎嗅ESG組表示，“用電解水制氫，根據(jù)熱力學第二定律，不是不能實現(xiàn)，而是能耗成本過高。

效率只有45%，加之光伏發(fā)電年運行小時數(shù)只有2300小時，所以綠氫很難形成再生循環(huán)能力。另外，氫能運輸能耗是天然氣的8倍。所以用氫能作為儲能的話，仍然任重而道遠。”

在剛舉辦不久的cop29國際會議上，全球綠氫2030的目標量被提高了3倍，在100萬噸左右，而灰氫則是9600萬噸，只是逐步替代了少量的灰氫，而整個能源存儲的目標則是6倍。因此，綠氫發(fā)展要比預想的緩慢得多。

侯兵繼續(xù)指出：“相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國當前裝機招標為1-1.5gw每年，而當前電解槽的產(chǎn)能超過了20gw。”這意味著當前氫能源產(chǎn)業(yè)已經(jīng)存在一定的產(chǎn)能過?，F(xiàn)象。

既沒有性價比，也沒有經(jīng)濟性，更沒有形成完整的商業(yè)邏輯，成了制約氫能源發(fā)展的主要原因。

全球氫能源發(fā)展，走到哪一步了？

過去幾年來，全球主要國家均開始高度重視氫能源的發(fā)展，日本、美國、歐洲等發(fā)達國家已將氫能源的發(fā)展上升到了國家能源戰(zhàn)略高度。

日本是其中的典型。據(jù)社科院世經(jīng)政所指出，日本的一次能源供給94%來自海外，原油的消費98%集中在汽車燃油領(lǐng)域，這些原油87%來自中東地區(qū)。為了減輕對外部能源的依賴，日本一直把提高能源效率作為重要的手段。

因此，早在2017年日本就發(fā)布了“氫能基本戰(zhàn)略”，并提出了“氫能社會”的概念，涵蓋了制氫、儲氫和氫能利用及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等氫能全產(chǎn)業(yè)鏈。

2019年10月，全球最大的制氫氣工廠——日本福島氫能源研究站完成建設(shè)進入運行階段，該制氫工廠通過1萬kW的制氫裝置來制造、儲藏和供應最大900噸的氫。驅(qū)動巨大制氫裝置的能源來自毗鄰的光伏發(fā)電設(shè)備和風能等可再生能源。

2020年12月，《2050年碳中和綠色增長戰(zhàn)略》由日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省正式發(fā)布，該戰(zhàn)略再次強調(diào)了氫能產(chǎn)業(yè)對于日本能源供應端清潔低碳化的重要性，支持規(guī)模約2.33萬億美元，并指出預計到2030年進口氫氣300萬噸、成本下降至20日元/立方米，2050年氫氣供應量達到2 000萬噸。

但好景不長，2023年日本自然能源財團發(fā)布了一份報告《Re-examining Japan?s Hydrogen Strategy》（以下簡稱“報告”），對日本的氫能發(fā)展戰(zhàn)略進行了反思。報告認為，日本氫能戰(zhàn)略優(yōu)先考慮化石燃料衍生的灰色和藍色氫氣，忽略了綠色氫，并且忽視了可再生能源的發(fā)展。

據(jù)《日本經(jīng)濟新聞》報道，2023年日本氫價較2030年目標價格高出1/3，約為化石燃料價格的12倍。氫能供應量僅為每年200萬噸，其中超過一半被用于煉油。日本雖大力布局氫能產(chǎn)業(yè)，但收效甚微。

中國工程院院士干勇在接受媒體采訪時表示，“報告的反思比較中肯。日本氫能戰(zhàn)略發(fā)展受阻是多方面因素綜合的結(jié)果，綠氫發(fā)展滯后是重要因素，還有其他的阻力也不能忽視。”

細究來看，報告反思日本氫能戰(zhàn)略主要有兩大問題，一是應用場景；二是重視灰氫、藍氫，而綠氫生產(chǎn)滯后。

在應用場景上，報告指出在缺乏零碳手段的領(lǐng)域應該優(yōu)先采用氫能，可以采用其他高效和經(jīng)濟方法減少碳排放的領(lǐng)域則不應該采用氫能。例如，可直接使用再生能源的領(lǐng)域或者熱泵，這些領(lǐng)域都不應該采用氫能。

對于日本而言，氫能源一大重要使用場景是氫能源汽車。日本對氫燃料電池車的系統(tǒng)性探索始于2008年前后，并在2013年通過《日本再復興戰(zhàn)略》確立了氫能源車的地位。后續(xù)日本持續(xù)頒布相關(guān)政策，一度將氫能源車視作燃油車唯一替代方案。

但“成本”依舊是最大的問題，氫能源車不僅買車貴，用車也貴。國際領(lǐng)先的豐田Mirai價格在70萬元以上，國內(nèi)技術(shù)相對領(lǐng)先的氫能源車型如深藍SL03價格也在70萬元左右。

從使用成本來看，1公斤氫氣的價格約為1100日元（約合8美元），豐田Mirai一次加滿氫需要約6000日元（約合44美元），續(xù)航約650公里，合0.06美元/公里。而電車每公里充電成本僅為0.02美元。

此外，氫能源車還面臨加氫站數(shù)量有限、燃料電池維護費用高等問題。這還是在日本大力補貼推廣氫能源的前提下，若換到國內(nèi)，氫能源車的使用成本只會更高。

日本雖然只是氫能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的一個縮影，但極具代表性。在全球范圍來看，“成本過高”幾乎成了各國氫能源發(fā)展的通病，環(huán)球同此涼熱。

“中東已經(jīng)不再大力發(fā)展綠氫，歐洲多家企業(yè)退出綠氫市場，美國的綠氫已然受到極大的負面影響，在這樣的情況下，短期內(nèi)綠氫發(fā)展的確不容樂觀，”侯兵說道。

保持一些耐心

短暫的產(chǎn)業(yè)發(fā)展困境并不意味著長期看衰。

隆基綠能總裁李振國在接受媒體專訪時表示，氫能長期發(fā)展的主邏輯并未改變，綠氫會在未來能源體系里面扮演不可或缺的角色。

國信證券研報也指出，未來在多因素的推動下，綠氫成本有望快速下行。

電解槽關(guān)鍵參數(shù)發(fā)展方向，圖源：國信證券研報

設(shè)備方面，目前國內(nèi)已有 2500Nm?/h 堿性電解槽產(chǎn)品發(fā)布，隨著電解槽設(shè)備大型化以及設(shè)備生產(chǎn)規(guī)?；?，設(shè)備單位投資額有望下降，帶動整體制氫成本下降；

技術(shù)方面，目前已有企業(yè)發(fā)布 3.87kWh/Nm?直流電耗的堿性電解槽產(chǎn)品，降低直流電耗帶動制氫成本下降仍存在一定空間，且當電解槽工作時長從 2000 小時提升至 4000 小時后氫氣成本有望降低4.6%；

電價方面，當可再生能源電價降至 0.2 元/kWh 時，電解水制氫成本將接近于化石原來制氫成本。

需要點出的是，相比起其他國家中國在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面有獨有的優(yōu)勢。

目前，中國已基本形成較為完整的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，初步掌握氫能制、儲、輸、運、用（燃料電池和系統(tǒng)集成等）主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝。

在制氫方面，目前中國是全球氫氣生產(chǎn)第一大國，也是電解制氫項目部署的主導力量，截至2023年底累計規(guī)劃綠氫項目產(chǎn)能合計已超過650萬噸/年，電解槽裝機容量占到全球一半。輸運氫方面，中國建成加氫站超480座，新增加氫站、在運加氫站兩項指標均居世界第一。

但在先進電解制氫技術(shù)方面，中國卻處于落后地位。據(jù)中國科學院文獻情報中心指出，中國電解制氫裝機規(guī)模雖已超過全球半數(shù)，但對風、光等波動性能源適應性較差，發(fā)展風光耦合電解制氫還需開發(fā)運行更靈活的質(zhì)子交換膜電解制氫技術(shù)。

目前，該技術(shù)在中國尚處于商業(yè)化初期，在技術(shù)成熟度、裝置規(guī)模、性能和可靠性等方面均落后于國外，單槽產(chǎn)氫量最大在400標方/小時，而國外廠家如康明斯已推出1000標方/小時產(chǎn)品；核心部件如全氟磺酸質(zhì)子交換膜制備工藝復雜，長期被美日企業(yè)壟斷。

此外，在氫能儲運技術(shù)工藝與燃料電池核心部件材料工藝方面，中國也與當今世界頂尖技術(shù)存在一定差距，這是需要正視且攻克的難題。

2023年，國際能源署（IEA）和歐洲專利局（EPO）曾聯(lián)合發(fā)布了《氫能源技術(shù)創(chuàng)新與專利趨勢報告》，報告全面分析了全球氫能源技術(shù)領(lǐng)域的專利分布和發(fā)展趨勢。

報告數(shù)據(jù)顯示，歐盟國家是氫專利的全球領(lǐng)導者，在2011-2020年期間新增專利占比達到28%，其中德國和法國表現(xiàn)出眾，分別占比11%和6%；日本在2011-2020年間的專利占比高達24%；美國表現(xiàn)依然強勢，十年間氫能專利占比達到20%；相比之下，中國的國際專利申請數(shù)量在這十年間雖然不多，但處于快速增長狀態(tài)，平均年增長率達到為15.2%。

國際專利分布情況，圖源：IEA

雖然在技術(shù)專利上存在一定差距，但隨著技術(shù)的不斷進步和政策的持續(xù)推動，有理由相信中國氫能產(chǎn)業(yè)有望實現(xiàn)快速增長，并在全球氫能市場中占據(jù)重要地位。

回想曾經(jīng)的光伏、新能源汽車，多個新興產(chǎn)業(yè)都在中國經(jīng)歷了從無到有，再到全球領(lǐng)先的歷程，氫能源產(chǎn)業(yè)也理應如此，雖然目前正在經(jīng)歷著短暫陣痛期，但在全球追求“雙碳”的大背景下，值得業(yè)界和投資者高度關(guān)注。

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