氢能源崛起之困

2022-06-25 07:35:02 太阳能发电网
作者:万连山 来源:格隆汇
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技术枷锁

氢作为汽车能源,首次被摆到国际舞台上,还得追溯到70年代。

第一次石油危机结束后,美国马上成立了国际氢能协会,探索燃料电池技术的开发。当年,通用汽车最早提出“氢经济”概念,希望利用氢的化学性质实现清洁能源的循环利用。

到90年代,《联合国气候变化框架公约》面世,引起了全球对气候变暖的关注,发达国家开始耗费重金寻求氢燃料电池车技术突破。

只是,随着后来国际油价回落,关于温室效应的课题关注日少,各方对氢能的热情也渐渐冷却。

所以,一晃眼半个世纪过去,氢能源仍然处在商业化前夜。

在氢能源汽车领域始终保持当初热情者,也只剩下日本。

2017年4月,在“氢能源阁僚会议”上,安倍晋三郑重宣布:“我们要领先全世界,创造一个氢能源社会!”

日本也是首个以此为目标的经济体。

只是在建设的步伐上,近乎龟速。

2021年7月,日本经济产业省(即商务部)公布的能源政策中提到,计划到2030年,要让氢、氨等新燃料的发电量占到总量的1%。

这与安倍豪情万丈的“氢能源社会”目标,相差可谓十万八千里。


在全球化的时代,一个产业要发展起来,需要各个国家在生产、运输、应用至消费各个环节通力合作,才能打造出一套完美闭环。

这就是最大的问题,日本自己一厢情愿地扎进氢能源汽车,最重要的中美市场却不跟进。

先不说一亿多人口的市场能不能玩得转。单看日本的人口结构,平均岁数在45岁以上的国民,整体上早已过了尝试新消费的劲头,更不会有冒险的狼性精神,对新产业的发展自然而然就钝化了。

这样的市场是撑不起氢能源发展的。

所以,纵使从上游的制氢技术,到中游的运输、储存,再到下游的加氢站、电池制造等全产业链,日本都牢牢把握着先发优势,但也做不大。

这也是为什么,丰田会在2015年公开5680件非核心专利,供全世界厂家无偿使用。为的就是活跃市场。

和当初马斯克的意图类似。

但无论如何,时至今天,日本的氢能技术说是独步天下,也并不夸张。全球接近70%的氢燃料汽车专利都掌握在其手中。

仅丰田一家公司,就拥有超过2.5万件专利,在系统控制、高压氢气罐、电解质膜、发动机电池装置等方面,都占据着垄断地位。


可以这样说,目前氢气电池燃料FCV的核心技术专利几乎百分百掌握在日本、德国和美国的车企手中,我们想要弯道超车,其实并不容易。

至少在现阶段,国内厂商的核心零部件基本依赖进口,做的大多是些集成组装工作,面临被卡脖子的困境。

比如莫过于气体扩散层材料——碳纤维纸。

在燃料电池进行化学反应供能的过程中,氢燃料电池气体扩散层(GDL)起到了极为重要的作用——它不仅是气相反应物和液体水的运输通道,也是反应后生成的热能和电能的传导通道。

但这种至关重要的材料,核心技术在日企东丽公司手中,其产量高达5.37万吨。而中国的该技术,尽管在2020年实现了突破,但如江苏恒神、中复神鹰等龙头企业,产量也只达到5000吨、8000吨,与之根本不在一个量级。

再具体来看。

上游。我国是世界第一制氢大国,尽管大多是灰氢和蓝氢,但技术目前相对成熟,不存在卡脖子问题。




中游。有分子态、液态和固态技术等储运,目前较成熟的是气态,液态主要用于航空航天领域,固态则是最有潜力的方向,也是未来燃料电池和储运的终极答案。日本在这个领域全面领先,我们目前加氢站的关键设备基本都依赖进口。

貌似只有惠普股份在加氢机和氢气压缩机等方面,打破了垄断。

厚普股份70MPa加氢机,来源:公司官网

下游是最卡脖子最严重的,主要有电堆、双极板、膜电极、质子交换膜、扩散层,以及汽车里必需的氢循环泵、空气压缩机等八项技术。

总体而言,当前的氢燃料电池,基本与5年前的电动汽车相似。

就目前看来,尽管入局其中的企业很多,但真正颠覆式创新的技术很少,更多仍是在应用中迭代,在成熟理论上做应用创新,比发力底层技术的收益更大。

简而言之,这些公司看似进入了一个新兴行业,实际上依赖的仍是传统行业的经验技术。

如果仍只是单纯追求整车生产的组装厂的投产,并急于达成在2030年生产100万台的氢能源汽车的目标,很可能就会重复当年的“拿市场换不了技术”的弯路。

当然,对于这种未来技术,到底行不行,主要取决于国家意志,取决于国家需要的进度。

就像当年一样。

03

势在必行

有人说,并不是比亚迪在新能源领域比丰田强,只是因为比亚迪背后是中国。

这是有道理的。

1992年,已是耄耋老人的钱学森先生给时任国务院总理邹家华写了一封信,建议大力发展电动车,“要组织力量,中国有能力跳过一个台阶,直接进入汽车的新时代。”

这个新时代,也就是我们现在看到的电动车时代。


从某种程度而言,只有新能源转型成功后,中国经济才可能摆脱对房地产的重度依赖。

今天回首再看,这个目标已经接近实现,产业中涌现出多家十倍大牛股。

我们的汽车产业也终于弯道超车,取得了难得的地位,此时肯定要乘胜追击,扩大我国市场的影响力。

氢能源是未来确定的增量方向。

毕竟,从终极方向看,锂电池属于过渡产品,为的是应对石油问题,就好像5G一样。而氢能源即便成本再高,也必须跟上,没得选择。


“日本人发明了锂电池,韩国人把它做大,中国人把它做到世界第一。假如我们不是世界第一,我们没有存在的价值。”

曾毓群道出了中国在锂电产业上的野心和骄傲,而对于氢能源产业,中国同样是雄心勃勃。

2019年,氢能源被首次写入《政府工作报告》,随后便出台了《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》,根据规划,力争到2030年实现加氢站数量1000座,燃料电池车200万辆。

传统能源企业和新能源企业纷纷响应,中石化和隆基分别为两大阵营中的先锋。

比如隆基,从2018年就开始关注和布局可再生能源电解制氢,近三年来都在持续研究,在电解制氢装备、光伏制氢等领域已经形成了技术积累。

而在碳中和的趋势下,可再生能源电解制氢有望成为最主要的制氢方式,市场需求和发展空间也进一步打开。

今年以来,国内的氢能产业,突然走上快车道,一路狂奔。

3月,《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》重磅出台,给整个行业带来期盼多年的顶层设计。


伴随近期国家和地方对氢能的政策鼓励,江苏神通、亿华通、上汽集团、长城汽车、海马汽车等多家产业链上市公司加速驶入氢能赛道。

这个时候,恰逢俄乌打得不可开交,化石能源的供需格局陷入动荡,本就在双碳议题中被捧红的氢能,热度再次飙升。

所以,在未能攻克成本问题的当下,氢能源的魅力,并不在于其是否廉价,而在于打开了真正进入清洁能源的数字电气化科技时代。

这种能源科技普及,也许并不亚于当年蒸汽轮机的蒸汽革命。

04

结语

把大象关进冰箱需要分几步?这是一个经典笑话。

然而在今天,我们不得不对着能源产业问,把氢能送进汽车里需要分几步?

当笑话成为现实,便不那么好笑了。

氢能产业,很简单也很复杂。上文介绍得很清楚了,从制取到使用的每一个环节,都是高山仰止。

当然,难题也代表着机遇,谁能率先解决产业痛点,谁就能先一步踏上新时代的游轮。

丰田章男泽不止一次强调氢能才是终极能源。只是在马斯克眼里,氢动力汽车是一个“愚蠢得令人难以置信”的想法。

站在商业竞争角度,出现这两种极端的理念并不奇怪。但从客观现实来看,两人的观点其实都是错的。

在未来,氢能源必然是新能源大家庭的重要补充,前提是完成有效降本。尽管有政策的支持,但行业目前的能见度和确定性都不高。

前途是光明的,但道路也一定是曲折的。用投资的话来说就是,氢能源是风口,但现在还不是炒作的时候。

正如火箭科学家罗伯特祖布林,曾在《能源的胜利》一书中谈到后石油时代的未来:“氢只有在最坏的情况下,才可能成为汽车的能源”。

最后,送大家一句话:

等不起三年五年,别买氢能源。


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