2019年，美國發(fā)布《氫經(jīng)濟(jì)路線圖》，提出到2030年美國氫能源累計(jì)投資將達(dá)80億美元。十年才80個(gè)小目標(biāo)，這手筆實(shí)在不能算是大。與拜登政府去年通過的用于擴(kuò)大可再生能源、電動(dòng)汽車、生物燃料和能源效率等3000億美元的支出法案相比，也簡直是天壤之別。氫能源在美國為何受此般“冷待”？

對(duì)于氫燃料電池，特斯拉CEO馬斯克甚至直接稱之為傻瓜、智商稅、一堆垃圾，而且是“蠢得令人難以置信”。

與日本舉全國之力賭上了國運(yùn)相比，美國卻對(duì)發(fā)展氫能源顯得拖拖拉拉，甚至有點(diǎn)“不思進(jìn)取”的味道。盡管早在2002年美國就是將氫能源納入能源戰(zhàn)略的國家之一。



2019年，美國發(fā)布了離現(xiàn)在最近的《氫經(jīng)濟(jì)路線圖》，提出到2030年美國氫能源累計(jì)投資將達(dá)80億美元。十年才80個(gè)小目標(biāo)，這手筆實(shí)在不能算是大。與拜登政府剛剛通過的用于擴(kuò)大可再生能源、電動(dòng)汽車、生物燃料和能源效率等3000億美元的支出法案相比，也簡直是天壤之別。

美國在國家層面上還沒有發(fā)布任何氫戰(zhàn)略。到目前為止，美國對(duì)綠色氫的投資一直很�。好绹�能源部宣布將在2020年投入6400萬美元用于氫的研發(fā)，其中1500萬美元專門用于降低綠色氫的成本。與此同時(shí)，美國民主黨的長達(dá)538頁的大規(guī)模氣候計(jì)劃提到了綠色氫，但沒有提到具體投資或大規(guī)模建設(shè)電解技術(shù)。民主黨人只是指出需要稅收抵免，以降低低排放或零排放氫項(xiàng)目的生產(chǎn)成本。

美國在綠色氫方面進(jìn)展緩慢，一個(gè)重要原因是天然氣的廣泛供應(yīng)。對(duì)美國來說，天然氣等于能源安全。由于其境內(nèi)有豐富且廉價(jià)的天然氣，美國沒有太多的動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)向氫的飛躍。如果沒有相當(dāng)高的碳價(jià)，我們很難看到氫氣在美國具有競爭力的情景。

氫能源在美國受此般“冷待”，其中第一個(gè)問題，就是制氫的成本居高不下。


氫能體系的搭建成本極其昂貴。不論是上游制氫運(yùn)氫、中游加氫還是下游用氫，目前整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈沒有一環(huán)是便宜的，也沒有哪一方可以脫離產(chǎn)業(yè)鏈單獨(dú)降低成本。

現(xiàn)階段的制氫技術(shù)主要有四種，分別為化石原料制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫、化工原料制氫及電解水制氫。每一種制氫方式的成本都受到相應(yīng)能源資源價(jià)格的影響。

煤氣制氫，每生產(chǎn)一公斤氫氣就會(huì)產(chǎn)生約30.2kg的二氧化碳，制氫過程完全與碳中和的目標(biāo)背道而馳。并非長久之計(jì)。工業(yè)副產(chǎn)氫和甲醇制氫也都有同樣問題。在目前的所有制氫方法中，僅有電解水制氫可以做到完全無污染。然而現(xiàn)有技術(shù)之下，電解水制氫的成本是所有制氫技術(shù)路線中最高的，單位制氫成本是煤制氫的4~5倍 ，且制氫量一般小于200立方米/h，非常不經(jīng)濟(jì)。

幾種主要制氫方式如醇類重整、天然氣重整、焦?fàn)t煤氣重整的成本都不低，電解水的成本更是高得嚇人。根據(jù)能量換算的石油當(dāng)量的價(jià)格，氫氣供應(yīng)鏈的成本遠(yuǎn)高于車用汽油和天然氣。


哪怕是經(jīng)過幾十年的技術(shù)積累，即使是掌握全世界70%的氫能源技術(shù)專利的日本，找到的一些特別制氫方法，比如用氨來制備氫氣，致命問題也還是太貴了，畢竟用氨水制氫發(fā)電的成本是天然氣的8倍，煤炭的9倍。

如果氫能源的成本始終降不下來，那離真正的商業(yè)化之路似乎還任重而道遠(yuǎn)。

其次，受市場詬病的還有安全問題。

因?yàn)闅錃獠环�(wěn)定，極易發(fā)生爆炸和其他反應(yīng)，對(duì)氫氣的存儲(chǔ)與運(yùn)輸技術(shù)就提出很高要求。南方科技大學(xué)教授、澳大利亞國家工程院外籍院士劉科表示，氫氣是爆炸范圍最寬的氣體，4%到74%，小于4%是安全的，大于74%只著火不爆炸，但是在4%到74%這個(gè)很寬的范圍內(nèi)，遇火星就爆。

雖說氫燃料電池車迄今為止沒有發(fā)生過燃爆事件，但全球目前也只有三萬臺(tái)左右。而燃爆，本質(zhì)上是一個(gè)概率問題。在挪威等海外地區(qū)，已經(jīng)發(fā)生過多起加氫站的燃爆事件。

除了成本以及安全問題，實(shí)事求是的講，美國在綠色氫方面進(jìn)展緩慢，一個(gè)最為重要原因是天然氣的廣泛供應(yīng)。

對(duì)美國來說，天然氣等于能源安全。由于其境內(nèi)有豐富且廉價(jià)的天然氣，美國沒有太多的動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)向氫的飛躍。如果沒有相當(dāng)高的碳價(jià)，我們很難看到氫氣在美國具有競爭力的情景。


于是一個(gè)尷尬的現(xiàn)象出現(xiàn)了。2020年，全球共銷售氫燃料電池汽車9006臺(tái)，同比下滑9.1%。其中美國僅銷售937臺(tái)，同比大幅下滑55%直接腰斬。如此慘淡的數(shù)據(jù)雖離不開疫情的擾動(dòng)，但美國政府對(duì)氫能源的“冷待”恐怕也是功不可沒。

盡管氫能源發(fā)展有各種問題，但與天然氣、煤，石油等不可再生能源相比，氫能源依舊是公認(rèn)的21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础?br />
氫位于元素周期表之首，原子序數(shù)為1，常溫常壓下為氣態(tài)，超低溫高壓下為液態(tài)。氫燃燒時(shí)最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會(huì)產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠�合物、鉛化物和粉塵顆粒等對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氨氣經(jīng)過適當(dāng)處理也不會(huì)污染環(huán)境，氫取代化石燃料能最大限度地減弱溫室效應(yīng)。

從20世紀(jì)70年代以來，世界上許多國家和地區(qū)就廣泛開展了氫能源研究。氫燃料電池技術(shù)，被認(rèn)為是利用氫能，解決未來人類能源危機(jī)的終極方案。因此只要技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)突破，氫能源的發(fā)展依然有光明的未來。

如何推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)鏈降成本？中國積累了豐富的探索經(jīng)驗(yàn)。

首先是在“碳中和”戰(zhàn)略和補(bǔ)貼政策的加持下降低產(chǎn)業(yè)鏈的成本，自上往下推動(dòng)氫能的延伸和對(duì)電網(wǎng)的補(bǔ)充。雖然目前暫未出臺(tái)相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和支持政策，但“碳中和”的大戰(zhàn)略已經(jīng)給出了較為清晰的指引。補(bǔ)貼政策又吹響了氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的“沖鋒號(hào)”。2019年前，中國的氫能產(chǎn)業(yè)就已經(jīng)走過了長達(dá)十八年的研發(fā)期和推廣期。經(jīng)過漫長的政策籌劃，中國現(xiàn)在采用補(bǔ)貼手段推動(dòng)行業(yè)進(jìn)行商業(yè)化。


補(bǔ)貼主要在三個(gè)方面：消費(fèi)者購車補(bǔ)貼、加氫站補(bǔ)貼及氫氣補(bǔ)貼。除了針對(duì)氫氣補(bǔ)貼還在討論中，前兩項(xiàng)補(bǔ)貼已經(jīng)陸續(xù)開始落實(shí)。

盡管新能源汽車補(bǔ)貼正處在退坡過渡期，看得見的手正逐漸退出干預(yù)，但國家政策依然保留了氫燃料電池汽車對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)0.8倍的補(bǔ)貼。預(yù)計(jì)針對(duì)消費(fèi)者的補(bǔ)貼會(huì)持續(xù)到2025年。

針對(duì)加氫站建設(shè)的補(bǔ)貼則主要由地方政府主導(dǎo)。我國目前政策補(bǔ)貼更加針對(duì)于≥ 500 kg/d加注能力的加氫站，建設(shè)一座該類加氫站能獲得300~500萬不等的補(bǔ)貼，不過目前，這類加氫站仍要每天加注約400輛氫燃料汽車才有可能實(shí)現(xiàn)收支平衡。

另一股推動(dòng)力則是消費(fèi)端的改革。目前，多股力量在合力探索氫燃料電池的應(yīng)用場景，從需求端向上推動(dòng)變革，進(jìn)而帶動(dòng)加氫站等配套設(shè)施的建設(shè)。氫燃料電池在交通領(lǐng)域的增長潛力最強(qiáng)，主要應(yīng)用在重卡、客車、叉車等商用車場景。

盡管眼下氫能的應(yīng)用仍然有限，但探究這一“終極能源”的未來時(shí)，最不該缺少想象。想象在未來的某一天，由遠(yuǎn)處風(fēng)電和水電場發(fā)出的電力直接當(dāng)?shù)仉娊廪D(zhuǎn)化為氫氣，氫氣通過管道輸送到周邊城市的氫能網(wǎng)絡(luò)中，再給各種燃料電池設(shè)備提供源源不斷的能量。加一次氫氣，就能讓氫能自行車行駛數(shù)百公里、氫能筆記本電腦一周不用充電、氫能移動(dòng)電源給戶外旅行供電一整天，甚至可以給每家每戶提供不間斷的電力和熱水。

氫能網(wǎng)絡(luò)的未來，可能會(huì)像今天的石油網(wǎng)絡(luò)一樣，從生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)浇�立加油站鋪開，燃料電池車也能提供與傳統(tǒng)燃油車類似的加油體驗(yàn)。