在氢能这个10万亿赛道上，至少存在两个危险方向：一个是押注氢燃料汽车，特别是氢燃料乘用车，会面临跟电动汽车竞争失败的风险；二是押注建立在化石燃料基础上的“蓝氢”，有着锁定和延长本该逐渐淘汰的高碳基础设施的风险。
撰文：维小尼 编辑：郭郭
全国政协常委、中国科学院院士、新能源动力系统专家欧阳明高去年12月在一个行业论坛上提出了一个观点，认为“碳中和”目标的实现，必须推进一场新能源革命。这场革命一旦跟工业革命和经济转型结合起来，将在未来二三十年发展出四个10万亿规模的大产业。这四个10万亿规模的产业分别是：新能源汽车，储能，绿色氢能，车网互联和智慧电网组成的智能物联网。以锂电为主的新能源汽车已初具规模，并催生了万亿市值的上市公司，未来还有更大的空间。储能也处于爆发前夕。绿色氢能和智能物联网，还处于起步阶段，未来如何发展，选择什么样的技术路线和战略发展方向，显得非常重要。新能源革命，不再依赖于自然禀赋的资源，技术创新和路线选择非常关键，不管是一个国家还是一家企业，一旦技术路线选择错了，就会失去未来的竞争力。日本丰田汽车就是一个很好的例子，二十多年前选择了氢燃料作为乘用车的发展方向，虽然留下一大堆氢燃料汽车专利，却错失了电动汽车发展的黄金时间，被很多新兴造车势力抛在后面。目前，在氢能这个10万亿赛道上，一些企业同样面临战略选择的问题。我认为，至少存在两个危险的方向：一个是押注氢燃料汽车，特别是氢燃料乘用车，会面临跟电动汽车竞争失败的风险；二是押注建立在化石原料基础上的“蓝氢”制取，有着锁定和延长本该逐渐淘汰的高碳基础设施的风险。氢能通常被视为未来实现碳中和目标的重要能源载体。很多国家都把氢能发展列为国家战略目标。当然，中国也不例外。在去年3月国家出台的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》中，明确了氢能的能源属性，把氢能列为未来国家能源体系的重要组成部分。这个定位非常重要，此前，氢能行业一直按照危化品行业管理。一旦把氢能定位为能源属性后，氢能将迎来广阔发展空间。除了能源定位外，规划还指出，氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体；是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。规划对氢能行业的这三大定位，是中国氢能顶层设计至关重要的价值所在。其实也为氢能未来发展方向指明了方向。但是，目前很多企业对氢能的理解显然太狭隘了，只是把氢能作为燃料，用在汽车上，资本也蜂拥而入，大量投资于氢燃料汽车，让本来就不宽广的赛道显得更加拥挤。作为新能源汽车的两种不同技术路线，实践已经证明，在乘用车市场，电动汽车比氢燃料汽车更有竞争力，燃料电池乘用车只占6%。经过十多年发展，电动乘用车已经形成了完善的产业链，经济性和配套设施都有优势，作为国家战略，这个应该不会有什么颠覆性的变化。从能源效率转换来看，用电作为动力，比用氢转换作为动力效率也高很多。单从汽车领域看，乘用车用氢燃料难度是最大的，如果用可再生能源制氢，能源利用效率只有25%，但是用电能达到75%，两者差别非常大。所以，凡是纯电池能做的事情，最好不要用氢燃料。发展氢燃料汽车，只能作为电动汽车的补充。在一些重载量、高耗能和长途运输的场景下，比如牵引车、客车、专用车、载货车、自卸车等商用车，氢燃料电池可发挥作用。其实，即使在重卡这样的市场，氢燃料重卡也逐渐被电动重卡取代。2022年，我国电动重卡销量2.5万辆，氢燃料重卡只有2000多台，不到10%。所以即使重卡市场电动车还是主体。而且，电动重卡发展出了换电补能模式，换个电池只需要三五分钟，作为经营者，电池和卡车还可分离，只卖车不卖电池，可减轻投入成本，它的运营成本和柴油车也差不多，非常有竞争力，未来电动重卡从量上来看还会上得很快。在电动汽车技术不断提高，应用场景不断扩大的背景下，氢燃料电池汽车的推广却非常缓慢。氢燃料车在五大示范城市群的推广很缓慢，大多没有达标（单位：辆）
来源：香橙会研究院
2022年，很多省市都明确规划了到2025年要推广数千辆甚至上万辆氢燃料电池汽车，但2022年全国一共只投放了5009辆氢燃料电池汽车。剩下的2年时间，如何实现目标？而且，目前很多氢燃料汽车都靠补贴生存，一旦地方财政吃紧，补贴跟不上，推广积极性将打折扣。当然，提出这些警示，并不是说氢燃料汽车就没有前途，只是说，氢燃料汽车想复制电动汽车的光荣是不太可能了，想跟电动车竞争争夺乘用车市场，也不太可能，它只能作为电动车的补充。电池能用得上的地方，就没有氢燃料什么事。但是，氢能作为一种清洁能源和工业原料，它的用途应该有更广阔的情景。比如作为燃料用氢，主要场景除了重型道路交通外，船运、航空、发电等领域也可使用氢能；作为原料用氢：主要场景包含钢铁、化工等领域，可用于多种化学反应，同时也是众多化合物的基础元素之一。氢气可以代替焦炭和天然气作为还原剂，消除炼铁、炼钢过程中的大部分碳排放，同时氢作为十分重要的化工原料可用于合成氨、甲醇、炼化、煤制油气等生产过程，生成绿色甲醇和绿氨，既可以作为绿色能源，也可以用到农业化肥的制造；氢能还可作为储能用氢：主要场景包含电力储能领域等。
用氢作为燃料发展乘用车是第一个战略选择错误，那么大力发展蓝氢则是氢能领域的第二个战略错误。很多人认为，如果电动车使用的是煤电，那岂不是达不到减碳目的？只有用氢作为燃料，才是终极清洁能源。这其实是一个误会。无论是电还是氢，只是能源载体，还是要看来源，是否清洁取决于前面的一次能源是什么。一次能源是可再生能源，它就是“绿电”或“绿氢”；如果是煤发的电，煤制的氢、它就不是“绿电”，也不是“绿氢”。但相对来说，采用电作为动力，一是转换效率高，二是可以促进绿电的发展，为未来交通运输的脱碳打下基础，铺好路线。说到绿氢，不得不提及另外两种氢能类别，即“灰氢”和“蓝氢”。目前氢气的制取来源和技术路线主要有三条：一是以煤炭、天然气为代表的化石能源制氢；二是以焦炉煤气、氯碱尾气、炼厂干气和丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢；三是电解水制氢。化石燃料氢气制取过程中伴随着大量二氧化碳产生，因此，根据对碳是否捕集、利用和封存（CCS/CCUS），又可分为“灰氢”和“蓝氢”。工业副产氢是对排放物的循环利用，也被称为“蓝氢”。而可再生能源电解水制取的氢被称为“绿氢”。不管是化石燃料氢气制取过程使用了CCS产生的“蓝氢”，还是工业副产氢产生的“蓝氢”，在宣传中都被打上了“低排放”的标签，但研究发现，蓝氢的主要温室气体包括二氧化碳和未燃烧的甲烷。即使假设捕获的二氧化碳可以永久储存，因存在大量逃逸性甲烷释放，蓝氢制取的温室气体排放量仍然很高。2021年8月，康奈尔大学和斯坦福大学的研究人员在《能源科学与工程》发表的一项新研究显示，蓝氢全生命周期温室气体排放强度比燃烧天然气取暖还要高20%。即使将天然气甲烷逃逸率降低到1.54%，蓝氢的温室气体排放仍高于单纯燃烧天然气，仅比灰氢少18%-25%。图说：燃烧不同来源的燃料排放的CO2和甲烷。从左至右分别为：灰氢、蓝氢（捕获SMR产生的二氧化碳但不捕获燃烧天然气运行SMR设备时产生废气中的二氧化碳）、蓝氢（同时捕获SMR过程和废气中的二氧化碳）、燃烧供热的天然气、燃烧供热的柴油和燃烧供热的煤
来源：《能源科学与工程》
工业副产氢比较特殊一点，相较于化石燃料制氢，它既能提高资源利用效率和经济效益，又能在一定程度上降低大气污染，所以被很多人看好。特别是在中国，工业副产氢丰富，占到氢总产量的18%。从短期来看，支持工业副产氢地区氢能就近高效利用，是一个不错的选择。但如果作为一项长期政策和投资方向，就会跌入陷阱。工业副产氢的前提是建立在钢铁、化工等工业领域长期使用化石燃料的基础之上的。但在这些领域，产能是不断下降的，化石燃料的使用必定要下降，其副产气也会大幅减少，未来用工业副产气制氢必将遭遇产能瓶颈。河北省就遇到了这个问题，随着碳达峰、碳中和工作推进，河北焦炭企业数量将在“十四五”期间减少到40家左右，未来实际可提纯利用的工业副产氢资源总量也将从94万吨/年降低为约45万吨/年。所以，依托于煤化工业的工业副产氢在短期内可能是个机会，但是过分依赖工业副产氢是危险的，如果企业将用工业副产气制氢视为减碳的手段，反而延长了本该加速淘汰的高碳排放基础设施的寿命。一旦投资错误的基础设施会导致“碳锁定”效应。对于很多化工企业和石油巨头来说，使用CCS技术发展蓝氢，符合他们的利益，是权宜之计。但从全球碳中和目标来看，这些短期措施无法做到净零排放，二氧化碳的储存也有风险，存在很大问题。而且“蓝氢”策略锁定了高碳基础设施和就业机会，很有可能阻碍绿氢的发展。现在受到很多组织和业界的质疑。当企业倾注大量的资金去建设基础设施，他们通常期待其能够运营数十年甚至更久的时间，才愿意对他们进行替换或淘汰。如果现在押注“蓝氢”，在国际大趋势下，很可能造成投资成本沉没风险。通过可再生能源发展绿氢，才是未来方向。随着可再生能源的技术发展，绿电成本在快速下降，绿电制绿氢的成本也在下降，在非洲中东一些地区，绿氢的成本甚至低于灰氢。而且，在欧洲，碳边境调节机制（CBAM，碳关税）还将把氢和氨纳入关税征收产品，如果不是绿氢，产品还面临关税征收可能。参考资料：
[1]https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ese3.956
[2]https://www.cnbc.com/2022/01/06/what-is-green-hydrogen-vs-blue-hydrogen-and-why-it-matters.html
[3]https://www.researchgate.net/publication/353841896_How_green_is_blue_hydrogen
[4]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1708076710441562049&wfr=spider&for=pc
[5]http://www.nea.gov.cn/2023-03/24/c_1310705392.htm
[6]http://mm.chinapower.com.cn/zk/zjgd/20221212/179212.html
[7]https://www.163.com/dy/article/I0L3JPUD0552TZ94.html
[8]http://m.simic.net.cn/news-show.php?id=250242
[9]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1708593505685855745&wfr=spider&for=pc
[10]https://www.sohu.com/a/491241735_121124542
[11]https://www.sohu.com/a/593149777_121081747
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