氫能發展的四只“攔路虎”

滕勇　王懌愷

作為一種清潔、高效、靈活且應用場景廣泛的能源載體，氫能被寄予厚望。在政策和市場的雙重驅動下，越來越多的企業開始布局氫能產業鏈，這其中包括跨國公司、投資公司、國有與民營大型企業以及眾多的創業型中小型企業。

但是，就像一枚硬幣有正反兩面一樣，中國氫能產業也面臨著諸多亟須解決的難題。其中，成本高昂、核心技術短缺、激勵措施不足、基礎設施薄弱是四個主要難題。

高成本是目前中國氫能產業推廣的主要攔路虎。從目前來看，氫能產業鏈的制氫成本、建站成本等都很高昂，限制了氫能產業的大規模發展。

目前，制約包括氫能汽車大規模推廣應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格。中國氫氣成本在氫氣售價中的占比達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副產氫。

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，電解水制氫設備的成本也在不斷降低。對堿式電解槽來說，除降低可再生能源電費，其他正在探索的降本舉措包括革新槽體組件材料、擴大電解槽尺寸、采用零極距設計、擴大綠氫下游應用等。而對PEM來說，貴金屬催化劑、膜電極、氣體擴散層、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，科爾尼預測，堿式和PEM的成本都將在2035年左右低于灰氫，屆時堿式和PEM將在各自適用的領域和場景實現大規模的綠氫生產。在電解槽成本與可再生能源電價下降的共同助推下，電解水制氫成本有望在2035年左右實現與灰氫平價。

此外，加氫站的建站成本高昂是氫能行業大規模鋪開的核心掣肘。近年來，中國加氫站數量逐年攀升。但是，加氫站核心部件主要依賴進口，使得加氫站的建設成本昂貴，建一個加氫站需要1500萬-2000萬元?？茽柲犷A計，在國家及地方政策的強力推動下，中國加氫站數量有望在2050年突破萬座，加氫站累計投資額逾600億元，實現約16%的年復合增長率。

隨著氫能產業鏈各環節的逐步突破，無論是生產端、儲存端、運輸端還是應用端的成本都有望大幅下降。

從技術上來說，氫能全產業鏈的技術復雜度不容小覷。

雖然此輪氫能發展的一個突出特點就是技術突破，但與國際先進水平相比，目前中國關鍵技術仍有差距，現有技術經濟性還不能完全滿足實用需求，技術路線仍不夠成熟，許多技術難題有待解決，距離大規模市場化，還有很長一段路要走。這就需要采取多種措施賦能技術，從氫能制備、儲運、加注、燃料電池、氫儲能系統等主要環節創新突破，重點突破“卡脖子”技術，全面提升基礎研究、前沿技術和原始創新能力。

經過數十年的技術研發，堿式電解槽本身的迭代更新進展偏慢且難度較大，未來生產工藝的優化及規?；a將會是行業的核心關注點。

中國氫能產業某些核心材料嚴重依賴進口。例如，固定氧化物與陰離子交換膜有很大的發展潛力，但是技術不夠成熟，只有少數公司和設備制造商參與其中。核心材料缺失制約著中國氫燃料電池行業的發展。

為了形成有效的氫能源體系，提高氫能的技術經濟性，針對技術、設備和材料的大規模投資必不可少。這其中，科爾尼認為，綠氫的生產、儲存和供給，以及燃料電池是未來十年的發展重點。

激勵措施與發展框架的細節將決定氫能的成功道路。

當前的氫能技術仍需要繼續進行研發投入與補貼。但是，目前中國促進氫能產業發展的政策方向過于狹窄，基本圍繞氫燃料電池汽車展開，對氫能技術創新的驅動作用有限。

資料來源：案頭研究，科爾尼

在頂層戰略方面，中國目前尚未出臺大規模針對氫能的明確扶持補貼政策，但預計即將出臺，屆時將為氫能產業帶來進一步的推動影響。供給側的激勵政策基本上都是在省市層面，對氫能產業相關企業有補貼、優惠電價、稅收優惠等政策。需求側的政策目前主要集中在儲氫和氫能汽車領域，沒有實際的指標。

在碳交易市場下，持續的高碳價將加速氫能推廣。鑒于中國碳市場剛剛起步，近期影響有限，而中遠期則有望推動氫能的高速發展。

伴隨氫能的補貼與鼓勵政策逐漸被提上日程，從制氫到儲運氫再到應用氫，有望迎來大范圍的更新與成長。

基礎設施和運輸方面的挑戰也是氫能全面商業化的主要障礙之一。其中，基礎設施建設將是氫能產業高速增長的核心基石。

氫能未來最大的應用領域應該是氫燃料電池，但加氫站數量較少也是導致氫能產業發展緩慢的一個不可忽視的問題。截至2021年底，中國累計建成超過190座加氫站，在營加氫站超過157座，超過日本，位居世界首位。但是，對于氫能產業的發展來說，這些加氫站的數量還是較少。

這主要是因為，比起充電樁低廉的成本，加氫站則是動輒過千萬元的巨大投入，這也是氫能源汽車乃至氫能產業發展受到制約的一個重要原因。不過，2021年隨著示范城市政策的落地，國內加氫站建設將提速，到2030年預計建成數量將超過1000座。

盡管存在諸多難題，但我們相信，只要堅持正確的戰略方向，扎實做好基礎研究，借鑒國外的優秀經驗，解決好產業存在的問題，建立起資源共享、優勢互補、利益共享、協同配合的合作機制，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）