2019年，被认为是中国氢能元年。

 

       今年，氢燃料电池是一个大热点，年初“两会”代表热议氢能，成为行业热点，电池充电加氢基础设施写入了政府工作报告。

 

       氢能是新能源技术体系重要的组成部分，如果把氢能跟化石能源相连，意义不大。所以，重要的是通过氢能把可再生能源发的不稳定的电，通过电解水制氢把它转换成氢能。

 

       氢能的合理性取决于它在可再生能源转型中的大规模能量储存。虽然小规模、短周期储存的电池，我们做的较好，但大规模、长周期储能，需要氢能，尤其是中国西北部集中式的，一望无际的光伏和风电，需要大规模、长周期的储存。

 

       另外，氢能有多元化利用需求，不仅仅是车用，将来发电、航空、供热、工业原料、农业化肥、甚至医学、炼钢等都要用。

 

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发展氢能的优势

 

       从固定式储能角度来看，氢能有以下几个优势：

 

       第一，储氢比电池储电便宜。如果车下储能的话，大概要差一个数量级，大概10倍的关系，因为一公斤氢是34度电，而储能电池最少得要800元。

 

       目前因为是长寿命，储能电池一般要9000次循环寿命，所以一般要1元/瓦时以上，而氢能储能装置大概储1千瓦时能量约需100元（车载情况不一样，因为车载由于体积限制，加之氢燃料电池发电效率比电力电池储电效率低，所以会下降到3至5倍）。

 

       第二，跟储电有互补性。电池是高频双向调节，氢能是低频调节，这两个是互补的。

 

       第三，作为商品的属性更好。比如现在日本从澳大利亚购买液氢。与电比，氢相对作为一个商品属性会更好。

 

       第四，储运方式灵活多样。有特别不合理的，但是也有合理的，现在在这上面争议很多，比方说长管拖车，不经济，要是做管道运氢，建设成本又太高。

 

       因此，需要创新。可以长途输电、当地制氢。比如西部2000公里先把电输到北京附近再制氢，无论在哪里制氢，对电网负荷的调节作用是类似的。现在国家电投已经在做示范。

 

       今年由于氢能热，还有纯电动汽车补贴退坡，所以，氢燃料电池汽车就变成了热点。但是也有很多人提出了质疑，其中有些观点看上去也是有道理的。总之是既受吹捧、也受质疑。

  

       客观的看，目前氢能技术既不是很好，也没有些人说的那么差，关键在于找到平衡点。例如，铂资源，公众担心全球铂资源稀缺，其实现在全球每年生产8000万辆汽车，大多要用铂催化剂。但基本不消耗铂，是循环使用。

 

       当然，燃料电池用铂用量在初期，要比现在内燃机用的量大的多。但燃料电池已经从每千瓦1克铂，下降到了0.3克，下一步目标就是0.1克。和大型商用车柴油机的催化转化器已经有点接近了，所以，这不是一个特别担心的问题。

 

       此外，还有能效。例如煤发电、电制氢、车再发电、电驱动车，如果基于化石能源，这条途径当然是不好的，但混合动力、燃料电池、纯电动都会找到最佳的能源匹配，例如混合动力肯定就是油电混合动力最佳。

 

       新能源汽车只有在向可再生能源低碳转型的时候，优势才会凸显。不仅仅是它要用新能源，而且会反过来推动新能源的转型，如果没有这个反作用，意义不大。

 

       所以，基于可再生能源，动力蓄电池和氢能成为储能的优先选择，纯电动汽车、燃料电池汽车成为智能低碳能源系统的互动终端，新能源汽车的优势才会凸显。

 

02

氢能面临的挑战

 

       从长期来看，当可再生能源发电量比例足够高，超过50%（大概2035年可以达到，因为国家能源革命规划就有这么个目标。）可再生能源发电的成本足够低，低到1毛钱（现在的目标是2毛钱，比如青海电价，国家电投提出“2毛钱战略”，可再生能源将来是可以做到1毛钱。）储能成本在可再生能源制、运、储、运全链条综合成本中占比足够高，假设占到50%—70%，当电价足够低的时候，储能成本占比就上来了。此外，燃料电池效率足够高，（日本提了一个很激进的目标，60%到80%），这样一来，技术经济性就很优异了。

 

       但是，这需要科学技术的新突破，战略思维的新理念和商业化的新模式，不是一蹴而就的，需要时间。

 

       目前发展燃料电池汽车的现实挑战还是氢燃料电池全链条的技术经济性。多大的挑战呢?例如，日本氢能燃料电池乘用车技术路线，2025年轿车燃料电池+储氢瓶+电池=5万元，但是500公里纯电动的动力电池约4万元，就是说500公里的车，在2025年就算按照乐观的估计还是没法跟纯电动进行比较的。

 

       此外，它的动力系统的总体积会比纯电动大，因为它不仅要储氢、还有燃料电池，加起来的体积会比扁平化的电池体积要大，这样会挤占乘员的空间。另外，氢燃料电池轿车使用能耗和维保的费用会大大高于纯电动，除非换电池，2—3元/度，当然贵。但家用纯电动车一般不会那么做，大多数是在家里慢充。

 

       所以我们要给氢燃料电池汽车定位。什么情境下它有优势?

 

       前面说储电比储氢贵，所以里程越长，收益就越大，但是纯电动除了电池就是电机，氢燃料电池汽车除了储氢瓶，还有一个燃料电池发动机，所以燃料电池是固定成本，不管多长，这个成本总是要的，就是说储氢的成本随着里程的增长可以累积出收益，来抵销掉燃料电池成本，这是平衡点，这个平衡点对乘用车来讲，长期看是500公里左右。

 

       但是，商用车需要能量多，它的平衡点里程比较短，比如二三百公里就到平衡点了，所以相对而言，氢燃料电池动力系统更适合于长途、大型、高速重载，应用于重型车，既柴油车。而锂离子电池最适合汽油乘用车。

 

       中国燃料电池商用车已经居世界首位，4000辆，全球最高。所以，我们要继续朝这个方向努力。燃料电池发动机的成本也在快速下降，跟5年前比成本大约已降了一半，今后5年还要降一半以上。

 

       其实，很多材料和部件是由于进口成本高，比如质子交换膜，进口一平方米2500元，现在变成国内产，就1000元以内了。所以，从商用车角度看，现在面临的挑战还是氢运输、车载储氢和加氢站。

 

       虽然，储氢比储电的成本低，但是体积大。经常有人说氢能是能量密度最高的能源，但那是重量能量密度，如果是体积能量密度就差不多是最低的了。另外，我们现在建加氢站还是比较贵的，而且对安全要求很高。

 

03

市场突破在于创新

 

       正是还有这些瓶颈，所以创新非常活跃，当然也有一些伪创新或者伪装成创新实际骗钱的也很多，这一年来有不少报道。就是因为还有挑战，还不是最优方案，所以各种各样东西都冒出来了，当然需要创新，但是也要甄别伪创新。

 

       氢能战略的必要性没有问题，但现实的技术、经济性也是全球面对的共同挑战，出路在于创新。当前的市场突破口在哪里呢？

 

       在弃风弃电弃水和副产氢富余的地方，尽量在当地使用，别运，一运就贵了。尽量是低成本、高安全储氢瓶能够覆盖的里程范围，比如35兆帕的氢瓶已经比较便宜了，可以用了。最好在温度较低的北方地区，为什么?

 

       因为燃料电池有百分之四五十是废热，这个在南方就不好用了，在北方可以用来取暖。纯电动在北方，得用电来供暖，这个是省不掉的，所以在这些地方是有竞争力的。

 

       此外，地方政府愿意支持并且有大型能源企业愿意建加氢站。满足这些条件，就是市场突破口。

 

       现在还不是大范围全面铺开的时候，而是要重点突破，示范带动，以点带面，行稳至远，避免大起大落。

 

       氢燃料电池汽车下一个目标重点是冬奥会的氢能示范，这是全球最大规模的氢能燃料电池示范，只要把这件事做好，氢能汽车后面的发展就会比较顺利。（本文根据中科院院士欧阳明高在中国电动汽车百人会论坛（2020）媒体沟通会上的演讲素材整理，未经本人审阅。）