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       2019年，被認為是中國氫能元年。

 

       今年，氫燃料電池是一個大熱點，年初“兩會”代表熱議氫能，成為行業熱點，電池充電加氫基礎設施寫入了政府工作報告。

 

       氫能是新能源技術體系重要的組成部分，如果把氫能跟化石能源相連，意義不大。所以，重要的是通過氫能把可再生能源發的不穩定的電，通過電解水制氫把它轉換成氫能。

 

       氫能的合理性取決于它在可再生能源轉型中的大規模能量儲存。雖然小規模、短周期儲存的電池，我們做的較好，但大規模、長周期儲能，需要氫能，尤其是中國西北部集中式的，一望無際的光伏和風電，需要大規模、長周期的儲存。

 

       另外，氫能有多元化利用需求，不僅僅是車用，將來發電、航空、供熱、工業原料、農業化肥、甚至醫學、煉鋼等都要用。

 

01

發展氫能的優勢

 

       從固定式儲能角度來看，氫能有以下幾個優勢：

 

       第一，儲氫比電池儲電便宜。如果車下儲能的話，大概要差一個數量級，大概10倍的關系，因為一公斤氫是34度電，而儲能電池最少得要800元。

 

       目前因為是長壽命，儲能電池一般要9000次循環壽命，所以一般要1元/瓦時以上，而氫能儲能裝置大概儲1千瓦時能量約需100元（車載情況不一樣，因為車載由于體積限制，加之氫燃料電池發電效率比電力電池儲電效率低，所以會下降到3至5倍）。

 

       第二，跟儲電有互補性。電池是高頻雙向調節，氫能是低頻調節，這兩個是互補的。

 

       第三，作為商品的屬性更好。比如現在日本從澳大利亞購買液氫。與電比，氫相對作為一個商品屬性會更好。

 

       第四，儲運方式靈活多樣。有特別不合理的，但是也有合理的，現在在這上面爭議很多，比方說長管拖車，不經濟，要是做管道運氫，建設成本又太高。

 

       因此，需要創新。可以長途輸電、當地制氫。比如西部2000公里先把電輸到北京附近再制氫，無論在哪里制氫，對電網負荷的調節作用是類似的。現在國家電投已經在做示范。

 

       今年由于氫能熱，還有純電動汽車補貼退坡，所以，氫燃料電池汽車就變成了熱點。但是也有很多人提出了質疑，其中有些觀點看上去也是有道理的。總之是既受吹捧、也受質疑。

  

       客觀的看，目前氫能技術既不是很好，也沒有些人說的那么差，關鍵在于找到平衡點。例如，鉑資源，公眾擔心全球鉑資源稀缺，其實現在全球每年生產8000萬輛汽車，大多要用鉑催化劑。但基本不消耗鉑，是循環使用。

 

       當然，燃料電池用鉑用量在初期，要比現在內燃機用的量大的多。但燃料電池已經從每千瓦1克鉑，下降到了0.3克，下一步目標就是0.1克。和大型商用車柴油機的催化轉化器已經有點接近了，所以，這不是一個特別擔心的問題。

 

       此外，還有能效。例如煤發電、電制氫、車再發電、電驅動車，如果基于化石能源，這條途徑當然是不好的，但混合動力、燃料電池、純電動都會找到最佳的能源匹配，例如混合動力肯定就是油電混合動力最佳。

 

       新能源汽車只有在向可再生能源低碳轉型的時候，優勢才會凸顯。不僅僅是它要用新能源，而且會反過來推動新能源的轉型，如果沒有這個反作用，意義不大。

 

       所以，基于可再生能源，動力蓄電池和氫能成為儲能的優先選擇，純電動汽車、燃料電池汽車成為智能低碳能源系統的互動終端，新能源汽車的優勢才會凸顯。

 

02

氫能面臨的挑戰

 

       從長期來看，當可再生能源發電量比例足夠高，超過50%（大概2035年可以達到，因為國家能源革命規劃就有這么個目標。）可再生能源發電的成本足夠低，低到1毛錢（現在的目標是2毛錢，比如青海電價，國家電投提出“2毛錢戰略”，可再生能源將來是可以做到1毛錢。）儲能成本在可再生能源制、運、儲、運全鏈條綜合成本中占比足夠高，假設占到50%—70%，當電價足夠低的時候，儲能成本占比就上來了。此外，燃料電池效率足夠高，（日本提了一個很激進的目標，60%到80%），這樣一來，技術經濟性就很優異了。

 

       但是，這需要科學技術的新突破，戰略思維的新理念和商業化的新模式，不是一蹴而就的，需要時間。

 

       目前發展燃料電池汽車的現實挑戰還是氫燃料電池全鏈條的技術經濟性。多大的挑戰呢?例如，日本氫能燃料電池乘用車技術路線，2025年轎車燃料電池+儲氫瓶+電池=5萬元，但是500公里純電動的動力電池約4萬元，就是說500公里的車，在2025年就算按照樂觀的估計還是沒法跟純電動進行比較的。

 

       此外，它的動力系統的總體積會比純電動大，因為它不僅要儲氫、還有燃料電池，加起來的體積會比扁平化的電池體積要大，這樣會擠占乘員的空間。另外，氫燃料電池轎車使用能耗和維保的費用會大大高于純電動，除非換電池，2—3元/度，當然貴。但家用純電動車一般不會那么做，大多數是在家里慢充。

 

       所以我們要給氫燃料電池汽車定位。什么情境下它有優勢?

 

       前面說儲電比儲氫貴，所以里程越長，收益就越大，但是純電動除了電池就是電機，氫燃料電池汽車除了儲氫瓶，還有一個燃料電池發動機，所以燃料電池是固定成本，不管多長，這個成本總是要的，就是說儲氫的成本隨著里程的增長可以累積出收益，來抵銷掉燃料電池成本，這是平衡點，這個平衡點對乘用車來講，長期看是500公里左右。

 

       但是，商用車需要能量多，它的平衡點里程比較短，比如二三百公里就到平衡點了，所以相對而言，氫燃料電池動力系統更適合于長途、大型、高速重載，應用于重型車，既柴油車。而鋰離子電池最適合汽油乘用車。

 

       中國燃料電池商用車已經居世界首位，4000輛，全球最高。所以，我們要繼續朝這個方向努力。燃料電池發動機的成本也在快速下降，跟5年前比成本大約已降了一半，今后5年還要降一半以上。

 

       其實，很多材料和部件是由于進口成本高，比如質子交換膜，進口一平方米2500元，現在變成國內產，就1000元以內了。所以，從商用車角度看，現在面臨的挑戰還是氫運輸、車載儲氫和加氫站。

 

       雖然，儲氫比儲電的成本低，但是體積大。經常有人說氫能是能量密度最高的能源，但那是重量能量密度，如果是體積能量密度就差不多是最低的了。另外，我們現在建加氫站還是比較貴的，而且對安全要求很高。

 

03

市場突破在于創新

 

       正是還有這些瓶頸，所以創新非常活躍，當然也有一些偽創新或者偽裝成創新實際騙錢的也很多，這一年來有不少報道。就是因為還有挑戰，還不是最優方案，所以各種各樣東西都冒出來了，當然需要創新，但是也要甄別偽創新。

 

       氫能戰略的必要性沒有問題，但現實的技術、經濟性也是全球面對的共同挑戰，出路在于創新。當前的市場突破口在哪里呢？

 

       在棄風棄電棄水和副產氫富余的地方，盡量在當地使用，別運，一運就貴了。盡量是低成本、高安全儲氫瓶能夠覆蓋的里程范圍，比如35兆帕的氫瓶已經比較便宜了，可以用了。最好在溫度較低的北方地區，為什么?

 

       因為燃料電池有百分之四五十是廢熱，這個在南方就不好用了，在北方可以用來取暖。純電動在北方，得用電來供暖，這個是省不掉的，所以在這些地方是有競爭力的。

 

       此外，地方政府愿意支持并且有大型能源企業愿意建加氫站。滿足這些條件，就是市場突破口。

 

       現在還不是大范圍全面鋪開的時候，而是要重點突破，示范帶動，以點帶面，行穩至遠，避免大起大落。

 

       氫燃料電池汽車下一個目標重點是冬奧會的氫能示范，這是全球最大規模的氫能燃料電池示范，只要把這件事做好，氫能汽車后面的發展就會比較順利。（本文根據中科院院士歐陽明高在中國電動汽車百人會論壇（2020）媒體溝通會上的演講素材整理，未經本人審閱。）