出品｜虎嗅ESG組
作者｜陳玉立
頭圖｜電影《鋼鐵俠》
本文是#ESG進步觀察#系列第108篇文章
本次觀察關鍵詞：氫能源
最近兩個月，沉寂許久的氫能源行業有了新動向。11月，國富氫能成為繼億華通和之後第三家港股IPO成功的內地氫能公司；12月，重塑能源也成功登陸港股，發行規模達到約1億美元。
自“十四五”以來，從中央到地方圍繞氫能頻頻表態，推出了一系列重要政策以推動氫能產業的發展。前有《“十四五”全國清潔生產推行方案》與“雙碳”目標，後有《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》，諸多利好政策直接將氫能源捧到了“21世紀人類終極能源”的高度。
氫能源之所以受推崇，主要還是在於其零碳排放、熱值高、安全性好的特點。首先，氫在燃燒、燃料電池電化學反應過程中都不會生成化石能源使用過程中所產生的汙染源和二氧化碳；其次，它的高熱值也意味著相同質量燃料消耗下，氫氣能夠提供更多的能量。
但與耳熟能詳的“新三樣”（指新能源汽車、鋰電池和光伏產品）相比，目前氫能源無論在產值和規模上都還有較大增長空間。據貝哲斯諮詢的調研資料指出，2024年全球制氫市場規模達1206億美元。其中，中國氫氣產量佔全球總產量三成、約達3500萬噸，絕大部分用於國內工業、電力等部門，出口量極少。
回溯歷史，從被捧為“21世紀人類終極能源”到如今全球綠色氫能源發展停滯不前，短短几年間，氫能源的“信徒”越來越少，產業發展也逐漸顯出疲態，其背後的原因是什麼？
氫能源為何沒人提了？
就在上個月，將氫能源當作企業增長“第二曲線”的隆基綠能總裁李振國表示，隆基綠能正在最佳化收縮綠氫業務，需要靜下心來發展。這側面反映出國內氫能源發展的尷尬現狀。
按照碳排放標準的不同，氫氣被分為灰氫、藍氫和綠氫。灰氫指透過煤炭、石油、天然氣等化石能源製成的氫氣；綠氫指透過可再生能源發電製成的氫氣；藍氫介於二者之間，屬混合制氫。
如前文所述，中國氫能源佔全球總產量三成、約達3500萬噸，但其中絕大部分均為碳排放較高的灰氫，綠氫產量每年僅為20萬噸左右。據國信證券研報指出，國內以煤制氫為主，佔60%以上；國外市場以天然氣制氫為主，佔比約為75%。
在“雙碳”背景下，以煤炭、天然氣為代表的灰氫，需要逐步轉向綠氫，這是氫能源邁入大發展的前提。
但關鍵問題在於，綠氫成本過高，這也是隆基綠能選擇收縮的重要原因之一。從制氫成本看，李振國直言當前綠氫的成本要比灰氫的成本高出2-3倍，如果將其用作儲能會更難。
雖然制綠氫有多條技術路線。但目前，鹼性電解槽由於技術成熟、成本較低、單槽制氫量高，成為電解水制氫的最主要方式。根據 IEA 統計，到 2022 年底，鹼性電解槽佔全球裝機容量的 60%，其次是質子交換膜電解槽，約佔 30%，而固體氧化物電解槽目前佔比不到 1%，離子交換膜電解槽則尚未投入實際應用。
具體到價格細節，氫輝能源董事長李輝在接受中國能源報採訪時指出，“假設煤價為800元/噸，煤制氫成本約為11元/千克、焦爐氣制氫成本約為10元/千克—15元/千克；假設電價為0.6元/千瓦時，電解水制氫目前成本仍大於35元/千克。目前，電解水制氫電價成本佔比約為60%—70%，不同技術路線制氫成本構成稍有浮動。”
制約氫能源發展的不僅僅是成本問題，從制氫效率來看也存在瓶頸。光伏專業研究人士侯兵向虎嗅ESG組表示，“用電解水制氫，根據熱力學第二定律，不是不能實現，而是能耗成本過高。效率只有45%，加之光伏發電年執行小時數只有2300小時，所以綠氫很難形成再生迴圈能力。另外，氫能運輸能耗是天然氣的8倍。所以用氫能作為儲能的話，仍然任重而道遠。”
在剛舉辦不久的cop29國際會議上，全球綠氫2030的目標量被提高了3倍，在100萬噸左右，而灰氫則是9600萬噸，只是逐步替代了少量的灰氫，而整個能源儲存的目標則是6倍。因此，綠氫發展要比預想的緩慢得多。
侯兵繼續指出：“相關資料顯示，中國當前裝機招標為1-1.5gw每年，而當前電解槽的產能超過了20gw。”這意味著當前氫能源產業已經存在一定的產能過剩現象。
既沒有價效比，也沒有經濟性，更沒有形成完整的商業邏輯，成了制約氫能源發展的主要原因。
全球氫能源發展，走到哪一步了？
過去幾年來，全球主要國家均開始高度重視氫能源的發展，日本、美國、歐洲等發達國家已將氫能源的發展上升到了國家能源戰略高度。
日本是其中的典型。據社科院世經政所指出，日本的一次能源供給94%來自海外，原油的消費98%集中在汽車燃油領域，這些原油87%來自中東地區。為了減輕對外部能源的依賴，日本一直把提高能源效率作為重要的手段。
因此，早在2017年日本就釋出了“氫能基本戰略”，並提出了“氫能社會”的概念，涵蓋了制氫、儲氫和氫能利用及基礎設施建設等氫能全產業鏈。
2019年10月，全球最大的制氫氣工廠——日本福島氫能源研究站完成建設進入執行階段，該制氫工廠透過1萬kW的制氫裝置來製造、儲藏和供應最大900噸的氫。驅動巨大制氫裝置的能源來自毗鄰的光伏發電裝置和風能等可再生能源。
2020年12月，《2050年碳中和綠色增長戰略》由日本經濟產業省正式釋出，該戰略再次強調了氫能產業對於日本能源供應端清潔低碳化的重要性，支援規模約2.33萬億美元，並指出預計到2030年進口氫氣300萬噸、成本下降至20日元/立方米，2050年氫氣供應量達到2 000萬噸。
但好景不長，2023年日本自然能源財團釋出了一份報告《Re-examining Japanʼs Hydrogen Strategy》（以下簡稱“報告”），對日本的氫能發展戰略進行了反思。報告認為，日本氫能戰略優先考慮化石燃料衍生的灰色和藍色氫氣，忽略了綠色氫，並且忽視了可再生能源的發展。
據《日本經濟新聞》報道，2023年日本氫價較2030年目標價格高出1/3，約為化石燃料價格的12倍。氫能供應量僅為每年200萬噸，其中超過一半被用於煉油。日本雖大力佈局氫能產業，但收效甚微。
中國工程院院士幹勇在接受媒體採訪時表示，“報告的反思比較中肯。日本氫能戰略發展受阻是多方面因素綜合的結果，綠氫發展滯後是重要因素，還有其他的阻力也不能忽視。”
細究來看，報告反思日本氫能戰略主要有兩大問題，一是應用場景；二是重視灰氫、藍氫，而綠氫生產滯後。
在應用場景上，報告指出在缺乏零碳手段的領域應該優先採用氫能，可以採用其他高效和經濟方法減少碳排放的領域則不應該採用氫能。例如，可直接使用再生能源的領域或者熱泵，這些領域都不應該採用氫能。
對於日本而言，氫能源一大重要使用場景是氫能源汽車。日本對氫燃料電池車的系統性探索始於2008年前後，並在2013年透過《日本再復興戰略》確立了氫能源車的地位。後續日本持續頒佈相關政策，一度將氫能源車視作燃油車唯一替代方案。
但“成本”依舊是最大的問題，氫能源車不僅買車貴，用車也貴。國際領先的豐田Mirai價格在70萬元以上，國內技術相對領先的氫能源車型如深藍SL03價格也在70萬元左右。
從使用成本來看，1公斤氫氣的價格約為1100日元（約合8美元），豐田Mirai一次加滿氫需要約6000日元（約合44美元），續航約650公里，合0.06美元/公里。而電車每公里充電成本僅為0.02美元。
此外，氫能源車還面臨加氫站數量有限、燃料電池維護費用高等問題。這還是在日本大力補貼推廣氫能源的前提下，若換到國內，氫能源車的使用成本只會更高。
日本雖然只是氫能源轉型發展的一個縮影，但極具代表性。在全球範圍來看，“成本過高”幾乎成了各國氫能源發展的通病，環球同此涼熱。
“中東已經不再大力發展綠氫，歐洲多家企業退出綠氫市場，美國的綠氫已然受到極大的負面影響，在這樣的情況下，短期內綠氫發展的確不容樂觀，”侯兵說道。
保持一些耐心
短暫的產業發展困境並不意味著長期看衰。
隆基綠能總裁李振國在接受媒體專訪時表示，氫能長期發展的主邏輯並未改變，綠氫會在未來能源體系裡面扮演不可或缺的角色。
國信證券研報也指出，未來在多因素的推動下，綠氫成本有望快速下行。
裝置方面，目前國內已有 2500Nm³/h 鹼性電解槽產品釋出，隨著電解槽裝置大型化以及裝置生產規模化，裝置單位投資額有望下降，帶動整體制氫成本下降；
技術方面，目前已有企業釋出 3.87kWh/Nm³直流電耗的鹼性電解槽產品，降低直流電耗帶動制氫成本下降仍存在一定空間，且當電解槽工作時長從 2000 小時提升至 4000 小時後氫氣成本有望降低4.6%；
電價方面，當可再生能源電價降至 0.2 元/kWh 時，電解水制氫成本將接近於化石原來制氫成本。
需要點出的是，相比起其他國家中國在氫能產業發展方面有獨有的優勢。
目前，中國已基本形成較為完整的氫能產業鏈，初步掌握氫能制、儲、輸、運、用（燃料電池和系統整合等）主要技術和生產工藝。
在制氫方面，目前中國是全球氫氣生產第一大國，也是電解制氫專案部署的主導力量，截至2023年底累計規劃綠氫專案產能合計已超過650萬噸/年，電解槽裝機容量佔到全球一半。輸運氫方面，中國建成加氫站超480座，新增加氫站、在運加氫站兩項指標均居世界第一。
但在先進電解制氫技術方面，中國卻處於落後地位。據中國科學院文獻情報中心指出，中國電解制氫裝機規模雖已超過全球半數，但對風、光等波動效能源適應性較差，發展風光耦合電解制氫還需開發執行更靈活的質子交換膜電解制氫技術。
目前，該技術在中國尚處於商業化初期，在技術成熟度、裝置規模、效能和可靠性等方面均落後於國外，單槽產氫量最大在400標方/小時，而國外廠家如康明斯已推出1000標方/小時產品；核心部件如全氟磺酸質子交換膜製備工藝複雜，長期被美日企業壟斷。
此外，在氫能儲運技術工藝與燃料電池核心部件材料工藝方面，中國也與當今世界頂尖技術存在一定差距，這是需要正視且攻克的難題。
2023年，國際能源署（IEA）和歐洲專利局（EPO）曾聯合釋出了《氫能源技術創新與專利趨勢報告》，報告全面分析了全球氫能源技術領域的專利分佈和發展趨勢。
報告資料顯示，歐盟國家是氫專利的全球領導者，在2011-2020年期間新增專利佔比達到28%，其中德國和法國表現出眾，分別佔比11%和6%；日本在2011-2020年間的專利佔比高達24%；美國表現依然強勢，十年間氫能專利佔比達到20%；相比之下，中國的國際專利申請數量在這十年間雖然不多，但處於快速增長狀態，平均年增長率達到為15.2%。
雖然在技術專利上存在一定差距，但隨著技術的不斷進步和政策的持續推動，有理由相信中國氫能產業有望實現快速增長，並在全球氫能市場中佔據重要地位。
回想曾經的光伏、新能源汽車，多個新興產業都在中國經歷了從無到有，再到全球領先的歷程，氫能源產業也理應如此，雖然目前正在經歷著短暫陣痛期，但在全球追求“雙碳”的大背景下，值得業界和投資者高度關注。
