氫能源究竟是風口？還是陷阱？

在全球雙碳背景下，各國對氫能源尤為重視，做出了詳細的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，一直在不斷推進更新中。氫能源車作為深度脫碳的使者，正向我們緩緩走來。

江山代有才人出，各領(lǐng)風騷數(shù)百年。這句詩詞用來總結(jié)新能源各條產(chǎn)業(yè)鏈，再貼切不過。

作為過去一年里的明星，鋰電、光伏板塊大受追捧，在二級市場誕生了眾多十倍、二十倍的個股。氫能源緊隨其后接力，厚樸股份（300471．SZ）年內(nèi)漲幅超越三倍，億華通、美錦能源（000723．SZ）也均實現(xiàn)了翻倍行情。

在氫能行情向好的時刻，看多做多的各路資本、研究團隊、財經(jīng)媒體紛紛喊出“氫能源藍海”、“十萬億賽道”的口號。而看空者也不乏其聲，核心理由依然是前景不明。

那么，氫能源究竟是風口？還是陷阱？它最可能的落地點是什么？障礙在于何處？這是本篇報告試圖解答的問題。

01 另類角度的小方法

中國的改革開放有條規(guī)律，新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，歷來與政策結(jié)合緊密。

所以，一個新興產(chǎn)業(yè)，在規(guī)劃層面是不是足夠重要，有沒有受到重視，其實是可以從一些政策指標上看出來的。

一般而言，政策出臺快、政策密度頻、政策定位高、調(diào)控力度大的產(chǎn)業(yè)，往往是重點扶持，定位長遠的產(chǎn)業(yè)，它們在日后的景氣度，也會更高。

這一點，從光伏、鋰電這兩條賽道的歷史上，可以看得很清楚。

用這個指標來觀察氫能源，可以發(fā)現(xiàn)它符合這個規(guī)律。

從2006年到2019 年，在這13年期間國家層面頒布的氫能源相關(guān)政策大約22個，2019年之后到現(xiàn)在不到3年時間頒布的政策超過25個，地方層面的更是全面開花。

2019年，氫能源首次寫入政府工作報告，之后迎來了相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策發(fā)布的密集期。

近日，由北京市牽頭申報的京津冀氫燃料電池汽車示范城市群，被財政部、工信部等五部委聯(lián)合批準為首批示范城市群。在4年示范期間，五部委將對入圍的城市群按照目標完成情況，通過“以獎代補”的方式給予獎勵。

改革開放的另一個規(guī)律，是新生事物總要通過試點，得到印證后再推廣。而某一級地方政府，常常就是那個探路的排頭兵。

這是一步可輕可重的棋，如果進展順利，應用中沒有很大的問題，這個區(qū)域市場就可以培育中國的氫能源產(chǎn)業(yè)。如果進展不順，也可以把負面影響控制在合理范圍內(nèi)，不至于造成太大的資源浪費和市場錯配。

不過，從政策的角度觀察，僅僅是自上而下認識行業(yè)的一個小方法，它僅可以參考，卻不能依賴。更不能化解市場對于氫能源發(fā)展的分歧。想要得到更準確的結(jié)論，還需要看清事物的本質(zhì)。

02 核心訴求是脫碳

氫氣直接燃燒或通過燃料電池發(fā)電的產(chǎn)物為水，能夠?qū)崿F(xiàn)真正的零碳排放，對環(huán)境不造成任何污染，故而被譽為終極能源。

其次，純電動車的電池，使用了大量鋰、鈷、鎳等金屬材料．金屬材料的挖掘、生產(chǎn)加工等過程均有大量能量消耗及碳排放。相較于純電動車，氫燃料電池車在制造過程中的碳排放也較低。

第三，燃料電池車的報廢回收階段，也比電純動車回收，更容易且更有經(jīng)濟吸引力。

這三條加在一起，就是深度脫碳的由來。

但從能源替代的角度來看，僅僅做到清潔是不夠的，還要兼顧效率和成本。

從能效上來看，氫氣的熱值約為140MJ／kg，高達煤炭、汽油等傳統(tǒng)燃料的3倍以上；從儲量上來看，氫是宇宙中含量最多的元素，大約占據(jù)宇宙質(zhì)量的 75％，地球上豐富的水資源中蘊含著大量可供開發(fā)的氫能，未來是獲取最便利和成本最低的能源之一。

與之相反，鋰電池中鋰、鈷等金屬材料成本，在電池總體成本中占據(jù)了絕大比例，其相對稀缺的供需格局，從鋰電原材料動輒幾倍的漲幅中，已經(jīng)得到了驗證。

目前，新能源車動力使用鋰電池雖然是最佳選擇，在大多數(shù)適用場景中，鋰電池車的開發(fā)和應用也更加成熟，但由于電池重量、續(xù)航里程問題，依然存在限制。

限制發(fā)展的原因是能量密度，它已經(jīng)達到一個瓶頸——國內(nèi)的三元鋰電池能量密度約為 240Wh／kg，磷酸鐵鋰電池能量密度約為180Wh／kg。這促生了另外兩條技術(shù)路線——高鎳化和固態(tài)電池。

但除了這些路線，還有一個現(xiàn)成的選擇——氫能源汽車。由于能效高，它在里程和載荷方面擁有先天優(yōu)勢。

這也正是氫能源車這幾年的落地，更多在客車和重卡，而非乘用車的原因。從目前的技術(shù)態(tài)勢和認知上看，氫燃料電池和鋰電池在未來三到五年的時間內(nèi)，將持續(xù)互補關(guān)系：商用車是氫能源的根據(jù)地，乘用車是鋰電池的主舞臺。

但這種互補格局，會不會一直持續(xù)下去呢？答案是“壓力正在壓迫它改變”。

中國作為最大的二氧化碳排放國，在達成碳中和的道路上挑戰(zhàn)重重。氫能源作為最清潔的能源，在應用方面場景方面極為寬廣，供熱、工業(yè)、建筑、交運等高排放量的領(lǐng)域有著廣闊的前景，深度脫碳的屬性注定其不可或缺。

而從全球的視角來看，氫能作為終極清潔能源的屬性，導致各國均對此技術(shù)路徑十分重視，積極布局氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

近兩年，美國、日本、韓國、歐盟均采取了較大的政策力度加碼氫能源產(chǎn)業(yè)，并出臺了相關(guān)經(jīng)濟路徑規(guī)劃，力爭領(lǐng)跑該賽道。截止到2021年初，全球共有約20個國家和地區(qū)發(fā)布了氫能發(fā)展規(guī)劃或路線圖。

這里面的道理，有點像逆水行舟，有些事情，不僅要跑得快，還要跑得比別人快。

從中國新能源推進的歷史來看，用四個字可以總結(jié)：珠玉在前。

中國對光伏、風電、新能源車的產(chǎn)業(yè)政策大獲成功，度電成本平價、汽車制造彎道超車，成為全球最具備競爭力的產(chǎn)業(yè)，成為了中國制造的名片。

這似乎給中國進一步推動氫能賦予了信心。占據(jù)氫能成本最大的電力會隨著光伏、風能度電成本而下降，同時技術(shù)進步及大規(guī)模生產(chǎn)帶來的制造和人力成本的下降。

因此，在全球氫能源產(chǎn)業(yè)資金跑步進場，國內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)政策的逐步推進，成本不斷下降的三重趨勢下，政府開始密集出臺促進氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，并提出相應規(guī)劃。

因此我們看到的測算與進程表，看起來是期望，實際上都是根據(jù)目標進行的倒推。

03 產(chǎn)業(yè)化行不行，看綠氫平價

氫能源產(chǎn)業(yè)鏈可以分為上游：氫生產(chǎn)與供應；中游：燃料電池及核心零部件；下游：燃料電池應用。

在氫氣制取上，目前成熟的制氫手段主要包括化石能源重整制氫、工業(yè)副產(chǎn)制氫以及電解水制氫三種。

其中，化石能源制氫通過裂解煤炭或者天然氣獲得氫氣，俗稱“藍氫”。工業(yè)副產(chǎn)制氫則是對焦炭、純堿等行業(yè)的副產(chǎn)物進行提純獲取氫氣，俗稱“灰氫”。

本質(zhì)上兩者的氫氣來源仍為傳統(tǒng)的化石燃料。雖然通過碳捕捉與封存技術(shù)（CCS）可有效降低化石能源制氫過程中產(chǎn)生的碳排放，但長期來看只有可再生能源電解水制備的“綠氫”才能實現(xiàn)真正的零碳排放。

目前可再生能源制氫占比較小，化石能源制氫仍是主要的氫氣來源。根據(jù) IRENA 的測算，全球僅有 4％的氫氣來自電解水制氫，其余均來自煤炭、天然氣以及石油煉化領(lǐng)域。

而在“富煤、貧油、少氣”的能源結(jié)構(gòu)下，目前國內(nèi)煤制氫的占比超過 60％，電解水制氫的比例則不到 2％?？稍偕茉粗茪淙匀蝗沃氐肋h，未來的發(fā)展空間巨大。

制約綠氫發(fā)展的因素是成本，綠氫生產(chǎn)成本中占比最高的為電力和電解槽，占比分別為50％和40％，所以降低電價和電解槽成本是中國實現(xiàn)綠氫工業(yè)化、規(guī)?；膬纱蠛诵沫h(huán)節(jié)。

隨著光伏、風電的進一步降本，到 2030 年國內(nèi)部分可再生資源優(yōu)勢區(qū)域，其度電成本到達到 0．1－0．15 元／KWh，

電解槽目前單位造價2500元／W；隨著更大的槽體、更優(yōu)質(zhì)的制造工藝，以及技術(shù)環(huán)節(jié)的精進和材料的優(yōu)化，有望降至1300元／W。

屆時，綠氫成本將從 2020 年的 30．8 元／kg 快速降至 16．9 元／kg，實現(xiàn)與灰氫平價。

這種上游原材料的平價前景一旦達成，意味著氫能源的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化鋪平了道路。那么，這條產(chǎn)業(yè)鏈的上下游，又如何實現(xiàn)傳導呢？

04 儲運關(guān)鍵指標：單位體積密度

眾所周知，氫氣在元素周期表位于第一位，意味著其質(zhì)量小，體積小，因此密度低（ρ＝m／V，忘記的朋友請找找初中物理書）。

氫氣的性質(zhì)十分活躍，很容易泄露和爆炸，儲運過程消耗也大，所以在儲氫罐投入的安全設(shè)計、存量設(shè)計成本很高。

因此，相較于石油、天然氣等傳統(tǒng)化石燃料，氫氣在儲運環(huán)節(jié)具有天然的劣勢，發(fā)展進度緩慢。

如果按照方式劃分，氫氣儲運可分為氣態(tài)儲運、液態(tài)儲運以及固態(tài)儲運三種。

氣態(tài)儲運的成本較低、充放氫速度較快，但儲氫密度與運輸半徑較為有限，所以適用于短途運輸。

氫氣氣態(tài)經(jīng)濟運輸半徑局限在200公里以內(nèi)，每公斤氫運輸成本為2塊錢，0－100公里運輸成本是4塊錢／kg，運輸壓縮氫氣的魚雷車每車僅可運300kg。

中長距離大規(guī)模運輸考慮管道和液氫運輸，液態(tài)儲運的儲氫密度較大，但設(shè)備投資與能耗成本較高；固態(tài)儲運則在潛艇等特殊領(lǐng)域有所應用，整體仍處于小規(guī)模試驗階段。

我們可以做一個簡單理解：運輸一車氫氣，瓶子重量在95％以上，需求的氫氣只有5％，而且不能長距離運輸。所以這筆生意很不劃算。

因此，只要是運氫氣，總會面臨這個問題：怎樣在儲運瓶里裝更多的氫氣？這又延伸出一條技術(shù)路線：如何增加氫氣單位體積密度。

舉個例子，一個書包想要裝更多的衣服，壓得越實，裝得就越多。同理，儲存的時候為了提升單位體積密度，也需要壓縮。

但這個問題，并不能只靠單一環(huán)節(jié)解決，它需要一整套體系的匹配。

與電解水制氫類似，產(chǎn)業(yè)化程度的提升將有效降低氫氣儲運的成本，儲運基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與完善是后續(xù)氫能規(guī)?；l(fā)展的前提。

考慮到未來氫能的終端應用場景將更為豐富，氫氣的儲運環(huán)節(jié)也將朝多層次、體系化的方向演進。

氣態(tài)儲運方面就是增壓減重，從儲氫密度、輕量化等角度出發(fā)，提升技術(shù)及相應材料。

液態(tài)儲運可以有效增加運輸量，達到氣態(tài)儲運的10倍，也是一個很好的方向，目前國外技術(shù)相對成熟，國內(nèi)主要應用在航空領(lǐng)域，未來隨著規(guī)模化開展以及技術(shù)成熟，商用／民用有望得到進一步發(fā)展。另外就是建立輸氫管道，加強基礎(chǔ)建設(shè)。

而終端用氫需求，加氫站是必不可少的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)。

截至2020年12月31日，全國在建和已建加氫站共181座，已經(jīng)建成124座，其中2020年總計建成加氫站 55座。在2020年國內(nèi)建成的124座加氫站中，105座有明確的加注能力。我國加氫站布局數(shù)量最多的前三名為廣東、河北和湖北，在運數(shù)量分別為61／44／36座，大型加氫站仍然匱乏。

加氫站建設(shè)投入成本較大，建設(shè)一座35MPa加氫站成本在1200萬元。

這個費用看起來不低，但如果考慮到它的技術(shù)含量與參數(shù)要求，就會明白這是必須的。

打個比方，35MPa相當于350公斤的胖子，用大腳趾踩在1平方CM大的地方產(chǎn)生的力量，或者想象一下，用一根食指將當年壓死秦武王的鼎舉起來。

那么，又是誰擁有這么大的力量，將氫氣灌到氫氣瓶里？答案是壓縮機。

在氫站建設(shè)中。整體設(shè)備成本占據(jù)了氫站建設(shè)成本的70％，而壓縮機占據(jù)設(shè)備成本的50％，約450萬左右，基本需要進口。

隨著中國氫能不斷推進，國產(chǎn)化替代進程加速，有望進一步去降本，關(guān)注壓縮機是一個很好的投資方向。目前70MPa逐步進入商用，代表著單位體積可以儲存更多的氫氣。

新能源的商業(yè)化應用一定是基礎(chǔ)建設(shè)先行，加氫基礎(chǔ)建設(shè)是未來中國新基建的重點內(nèi)容，隨著氫燃料電池汽車應用規(guī)模的擴大，加氫站的市場需求也逐步提升。

目前加氫站建設(shè)成本仍然過高，隨著國產(chǎn)設(shè)備突破和規(guī)?；a(chǎn)，加氫成本會大幅下降，預計2050年成本為800萬左右，將達到1．2萬座，在2050年達到千億元的市場規(guī)模。

新能源能否大力發(fā)展下去不只要看其物理、化學屬性，也要看商用場景，氫能源車就是最有發(fā)展前景的應用，新能源車的動力是最核心的環(huán)節(jié)，同時適用于氫能能源。