盡管我的同學跟我開玩笑說:“感覺你一直在高速公路上奔跑?!钡鋵嵨視r常都會感覺自己在被時代所拋棄,這個世界實在變化太快了。我并不貪圖擁有全世界,只想在這個世界有一個容生之地,但我感覺想要站穩(wěn)雙腳是那么不易。就我研究的能源產業(yè)而言,我還沒有來得及適應由光伏、風電和電動汽車帶來的變化,又被時代裹挾著進入到氫能的賽道上來。
我對氫能和燃料電池汽車的認知始于2018年9月,當時隨中國新能源商會到日本參觀巖谷的加氫站和豐田的MIRAI生產線,確定這是一個發(fā)展方向是基于巖谷加氫站對氫氣的管理和MIRAI的性能與成本,對氫的能量密度和環(huán)保性是早就有認知的,這一次的產業(yè)調研對我來說打消的是氫氣的安全性和燃料電池汽車的經濟性顧慮。
正是基于這樣一個契機,我從那個時候才突然跑到氫能這個賽道上來的,不過,我似乎并不是這個賽道上的運動員,而是一個端著攝像機用鏡頭追趕運動員的人。緊接下來的時間里我?guī)缀踝咴L了日本氫能及燃料電池汽車、燃料電池家用熱電聯產全產業(yè)鏈,也走訪了國內燃料電池先行城市:如皋、佛山、上海、武漢、北京、東莞、大同、山東等感受這個行業(yè)萌動的激情,并開始全心身投入到這個行業(yè)。
自2001年從事產業(yè)研究以來,我研究過基礎裝備、工程機械、船舶、高鐵、航空航天、油氣等諸多產業(yè),不得不承認,涉入氫能是讓我最愉快的事情,因為這是一個由高端人才構建的產業(yè),我在這個領域可以見到更多的科學家,可以陪伴一些初創(chuàng)企業(yè)的成長,可以看見他們帶來的技術參數的變化或是出其不意的驚喜,我甚至可以預期一個經由科技進步帶來的氫社會。
因為沒有參與賽跑,所以,我顯然不是一個被賽道上運動員排擠的人,但這不等于我走得安穩(wěn),其間不斷有親戚朋友勸告我不要在氫能研究上花費時間,大多數人認為燃料電池技術并不成熟,氫能還有很長的路要走,還有人認為氫既不安全也不經濟,這個方向沒有前途,或者說發(fā)展燃料電池汽車根本就是“愚蠢的事情”,無非是為了“騙補”。
我不能說自己就沒有過迷茫,只是基于基礎研究比較傾向氫能將是未來能源的重要方向。正是因為想把自己對氫能和燃料電池的理解分享給更多的人,《產業(yè)觀察者》這個平臺甚至放棄了對我來說相對熟悉的機械行業(yè)的評述,我對燃料電池和鋰電做了很多比較分析,幾乎成了一個專注于氫能與燃料電池的產業(yè)觀察平臺。
不過,隨著“碳達峰、碳中和”目標的確定,人們對氫的懷疑在逐漸消退。回想這一過程其實很微妙,似乎不是說氫行不行,而是說氫是否被需要。在“3060”目標下,寶武集團提出力爭2023年實現碳達峰,2035年力爭減碳30%,2050年實現碳中和;河鋼提出2022年實現碳達峰,2025年碳排放較峰值降10%以上,2030年碳排放較峰值下降30%以上,2050年實現碳中和。這意味著煤炭將逐漸退出主體能源。
煤炭的逐漸退出則意味著“可再生能源+氫能”能源體系將承擔更多的行業(yè)使命。目前,占全球能源版圖70%的、120幾個國家宣布本世紀中葉實現碳中和, 美國、歐洲、日本、韓國、中國、印度、俄羅斯等世界主要經濟體都將發(fā)展氫能作為達到碳中和的主要路徑,氫能被各國列入未來的能源體系和新的產業(yè)戰(zhàn)略。
可以預見,碳中和已經在全世界形成一種“人類命運共同體”的環(huán)境共識,也將是未來幾十年經濟發(fā)展的驅動力。
和大部分發(fā)展氫能產業(yè)的國家一樣,我國早期的氫能發(fā)展也是由燃料電池推動的,如皋、佛山、武漢、上海、北京等地地方政府的產業(yè)選擇支持了一批燃料電池科研項目產業(yè)化的推進,包括億華通、新源動力、武漢理工、上海神力在內的燃料電池企業(yè)基本上是“科學家+地方財政”推動的,即使上海汽車、長城汽車、濰柴動力也投入了燃料電池,市場普遍的看法還是認為不過是整車企業(yè)的技術儲備。直到近期中石化、隆基股份等企業(yè)的入局才讓更多的人關注到氫能,并預測氫能也許正在成為趨勢。
今年以來,燃料電池汽車產業(yè)從整車訂單到零部件訂單迅速增加,各種制氫路線紛紛登場,電解槽訂單飽滿,管束車、儲氫瓶客戶甚至擔心供應商無法及時交貨,液氫標準獲批……
而且今年來自終端市場的訂單并不是以公交車為主,更多的訂單來自物流、城市渣土車、環(huán)衛(wèi)車、工礦企業(yè)通行車輛,按照中集安瑞科副總經理楊葆英的說法,“這個市場快得不可思議”。
讓原本懷疑氫能前景的觀望者更加坐不住的是,不僅僅是傳統能源企業(yè)和氣體相關企業(yè)大舉進入氫能領域,就連隆基股份、協鑫能源、陽光電源、金風科技、金晶科技等新能源企業(yè)也紛紛入局氫能產業(yè)。
“碳達峰、碳中和”是關于碳的減法和氫的加法的理想結果,這一個過程伴隨著化石逐漸消退,'可再生能源+氫能“逐漸生長的過程,但2030年和2060年的時間表顯然是要提高能源結構變化的加速度。
4月24日清華大學能源與工程系舉辦了一次關于'碳達峰碳中和能源發(fā)展”的系友論壇,與我們近兩年參加的各種氫能和燃料電池論壇不同的是,代表我國學術界最高水平的學院派的這次校友論壇其實更多展現了清華人在能源清潔化和節(jié)能方面的探索,包括了煤炭的清潔利用,不乏有煤炭工業(yè)領域泰斗級的專家,會上有幾個專家介紹了煤炭清潔利用的項目和煤炭作為基礎能源的意義。
但一個現實的問題是煤炭面臨越來越大的壓力,聯合國秘書長古特雷斯表示:逐步在電力行業(yè)中淘汰煤炭是實現將升溫幅度控制在1.5度以內最重要的一步。到2030年全球發(fā)電領域煤炭用量必須比2010年下降80%,他呼吁經合組織國家承諾到2030年、非經合組織到2040年逐步淘汰煤炭。
在這樣一個有著多種能源技術競爭的體系下,一個強烈的感受是盡管煤炭企業(yè)努力通過清潔利用來留住市場份額,而且短期來看化石能源的賺錢效應可能比可再生能源和氫能更好,但因為趨勢所然,不管化石能源的清潔化做得再好,更多的社會資金還是愿意流入光伏、氫能、電動汽車等新能源領域。
而且傳統能源企業(yè)的資本開支也越來越傾向于新的能源體系,國際市場能源巨頭如殼牌、??松梨?、沙特阿美等能源巨頭已進入氫能,國內中石油、中石化、國投電力等能源企業(yè)更多的資金正在轉向可再生能源。
在查天眼上輸入“燃料電池”可以得到8963個結果,就算投資主體多地布局,每個企業(yè)主體投資2-3家分子公司,也有超過3000家燃料電池相關企業(yè),據氫能俱樂部統計,截止今年3月底,國內44家燃料電池企業(yè)66個生產基地已建成和擬建規(guī)模已經達到27.8萬臺。
數據來源:氫能俱樂部
就像我們進入一個新的領域一般都會尋求與國內外研發(fā)單位和國外專業(yè)企業(yè)的合作一樣,通常關鍵技術的源頭和核心零部件供應商總是屈指可數,但到制造端往往就會冒出很多的實踐者。道理很簡單,研究是投入,生產是產出,沒有太多的人愿意投入,卻有很多人希望有產出。
不過,燃料電池不是一個靜態(tài)的產品形態(tài),而是一個技術指標動態(tài)發(fā)展的動力系統,每個企業(yè)不僅僅競爭規(guī)模,還要競爭系統的性能。因此,這個領域是“投入”不一定就能“產出',但如果想要“產出”還必須要有“投入”。
在燃料電池生態(tài)里,系統的競爭力主要是與應用端整機配套的能力,整車廠可能選擇自建燃料電池系統產線,就國內商用汽車而言,中國重汽、陜重汽屬于濰柴系整車廠,紅旗剛剛發(fā)布了自己的燃料電池產品,東風也投入了燃料電池的研發(fā),宇通參股億華通,乘用車企業(yè)上海汽車和長城汽車在燃料電池上投入了大量的資源,看起來,留給獨立第三方的市場空間并不多,除非系統企業(yè)具備明顯的成本與性能優(yōu)勢,否則即使在初創(chuàng)期獲得了一些補貼,未來如果找不到應用方向將面臨巨大的風險。
質子交換膜、催化劑、碳紙、膜電極等核心零部件對基礎研究和生產工藝是極大的考驗,如果沒有突破性技術能力進入燃料電池上游則是更大的冒險。
以重塑股份、億華通、上海捷氫、新源動力、氫能股份、國鴻氫能、濰柴動力、愛德曼等為主的燃料電池企業(yè)已經積累了相當多的數據,基本上具備了規(guī)?;a的條件。目前,從規(guī)模化、技術進步、零部件國產化幾個角度來看,燃料電池系統成本從20000元/kW以上到現在4000元/kW左右,而且還會持續(xù)下降,從日本和韓國的整車價格來看,未來幾年燃料電池成本下降到與燃油發(fā)動機成本相當是可以期待的。
只是,如果要進入這個領域,需要具有突破性技術的能力和規(guī)?;洜I能力,也就是說你的技術進步和規(guī)模擴張帶來的成本下降的進度需要超過市場成本下降的水平,否則一旦過了補貼期間地方政府的呵護,很快就會被淘汰。
這個行業(yè)的分化有的是因為技術能力,有的是因為運營能力,比如資源不夠會影響企業(yè)的競爭力。到目前,如果沒有核心技術要新建燃料電池系統或核心零部件已經有難度,整車企業(yè)想要新建燃料電池產線不如投資于現有有潛力的企業(yè),而對于擁有技術但缺乏資源整合能力的企業(yè)來說,與其競爭不如合作,可以選擇具有綜合資源的汽車整車或其他終端的企業(yè)實施資源整合。
當氫能已經成為共識,氫能及燃料電池的發(fā)展的瓶頸已經不是早期關于燃料電池汽車的安全性和燃料電池的效率問題了,核心問題是:是否有持續(xù)、穩(wěn)定、安全的氫氣供應?這涉及到氫氣的制備和儲運,低成本的氫氣來源取決于制氫成本和運輸成本。
目前更多的氫氣來源于工業(yè)副產氫或化石能源裂解制氫,但更多的人將注意力集中于綠氫,綠氫的資源不能簡單地以上網電價為基礎來計算成本,而是需要更多的資源整合,比如與光伏、風電企業(yè)合作在綠氫方面可以有更大的成本優(yōu)勢,目前,隆基、協鑫、金風、陽光電源等可再生能源企業(yè)進入制氫環(huán)節(jié)將更有利于推動綠氫的發(fā)展。
資料來源:氫能人
氫氣的運輸也有多種多樣,物理儲氫如高壓運輸最成熟,但效率比較低,一輛20MPa的管束車只能滿足大約20輛車加氫的需求;液氫看起來不錯,但氫氣液化溫度遠遠低于天然氣,液化伴隨著巨大的耗能;管道輸送成本更高。
市場尋求各種技術路線的儲氫方法,除物理方式外,化學儲氫也在探討之中。包括有機液態(tài)儲氫、甲醇制氫、氨制氫等各種技術路線。
總之,就氫能產業(yè)化的條件來看,最大的瓶頸已經不是燃料電池,而是氫氣供應系統?,F在比較熱的PEM制氫,還有液態(tài)儲氫或是甲醇儲氫,都可能有相應的應用場景,不過,這些領域依然存在較多的技術瓶頸,需要突破。
在現階段,氫氣的主要來源是灰氫和藍氫,但行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展必須是綠氫;從儲運方式來看,高壓儲氫從20MPa到30MPa,還可以上升到50MPa,產品標準的提升將是一個逐步的過程。
但從全球范圍和國內的可再生能源資源的分布來看,高壓管束車很難滿足長距離從氫氣生產地到氫氣使用地的經濟性需求,因此當產業(yè)進入規(guī)?;?,液氫和管道輸送也會成為現實的需求。
也就是說,對擁有副產氫、煤炭、天然氣、可再生能源資源和制氫技術的企業(yè)來說進入上游行業(yè)具有一定的優(yōu)勢;氫氣的儲運很大程度上取決技術路線及綜合解決方案,國內外氣體服務企業(yè)具有先天性優(yōu)勢。
進入新興領域的一類是擁有技術的科學家,一類是資源整合的資本家,還有一類是產業(yè)資本。其中科學家的資源可以隨身攜帶,產業(yè)資本通常都基于自身的產業(yè)基礎,這里面風險最大的是資源整合的“資本家”。
中國的鋰離子電池企業(yè)比氫能技術路線早了大約10年,這十年間上千家企業(yè)各種技術路線最后匯聚在一起,目前大約還剩十來家鋰離子電池企業(yè),相關的技術人才并沒有浪費,但更多投資人的資金是血本無歸。
今天的燃料電池行業(yè)已經比較理性,過去那種只要有概念股價就上漲的現象在行業(yè)趨勢更加明朗、產業(yè)生態(tài)更強清晰的情況下已經在逐漸消退。頭部企業(yè)的估值和部分沒有核心競爭力的涉氫上市公司估值已經形成了反差,經歷了光伏、風電、電動汽車的投資人變得愈發(fā)成熟,他們不會盲目追蹤行業(yè)內的那些過客,更看重企業(yè)的核心競爭力和可持續(xù)發(fā)展的能力。
因此,盡管氫能已經形成共識,可以預期未來相當長的時間內政府財政資金和社會資金都將涌入氫能產業(yè)鏈,但由于國家氫能鼓勵政策是“以獎代補”的模式,沒有核心能力的企業(yè)其實套利機會也不大。對于一個需要持續(xù)科研投入的產業(yè)來說,政府的補貼也不宜撒胡椒面,應該集中資源支持具有核心技術和能力的企業(yè)。
當能源屬性從資源變成科技,成本競爭就變得非常重要。對于躍躍欲試的觀望者,要么擁有核心能力,成為某個環(huán)節(jié)的頭部企業(yè),要么就看清楚這個行業(yè)的生態(tài)和競爭格局,做頭部企業(yè)的股東。
當然,氫能和燃料電池產業(yè)鏈非常長,涉及到很多基礎技術,如閥門、傳感器、特種化工材料、氣體壓縮機等都有很多的機會,這些供應能力是需要有基礎研發(fā)的專業(yè)企業(yè)來承擔的,規(guī)模不一定像燃料電池、供氫系統那么大,但很關鍵、也很重要,氫能會給予這些企業(yè)新的應用空間。