“碳達(dá)峰、碳中和”的橫空出世，燃爆了光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)了鋰電池產(chǎn)業(yè)大躍進(jìn)，打響了儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)進(jìn)擊戰(zhàn)，催生了氫能發(fā)展新潮流。目前來看，光伏發(fā)電和鋰電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展較為成熟，我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)也都處于全球領(lǐng)先地位，涌現(xiàn)出了寧德時(shí)代、比亞迪、隆基股份、陽光能源等一大批全球龍頭企業(yè)；儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)受新能源發(fā)展后平滑波動(dòng)需求和鋰電池技術(shù)不斷進(jìn)步的雙重刺激，受到市場(chǎng)的高度關(guān)注，成為了前一階段最熱門的投資賽道。反觀氫能產(chǎn)業(yè)，雖然有21世紀(jì)終極能源的美譽(yù)，但總體還處于培育期和探索期，尚未形成一定的體量，核心技術(shù)也不夠成熟。但在新能源逐步替代化石能源的大進(jìn)程中，氫能具有自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，也必然會(huì)起到舉足輕重的作用，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間也非常廣闊。根據(jù)國際氫能委員會(huì)預(yù)計(jì)，到 2050 年，氫能將承擔(dān)全球 18%的能源終端需求，創(chuàng)造超過 2.5 萬億美元的市場(chǎng)價(jià)值，燃料電池汽車將占據(jù)全球車輛的 20%-25%，屆時(shí)將成為與汽油、柴油并列的終端能源體系消費(fèi)主體。而根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì)，2050 年氫能在中國終端能源體系中占比至少達(dá)到 10%，氫氣需求量接近 6000 萬噸，其中交通運(yùn)輸領(lǐng)域用氫 2458萬噸，約占該領(lǐng)域用能比例 19%，燃料電池車產(chǎn)量達(dá)到 520 萬輛/年。
那么，什么是氫能？首先，我們需要區(qū)分一個(gè)概念，一次能源和二次能源。一次能源是指天然能源，即大自然中本身存在的能源，包括煤炭、石油、天然氣等；二次能源是指一次能源經(jīng)過加工后形成的能源形態(tài)，如煤炭加工形成的焦炭、石油加工形成的汽油和柴油、煤炭發(fā)電形成的電能等，是我們?nèi)粘Ｉ钪懈菀捉佑|和使用的能源。氫能是典型的二次能源，需要通過各種途徑，從一次能源轉(zhuǎn)化而來。根據(jù)轉(zhuǎn)化方式的不同，氫能又分為灰氫、藍(lán)氫和綠氫。其中，灰氫是以煤炭等化石能源為原料提取的氫氣；藍(lán)氫是以煤炭等化石能源為原料提取氫氣，但會(huì)輔之于碳捕捉、儲(chǔ)存等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更為低碳的制氫；綠氫則是以光伏、風(fēng)電風(fēng)清潔能源為原料，通過電解水提取氫氣，可以稱之為零碳?xì)錃?。從目前我國的市?chǎng)規(guī)模來看，灰氫占據(jù)了絕大部分市場(chǎng)，其中煤制氫占比達(dá)62%，天然氣制氫達(dá)19%，電解水制氫只占1%，工業(yè)副產(chǎn)制氫占18%。可見，目前氫能并不屬于清潔能源，而更多的是通過消耗大量化石能源、產(chǎn)生大量二氧化碳而實(shí)現(xiàn)制氫，對(duì)能源的消耗和環(huán)境的污染并不低于直接用火電、汽油等能源，因此對(duì)于雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的促進(jìn)作用有限。要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模運(yùn)用，就必須大力發(fā)展藍(lán)氫和綠氫，特別是綠氫。
從運(yùn)用領(lǐng)域來看，目前的氫能利用以原料為主、燃料為輔，主要運(yùn)用于原料工業(yè)領(lǐng)域，其中生產(chǎn)合成氨用氫占比37%，甲醇用氫占比19%，煉油用氫10%，直接燃燒占比15%，其他用途占比19%。可以說，目前的氫能更多的是作為化學(xué)品的中間產(chǎn)品，用在氫燃料汽車、儲(chǔ)能等新興領(lǐng)域的體量非常小。
氫能作為一種未來重要的清潔能源，本質(zhì)其實(shí)是一種更高密度的電能存儲(chǔ)介質(zhì)，核心優(yōu)勢(shì)在于能量密度高，能量轉(zhuǎn)換效率目前約在50%-60%，能量密度遠(yuǎn)高于以能量密度相對(duì)較高而被高端電動(dòng)車廣泛使用的三元鋰電池，非常適用于大栽重、長距離的商用車場(chǎng)景，假設(shè)在車輛總質(zhì)量49噸、續(xù)航800公里需求下，三元鋰電需要裝載約3立方米體積、11噸重的3000kwh電池，充電時(shí)間更是會(huì)長達(dá)數(shù)十個(gè)小時(shí)，而氫燃料電池只需2立方米，有效載重可提升50%以上，加注時(shí)長接近于傳統(tǒng)加油。
那么，當(dāng)前發(fā)展氫能尤其是綠氫，主要有哪些問題和障礙呢？一是氫儲(chǔ)運(yùn)難度大、成本高，運(yùn)輸過程耗損多，對(duì)儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的要求高。特別是制氫所需的火電或新能源一般分布在西部和北方為主，而未來用氫更多的是在東部和南方，氫能的儲(chǔ)運(yùn)是卡脖子的重要一環(huán)，而目前尚未出現(xiàn)性價(jià)比高、技術(shù)成熟的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，制約了氫能的進(jìn)一步發(fā)展；二是制氫成本高。目前中國的氫主要來自煉焦的工業(yè)副產(chǎn)氫，每年僅800萬噸，未來最可行的大規(guī)模制氫方式，是通過光伏發(fā)電后電解水制氫，才能滿足雙碳目標(biāo)達(dá)成的需求，但目前通過光伏發(fā)電后電解水制氫的成本相對(duì)較高，與直接使用汽油或鋰電池相比，還不具備性價(jià)比。三是氫燃料電池和氫燃料電池汽車的技術(shù)還不夠成熟，氫燃料電池單電堆功率何時(shí)需做到240kw以上，才能在享受補(bǔ)貼后具備經(jīng)濟(jì)性。四是相關(guān)配套基礎(chǔ)設(shè)施不健全，與鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)發(fā)展較為成熟相比，氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈還處于建設(shè)初期，包括儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施、加氣站等，距離形成成熟的市場(chǎng)還有很長的路要走。
但無論如何，氫能作為未來清潔能源的重要形式，成長道路雖然還很漫長，但發(fā)展空間非常廣闊，值得長期跟蹤研究和介入投資，其中最值得關(guān)注的細(xì)分賽道是電堆。從氫能源商用車的成本構(gòu)成來看，燃料電池系統(tǒng)作為核心部件，在整車成本占比超過60%，而其中主要成本又在于電堆，電池電堆占電池系統(tǒng)成本超60%，在整車成本中占比近40%。進(jìn)一步細(xì)分
電堆成本構(gòu)成，膜電極和雙極板分別占比77%和23%。因此，氫能行業(yè)市場(chǎng)爆發(fā)后，電堆及燃料電池系統(tǒng)廠商將成為最大贏家，占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但令人遺憾的是，氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的核心零部件技術(shù)國外處于顯著的領(lǐng)先地位，國內(nèi)廠家在部分零部件產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了一定突破。
1.電堆：目前國外可以單獨(dú)供應(yīng)車用燃料電池電堆的知名企業(yè)主要有加拿大的Ballard和Hydrogenics，歐洲和美國正在運(yùn)營的燃料電池公交車絕大多數(shù)采用這兩家公司的石墨板電堆產(chǎn)品。
2. 雙極板材料：目前主要是石墨雙極板和金屬雙極板，國內(nèi)石墨雙極板已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化；金屬雙極板國內(nèi)大部分公司還處于研發(fā)試制階段，愛德曼公司在金屬雙極板方面實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破。
3. 膜電極：電堆的核心，類似于電腦里的CPU，決定了電堆性能、壽命和成本的上限。國產(chǎn)膜電極性能與國際水平接近，但專業(yè)特性上（例如鉑載量、啟停、冷啟動(dòng)、抗反極等）與國際水平還有一定差距。國內(nèi)領(lǐng)先公司愛德曼自主研發(fā)工裝模具、專用設(shè)備及專用生產(chǎn)線，已具備產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力。
4. 催化劑：是燃料電池的關(guān)鍵材料之一，直接決定成本高低。目前燃料電池中常用催化劑是Pt/C，國內(nèi)有貴研鉑業(yè)，武漢喜馬拉雅，中科中創(chuàng)、蘇州擎動(dòng)動(dòng)力、昆山桑萊特、愛德曼等公司生產(chǎn)，其中愛德曼已自主掌握膜電極制造工藝與催化劑漿料配方，具備極大靈活性與成本優(yōu)勢(shì)。
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