作為二次能源的重要載體，是電力還是氫能的選擇似乎很早就有定論。究竟是電力會(huì)持續(xù)看漲，還是氫能會(huì)遠(yuǎn)期爆發(fā)？仍然存在變數(shù)，而隨著多家上市公司紛紛布局，技術(shù)進(jìn)步至關(guān)重要，將為行業(yè)商業(yè)化提速帶來(lái)?xiàng)l件。
提到新能源汽車，很多人的第一反應(yīng)是鋰電池車。當(dāng)前市場(chǎng)上大規(guī)模商用的也是以鋰電為動(dòng)力的純電動(dòng)車。
事實(shí)上，新能源汽車動(dòng)力中，氫燃料車的優(yōu)點(diǎn)更為明顯，它突破了三元電池的能量密度限制，具有能量密度高、續(xù)航里程長(zhǎng)、零排放且無(wú)廢電池二次污染等特點(diǎn)，被稱為“動(dòng)力電池的終極解決方案“。
一個(gè)世紀(jì)的差距
電力發(fā)明和應(yīng)用始于19世紀(jì)70年代，由此掀起了第二次工業(yè)化高潮，20世紀(jì)以來(lái)出現(xiàn)的大規(guī)模電力系統(tǒng)是人類現(xiàn)代化進(jìn)程中最重要的成就之一。
目前電力在工業(yè)部門(mén)能源消費(fèi)占比約為40%、建筑部門(mén)約為50%、交通部門(mén)約為5%，是主力能源之一，電能比（一次能源中用于發(fā)電的比例）平均接近40%，全球發(fā)電量已經(jīng)超過(guò)23萬(wàn)億千瓦時(shí)，輸電線路總長(zhǎng)度超過(guò)百萬(wàn)公里，是當(dāng)之無(wú)愧的主要能源載體。
考慮到能源基礎(chǔ)設(shè)施的鎖定效應(yīng)和生命周期，要從根本上撼動(dòng)電力的主載地位，從當(dāng)前相當(dāng)一段時(shí)期看，幾乎是不可能的。
對(duì)氫能源的關(guān)注要追溯到20世紀(jì)70年代的石油能源危機(jī)時(shí)期，氫能主要來(lái)源是水，是地球上最為豐富的資源，既可用于道路、航空、航海、航天等移動(dòng)源動(dòng)力，又可用于分布式場(chǎng)合，固、液、氣態(tài)都可儲(chǔ)存，曾被認(rèn)為是短期內(nèi)最好的交通替代能源，也是長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略能源。
美國(guó)在2003年曾發(fā)起氫能源計(jì)劃，澳大利亞、巴西、加拿大、中國(guó)、歐盟、意大利、英國(guó)、冰島、挪威、德國(guó)、法國(guó)、俄羅斯、日本、韓國(guó)、印度等都參與過(guò)氫經(jīng)濟(jì)的國(guó)際合作，但隨后即偃旗息鼓。
目前全球處于運(yùn)行之中加氫站總數(shù)不過(guò)百座，氫能產(chǎn)量約為1億立方米/天，輸送管道僅約3千公里的。氫能的發(fā)展目前僅僅只能看做是儲(chǔ)備技術(shù)路線，唯一存在突破的可能是在電力消費(fèi)占比還比較低的交通部門(mén)。
成本是短期制約因素
隨著近年來(lái)全球應(yīng)對(duì)氣候變化、節(jié)能減排、發(fā)展轉(zhuǎn)型等變化，非化石能源消費(fèi)占比持續(xù)提升，而這些能源的利用方式大體上都是發(fā)電，從而也推動(dòng)全經(jīng)濟(jì)范圍整體電氣化水平的提升。
如果說(shuō)前十年還看不出交通部門(mén)的能源結(jié)構(gòu)演化趨勢(shì)，目前看電氣化、智能化、信息化的端倪初露，在鐵路運(yùn)輸中電力牽引已經(jīng)替代內(nèi)燃牽引成為主導(dǎo)方式，中國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、日本、法國(guó)等電氣化鐵路里程占比已經(jīng)超過(guò)50%。
其次在新能源汽車銷售方面，純電動(dòng)車型銷量比例超過(guò)七成、混合動(dòng)力車型約占三成，在補(bǔ)貼和政策傾斜的作用下，電動(dòng)汽車一枝獨(dú)秀，正在逐漸蠶食傳統(tǒng)汽柴油內(nèi)燃車的增量市場(chǎng)。
但是近年來(lái)日本頻頻發(fā)布?xì)淠芷嚨某晒?，三分鐘可加滿高壓儲(chǔ)氫罐并可實(shí)現(xiàn)700公里以上的續(xù)航里程，同時(shí)還能進(jìn)入量產(chǎn)，還是相當(dāng)誘人的。
對(duì)于行業(yè)人士而言，氫燃料電池技術(shù)并不算新鮮，堪稱行業(yè)“舊愛(ài)”。它的發(fā)展其實(shí)比鋰電池要早。
氫燃料汽車分為兩類，一類是燃?xì)淦嚕恍枰獙?duì)現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)稍加改進(jìn)，就可以直接燃燒氫氣，憑借氫氣高出汽油三倍的熱值；第二類則采用氫燃料電池的，與現(xiàn)有純電動(dòng)車結(jié)構(gòu)類似，使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車，相比普通電動(dòng)車，氫燃料的優(yōu)勢(shì)在于續(xù)航里程更長(zhǎng)，加氫時(shí)長(zhǎng)預(yù)期僅需3-5分鐘。
但目前制氫的工藝路線主要包括天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化、石油蒸汽轉(zhuǎn)化、甲醇裂解、液氨裂解、水電解、煤炭氣化等，氫能的市場(chǎng)價(jià)格約為3-6美元/千克，百公里成本約為5-10美元，約為電動(dòng)汽車的3-10倍左右。
目前，日、美、德等均在發(fā)展氫燃料汽車產(chǎn)業(yè)，美國(guó)加利福尼亞州被認(rèn)為全球氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展最好的區(qū)域之一。美國(guó)能源部曾列出全國(guó)的氫燃料公共加注站，其中超過(guò)90%的加氫站位于加利福尼亞州境內(nèi)。但是現(xiàn)階段加州已經(jīng)有數(shù)百輛氫能源汽車，加氫站建設(shè)基本滿足車輛州內(nèi)行駛?cè)剂涎a(bǔ)充需要。
氫氣管道的造價(jià)約65萬(wàn)-225萬(wàn)美元/公里(直徑長(zhǎng)度1-4米)，天然氣管道的造價(jià)約30萬(wàn)-130萬(wàn)美元/公里，電網(wǎng)的造價(jià)按輸電電壓、回路不同約為20-450萬(wàn)美元/公里，800-1100的特高壓平均輸電成本僅為2-4分/千公里。
即使考慮充電站、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，從成本上看，電力在交通部門(mén)仍然優(yōu)于氫能。氫能要實(shí)現(xiàn)規(guī)模擴(kuò)張，從技術(shù)到系統(tǒng)仍需要大的突破。
國(guó)內(nèi)外氫能發(fā)展歷程
包括我國(guó)在內(nèi)，世界許多國(guó)家都將氫能作為戰(zhàn)略性能源來(lái)發(fā)展。由于其具有零污染、高效率、來(lái)源豐富、用途廣泛等優(yōu)勢(shì)，備受環(huán)境污染困擾的諸多國(guó)家都將氫能視為“未來(lái)能源”。
國(guó)外氫能發(fā)展早且重視布局，早在20世紀(jì)70年代，世界上許多國(guó)家和地區(qū)就廣泛開(kāi)展了氫能研究。
2003年，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)小布什就在美國(guó)發(fā)起過(guò)“自由車倡議”，其重點(diǎn)即為資助汽車氫動(dòng)力領(lǐng)域的研究與實(shí)踐，為美國(guó)能源尋找新的替代品。
然而，由于氫能利用的成本較高等因素，以美國(guó)、日本等為代表的國(guó)家“氫能計(jì)劃”曾一度被擱置，隨著石油、煤炭等一次能源的儲(chǔ)量逐漸減少導(dǎo)致能源緊缺，各國(guó)構(gòu)建“氫能社會(huì)”的愿景才在2014年被重拾。
當(dāng)今，氫能源的全球最為積極的推動(dòng)者非日本莫屬。早在2014年，日本的資源能源廳就發(fā)布了《氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖》，為氫能發(fā)展制定了“三步走”計(jì)劃，并提出到2030年，日本的氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)要達(dá)到1萬(wàn)億日元（約合88億美元）的規(guī)模。
值得一提的是，日本政府提出要建設(shè)“氫能社會(huì)”，更要將2020年的東京奧運(yùn)會(huì)打造成一場(chǎng)氫能盛事。屆時(shí)，運(yùn)動(dòng)員和觀眾來(lái)往于各奧運(yùn)場(chǎng)館將乘坐最新的氫能源公交車。
雖然美國(guó)沒(méi)日本那么狂熱，但也是氫能的積極建設(shè)者。在2015年底，美國(guó)從國(guó)家層面開(kāi)啟了新的氫能計(jì)劃，美國(guó)能源局向國(guó)會(huì)提交了《2015年美國(guó)燃料電池和氫能技術(shù)發(fā)展報(bào)告》，分析預(yù)測(cè)了未來(lái)氫能市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿?，并決定投資3000萬(wàn)美元用于發(fā)展先進(jìn)氫能與燃料電池技術(shù)。
從市場(chǎng)實(shí)踐層面來(lái)看，汽車產(chǎn)業(yè)成為全球氫能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的“領(lǐng)頭羊”。日本領(lǐng)軍車企豐田研發(fā)的“未來(lái)”氫能源轎車已經(jīng)于2014年年末在日本上市，引起一時(shí)轟動(dòng)。而本田和日產(chǎn)也在分別研發(fā)各自的氫能轎車。
綜上，氫能的研發(fā)在國(guó)外的熱度極高，對(duì)氫能源汽車的市場(chǎng)應(yīng)用也是處于領(lǐng)先狀態(tài)。在我國(guó)聽(tīng)到氫能源汽車的消息似乎很少？難道我國(guó)對(duì)氫能研究和應(yīng)用并不重視？
我國(guó)氫能研究也不甘落后。其實(shí)在氫能領(lǐng)域開(kāi)發(fā)利用方面，中國(guó)也不甘落后。在2006年至2013年期間，福田汽車與清華大學(xué)等單位涉足氫燃料電池客車的研發(fā)，并攜手億華通共同研發(fā)氫燃料電池物流車。到2014年，福田就生產(chǎn)出了5輛12米長(zhǎng)的氫燃料電池客車。
現(xiàn)如今，福田汽車已成立歐輝、歐馬可氫燃料電池汽車生產(chǎn)基地，形成了涵蓋氫燃料電池客車研發(fā)、制造、燃料供給等各環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。而作為國(guó)內(nèi)的前緣科技排頭兵的廣東省，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已具備了“制氫-儲(chǔ)氫-運(yùn)氫-加氫-氫氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)-整車示范運(yùn)行”全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)儲(chǔ)備和試點(diǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
可以看出，在氫能研究方面，我國(guó)高等院校和研究所也不甘落后，在氫能的應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)的福田氫能源客車也備受國(guó)外高校和領(lǐng)導(dǎo)人物青睞。
總體而言，國(guó)內(nèi)外氫能的研究和應(yīng)用雖然有所差異，但基本同步。氫能源的發(fā)展過(guò)程也是在穩(wěn)步提升，逐漸在新能源汽車上開(kāi)始嘗試應(yīng)用?；蛟S不久將來(lái)將會(huì)有更多的新能源汽車搭載氫動(dòng)力。甚至有人認(rèn)為氫動(dòng)力將替代鋰電成為新一代的“能源之星”。
真理掌握在誰(shuí)手里
氫能的技術(shù)路線之爭(zhēng)最引起國(guó)人關(guān)注的主要在于鄰國(guó)日本，日政府正聯(lián)手其國(guó)內(nèi)幾家最大的制造企業(yè)，竭力打造所謂的“氫能社會(huì)”，奪人眼球的“2020年氫能奧運(yùn)”、即將上市的“未來(lái)氫能汽車”以及“氫能住宅”，對(duì)氫能的補(bǔ)貼也大大高于電動(dòng)汽車。
但氫能來(lái)源仍然是問(wèn)題，“核能+海水”、“澳煤進(jìn)口”制氫的路線并不為人所看好。而技術(shù)的推廣還與應(yīng)用規(guī)模有關(guān)，日車企在全球有較高的市場(chǎng)占有率，對(duì)推動(dòng)氫能汽車發(fā)展有基礎(chǔ)，但也面臨與電動(dòng)汽車一樣的基礎(chǔ)設(shè)施和成本的挑戰(zhàn)，合理的建設(shè)成本、創(chuàng)新的商業(yè)模式還是前提條件。
氫燃料電池車的最大優(yōu)勢(shì)在于續(xù)航能力完全可與燃油車相媲美，但從目前的市場(chǎng)力量對(duì)比看，很難說(shuō)不出現(xiàn)贏者通吃的局面，屆時(shí)付出慘重代價(jià)的可能就是少數(shù)派路線。
電力的最大優(yōu)勢(shì)還在于可以自由互聯(lián)，并自帶信息屬性，與數(shù)字同質(zhì)同源，這恐怕是氫能無(wú)可比擬的。但在分布式、儲(chǔ)能等領(lǐng)域，氫燃料電池還可以與電力攜手，共同形成一個(gè)新的能源網(wǎng)絡(luò)。
德國(guó)Brandenburg不久前建成了世界上第一座用氫能作為電力存儲(chǔ)中介的混合能源電站，這項(xiàng)技術(shù)能夠高效地將當(dāng)?shù)剡^(guò)剩的風(fēng)能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫能，并利用現(xiàn)有的天然氣設(shè)施進(jìn)行長(zhǎng)期儲(chǔ)存，在需要時(shí)重新轉(zhuǎn)化為電能。
“化電為氫”的嘗試可能為紓解長(zhǎng)期電力存儲(chǔ)和遠(yuǎn)距離輸送的瓶頸提供一種新的思路。只有突破能源存儲(chǔ)這一大難題，一個(gè)嶄新的可再生電力時(shí)代才有可能盡快到來(lái)。氫能源和可控核聚變技術(shù)一樣，都是人類的夢(mèng)想。
主載之爭(zhēng)可能并不太重要，更為長(zhǎng)久的判斷現(xiàn)在還為時(shí)過(guò)早，真正重要的還是彼此形成能源革命的合力，共同來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)更好的世界。
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