2022《環球問策》|王業勤：氫氣應用場景的過去、現在、未來

編者按：日前，國家發展改革委、國家能源局聯合發佈《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035年）》，氫能正式被確立為未來國家能源體系的重要組成部分，成為實現綠色低碳轉型的重要載體。作為戰略性新興產業和未來產業的重點發展方向，氫能將為我國加快能源轉型升級、培育經濟新增長點提供重要戰略選擇。

在此，《環球問策》第一期邀請四川亞聯高科技股份有限公司總經理、全國氫能標準化委員會(SAC/TC 309)委員、中國可再生能源學會氫能專業委員會委員王業勤就“為實現《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》的發展目標，氫能行業將如何佈局？”這一話題進行梳理和建言獻策。

氫氣應用場景的過去、現在、未來

作者：王業勤（四川亞聯高科技股份有限公司總經理、全國氫能標準化委員會(SAC/TC 309)委員、中國可再生能源學會氫能專業委員會委員）

到目前為止，全國已建和在建的加氫站超過 250 座，氫能示範的車輛也超過 10000 輛。能盈利的加氫站或者氫能的全產業鏈在中國幾乎沒有。氫能領域很熱，大家覺得現在的氫能就像十年前的鋰電一樣，隨便怎麼投資今後都有豐厚的回報，一定要先把賽道佔着。因此很盲目：盲目的研發、盲目的投資、盲目的跟風，盲目的自大。氫能發展時間相對緩慢，有部分企業和資本看不見曙光就倒下了，另外氫能的技術更新迭代太快，後浪拍前浪，有可能你的投資就打水漂了。其實在真正的商業模式沒有跑通前，變數太多，需要謹慎行事。

事實上，氫能雖被視為二次綠色能源和減排必經之路，但在交通運輸領域仍然未被大面積應用，歸根結底還在於“貴”字。氫氣在制、儲、運、加等各個環節都很貴。例如目前建設一個加氫站動輒上千萬元，如此大手筆投入可見一斑。

原來的次要原料“氫氣”

氫氣在工業領域應用非常廣泛，在超過 17 個行業會涉及氫氣的使用，但是氫氣基本是配角的地位。大部分的氫氣在生產中都是以公輔工程的角色出現，隨制隨用，中間存儲量並不大，負荷任意調節，在工業領域已經形成自己的體系。氫氣以主要原料為衡量的行業也只有氨、甲醇、乙二醇等少數產品。包括全世界用氫氣量最大的行業:石油煉化行業，氫氣也只是次要原料。

從制氫環節來看，制氫技術主要有6種:煤汽化制氫、天然氣制氫、甲醇重整制氫、氨分解制氫、水電解制氫、工業副產氫回收。

不同的地域會依據當地資源稟賦條件來決定最合理的制氫方式和原料路線。在以往氫氣在工業生產過程中是充當配角的角色，但目前國家在政策和市場的需求，氫氣逐漸充當能源領域的一個主角，因此我們對氫氣和其應用場景需要重新定義和再認識。

其中，儲運氫環節包括:物理法:高壓氣態、低温液態、固態吸附化學法:液態化學法(氨、甲醇、有機液體)、固態化學法(金屬氫化物等) 。

加註環節包括:壓縮、高壓存儲、加註。

總體來看，氫氣的體積能量密度很低，在現實版的氫能應用中，需要費勁周折並且損失了不少的能量。

氫能產業鏈的幾大環節

那麼目前氫能產業鏈包括幾個環節呢？大體來看，氫能產業鏈在交通運輸領域主要三大環節：制氫，儲運及加註，車輛等運輸工具的使用場景。而在能源領域主要有兩大環節：制氫（制合成氣）和發電發熱.

展開講，在制氫領域：6種工藝路線均可以得到合格的氫氣，合理的制氫工藝是根據當地的資源稟賦和基礎能源價格所決定。其中煤制氫是嚴格限制，因為有大量的CO2排放，同時三廢治理也是高投入，三廢排放量也是非常大的。天然氣制氫目前在國內是最經濟的一條線路之一，是中小制氫工廠的首選。甲醇制氫在中國是靈活的制氫方式，也是制氫工廠投資最省的途徑之一。氨分解制氫代表未來綠氫的的一個消納方向，因為無碳排放，因此會被大眾逐漸接受。水電解制氫最為熱門，因為這和風光消納以及碳減排有直接的聯繫，水電解制氫又分為AWE鹼性水電解制氫，這是最經濟的制氫路線，全世界使用最廣泛的制氫線路。AEM固體聚合物陰離子交換膜水電解制氫，剛剛開始起步。PEM質子交換膜水電解制氫，目前風光耦合最適合的制氫方式，但是目前太貴。SOE固體氧化物水電解制氫，能耗最低、最接近理論制，技術難度最高的水電解制氫工藝。工業副產氫回收氫氣需要根據當地的產業分佈有關係，沒有通用性和可複製性，回收的氫氣具有機會成本，因此它是提高氫氣附加值的最好途徑。

在儲運及加註涉及的行業，有氫氣壓縮機，氫氣儲罐，氫氣氣瓶，加氫機，加氫槍等產業相關。

在車輛等運輸工具的使用場景：燃料電池（催化劑、膜電極、雙極板、碳紙、密封材料），燃料電池發動機總成、汽車廠商，氫氣管路等部件總成廠商等環節。

在能源領域的應用有制氫（制合成氣），發電及供熱或者冷熱雙供，涉及燃料電池有固體氧化物燃料電池SOFC，熔融碳酸鹽燃料電池MCFC，磷酸鹽燃料電池PAFC等等。涉及有催化劑、燃料電池、重整器、純化器、發電總集成、產品總成等環節。

氫源成本是難題

氫能代表未來新能源的一個方向，但真正大規模的應用可能還有很長的路要走。有人希望制氫的技術進步能降低生產成本，個人認為，氫氣的成本降低是可能的，但是有限的，因為制氫的技術進步漫長而緩慢。

氫氣是二次能源，是一種能量物質轉化成另一種能量物質，在轉換過程中本身就是一個耗能的過程。而氫氣的生產成本一定是與當地的基礎能源價格正相關。因此要降低氫氣成本的關鍵，一定要降低制氫的原料成本。

在中國的能源體系沒有大的改變前提下，氫氣在交通運輸領域的應用會受到極大的阻礙。

降低氫能成本的方向

目前來看，降低氫氣成本主要有兩個途徑，一是挑選最合適的制氫工藝路線：我國地域廣闊，資源分佈極不均衡，依據當地資源條件來決定最合理的制氫方式和原料路線，在任何一個地方氫氣的價格和當地的基礎能源價格正相關，其中的4種制氫的路線可以組合，例如天然氣制氫和水電解制氫工藝組合。

二是減少儲運環節：正常的儲運費用約佔氫氣成本的25-35%左右，去年某國企在珠三角氫氣的儲運費用約為氫氣總成本的42%。可見減少儲運環節、縮短運輸半徑、開展站內製氫、母站制氫是有效降低氫氣成本最簡單可行的方法。

要注重氫能盈利模式

全球氫能在交通運輸領域應用來看，也只有美國的上市公司普拉格能源公司 Plug 跑通了氫能全產業鏈的盈利模式。普拉格能源公司最先是做燃料電池起家的，後來因為抓住了沃爾瑪等公司在冷鏈物流使用的電動叉車痛點，把“氫能叉車”模式做得很成功，於是從早期虧損，到逐漸減虧，再到現在慢慢盈利，公司的市值也提高了近 20 倍。

從做燃料電池起家，到做燃料電池叉車，到租賃燃料電池叉車服務，到自己建立供氫加氫體系，建設液氫工廠，建設光伏發電場和液氫消納體系，最後Plug 公司自己建設能源體系。最終棋子是必須落在能源領域，這樣才能控制氫氣的成本，否則整個產業鏈最終會卡在氫氣成本的瓶頸上。

參考美國公司這個成功案例，我們在氫能起步階段要儘快找到關鍵和瓶頸並打通氫能整個產業鏈，建立自己的盈利的商業模式和邏輯，找對場景和消費者，才能具有商業意義。

為何説Plug的盈利模式難複製

氫能產業鏈的盈利模式和地域，產業鏈分佈有密切關係，別人成功的經驗只能借鑑，不能複製。在美國成功了，不一定在中國走得通。

Plug公司從做產品到租賃產品提供服務，再到做能源，完成了三級跳。另外美國氫氣的供應鏈以從70年代開始發展，到目前液氫供應體系為主導，有一個完整的液氫的配送體系，而在中國短時間內不可能有完善的液氫供應體系。因此我們不可能複製別人的成功。

氫能佈局應着眼於制氫原料及能源的佈局

中國氫能商業模式還沒跑通，但不代表將來不會通。從美國公司的案例來看，對方在十幾年的時間裏一直堅持在氫能的閉環應用場景中摸着石頭過河，當找到最佳的商業模式後這家公司已經上升為一家能源性質的公司。

氫能產業鏈要成氣候的前提，是需要先解決氫源成本問題，氫源成本則和原料及能源獲取有直 接的關係。希望更多的公司及資本佈局在氫源方面也是對下游的應用起着重要支撐和推動作用。

為了氫能產業能走出自己的盈利商業模式，建議可以考慮由政府、能源集團、資本、大型企業等出面牽頭建立全產業鏈的資源體系整合。包括整個產業鏈的上下游產線佈局、產能匹配、能源供給、政策扶持、應用場景配套等等。

例如在交通運輸領域:不侷限於商用車的應用場景、可以在一定區域範圍開展乘用車、氫能自行車、叉車、分佈式熱電聯供、氫能後備電源。在儲能和風光消納領域:綠氫工廠，綠氨工廠，綠甲醇工廠等全產業鏈進行示範推廣。

氫氣的角色轉變必將帶來人們的思想轉變

氫氣從配角到主角的應用環境和場景發生變化，即從台後走到台前，個人認為，國家的政策、法規、標準、甚至能源體系都要及時、儘快做調整，使用者和管理者的思想需要轉變。作為能源屬性和應用的氫氣應按照能源領域的管理和使用條件做調整。

不僅僅是對交通運輸領域做財政補貼，凡是涉及氫能的應用、減排、能效提高等等新技術新產品均可以納入補貼範疇。例如:分佈式氫能熱電聯供設備、氫能後備電源、氫能叉車、氫能自行車、綠氫工廠，綠氨工廠，綠甲醇工廠等等。

同時，個人認為，用科學的態度和眼光來看待能源領域用氫的物理性質和使用場景，不必過分擔心害怕出問題，出問題只是概率和時間的問題。從工業用氫到商業及民用用氫改變，如何控制事故發生，減小出事故的概率是一個長期的工作。不能為了不出問題按照最嚴苛的技術要求、製造要求、總圖佈置去制定規則、規範及標準，迴避經濟性、實用性等現實問題，因噎廢食。

國內很多人認為，中國的氫能應用走到了世界最前面。我們的車輛數量、加氫站數量、加氫站的規模等都很快會在世界排第一。確實了不起，但是我不認為我們的產品是最先進的、我們的投資是最省的、我們的加氫站和制氫工廠的佔地不是最小、最優的。筆者從 2013 年-2019年期間，去過多個國家、多個加氫站參觀、考察、調研。並多次體驗氫能汽車駕乘及加氫站加註感受。同時注意到海外的加氫站和國內的加氫站在總圖佈置上的差距甚大，國內在加氫站(制氫站)標準規範的改進空間較大，切忌夜郎自大。