2021年，《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中，氫能與類腦智能、量子信息、基因技術、未來網絡、深海空天開發等前沿科技一起，被共同規劃為“未來產業”。多個省市相繼在各自的“十四五”規劃中提出發展氫能產業，資本市場上氫能源概念股受到追捧。
氫能的發展前景及路徑，可以從科學邏輯、工程技術邏輯和商業邏輯三個方面來分析：基于科學邏輯的氫能前景無限且尚無替代品，其工程技術進步的速度會降低產品的成本，進而決定氫能商業化的場景和進度。
科學邏輯：氫能無可替代
我國要在2060年實現碳中和目標，意味著未來能源的生產和使用方式會發生重大變革。在供給側，可再生能源會成為主流，其他能源成為補充;在需求側，主流的能源消費方式會向電氣化轉變。
氫能在科學上是沒有問題的。它零污染、能量高、資源豐富、用途廣泛，一些觀點甚至稱其為“終極能源”。
嚴格來說，氫是二次能源，它是能源的載體和化學工業的原料。傳統的化石能源時代，是煤炭、石油、天然氣等化石能源產生電能并同時作為工業的原料;可再生能源時代，這個順序要倒過來，是用電能生產氫氣作為能源，同時氫成為過程工業深度脫碳的原料。氫和電都是能源的載體，未來社會應該是一個氫電混合的社會，宜電則電、宜氫則氫，不適宜直接用電的領域，則是電能到氫(化學能)再到電能或直接作為工業的原料。
氫能的科學性在于，它可以解決當下我們面臨的可再生能源使用的時空錯配問題。能源使用的時空轉換目前通過兩種方式解決：電網傳輸和儲能。
就現在的大規模儲能方式而言，空氣儲能還沒有實現大規模化，抽水蓄能受資源條件的限制，無法在風力或者光照條件好的可再生能源集中區域配備。現在看，以新能源為主體的新型電力系統，聯接的上游是可再生能源發電，聯接的下游則是分布式的電氣化應用場景，現有的體系顯然不能滿足未來發展的需求。新的能源傳輸網絡應是宜電則電、宜氫則氫，靠著空中電網和地上管網的融合，來解決當前能源供能端和用能端的時空不匹配問題。
鋰電池的本質是儲能裝置，氫燃料電池則是發電裝置。氫燃料電池技術進步很快，有許多鋰電池無法企及的優點。
一是能量密度。對交通工具而言，能量密度越高越好，但即使是固態鋰電池，其能量密度要實現500瓦時/千克也是極困難的，遠低于汽柴油的能量密度;而氫能的質量能量密度遠高于汽柴油的指標。
二是續航里程。乘用車使用時間相對少，對充電的及時性要求不高，所以鋰電池最先在乘用車領域推廣;但商用車的用途決定了它對充電的及時性和能量密度要求很高，目前鋰電池無法解決這個瓶頸，特別是對于中遠程、中重型卡車以及大功率的船舶等商用運載工具，理論上得依靠氫燃料電池來填補。
三是規模成本。鋰電池使用了鋰等有限礦產資源，這就決定了其在規模小的時候，成本還可控制，規模越大則受資源限制可能成本越高;氫燃料電池所用材料除鉑催化劑外均是普通的金屬和非金屬材料，而鉑催化劑并不消耗且回收方便，規模越大成本越低，在這方面相對鋰電池優勢明顯。
理論上，氫能是一種完美能源，它的發展受三方面影響：一是化石能源價格，二是碳排放價格，三是氫能技術進步。
商業邏輯：會先在交通領域突破
氣候變化對能源轉型的急迫性要求，以及政策支持和補貼，使氫能發展明顯提速。但補貼只是政府的短期行為，而非氫能產業長久發展之計。氫能要最終發展起來，還得走市場化路線，解鎖更多的應用場景。
世界范圍內，氫能的大規模商業化還是一片“無人區”。2022年乃至整個“十四五”期間，氫能還處在從0到1的過程，需要構建以應用場景為核心的氫能產業發展生態。
氫能的生態構建可以概括為“1+3”。“1”即一個氫供應鏈，包含制氫、儲氫、運氫和加氫四部分。“3”即三個應用場景：第一是交通，即氫能在交通領域的應用;第二是工業，即氫產品的深加工，包括合成氨、綠氫煉鋼、綠氫石化、二氧化碳捕集等;第三是建筑，以分布式能源為主體。
一個新事物的產生，初期的價格通常較高，這就意味著它首先要應用在價值高的領域。就三大應用場景而言，交通領域對氫氣的價格敏感度最低，其次是工業，最后是建筑領域。縱觀歷史，我們也發現能源變革一般會先發生在交通領域。“氫進萬家”科技示范工程是氫能在建筑領域的應用，需要氫價格很低的時候才有商業化前景，其只能是個示范，當前尚無法大面積推廣。
綜合所有的應用場景，結合氫燃料電池相對于鋰電池的優勢，商用車是最容易被突破的。氫燃料電池汽車具有行駛里程長、燃料加注時間短、能量密度高、耐低溫等優勢，這就意味著中遠程、中重型卡車會是氫燃料電池首先使用的對象。目前可以看到的兩個最有前景的應用：一是冷鏈物流車，二是重卡。
成本是商業化推廣的關鍵。目前氫燃料電池電堆的商業成本在250美元/千瓦左右，若年生產規模從千臺級擴張到10萬臺級，則成本可降至60美元/千瓦，就能與現在的柴油機和汽油機進行全面競爭。
除了是能源載體，氫還是工業應用原料，非能源用途的氫比能源用途的氫使用量更多，使用范圍也更廣。氫的工業原料屬性會拉動綠氫技術進步。此前，綠氫相對藍氫和灰氫，沒有價格優勢，但碳市場的建立加速了氫的商業化進程，碳價格的加持，加上制氫技術的進步和可再生能源成本的進一步降低，綠氫的成本優勢未來會非常明顯。
綜合而言，“十四五”時期，氫能的應用場景主要是交通燃料和工業原料。交通應用場景驅動燃料電池技術的進步，綠氫作為工業原料的使用驅動綠氫技術的進步，抓好這兩點，中國的氫能就有希望。
工程技術邏輯：決定商業化進程和時機
氫能產業的發展邏輯：技術突破會推動應用場景的商業化，隨著規模擴大成本逐漸降低，繼而解鎖更多的應用場景帶動技術進步，如此循環，推動產業良性發展。
工程技術是關鍵，是科學邏輯和商業邏輯的鏈接，它決定了當下從業者該做什么、不該做什么。這是個時機問題，做早了成先烈，做晚了就變成追趕者。目前來講，氫能領域的工程技術創新應聚焦在一個系統八個零部件和以電解槽為核心的綠氫生產成套裝備上。
氫能推動交通領域變革的核心是氫燃料電池。氫燃料電池要實現商業化應用，涉及幾個關鍵問題：電池壽命的提高、效率的提升，以及一個系統八個零部件產業鏈的建立。
這幾個問題是氫能“十四五”發展必須要解決的問題，唯有此，氫能在交通領域的應用場景才能真正做起來。要達到商業化應用的要求，對工程技術而言，提高電池壽命的難度最低，效率次之，產業鏈的構建最難也最關鍵。
科學理論講的是可能性和預期。理論而言，氫燃料電池效率是百分之百。現在車用燃料電池發電效率多為55%，與柴油機和汽油機相比尚不具備競爭力。待到發電效率達到70%乃至80%，氫燃料電池的競爭力會大幅提升。這個過程就是工程技術上的突破。
一個系統八個零部件產業鏈長而復雜，質量體系是車規級的要求，難度最大。一個系統即氫燃料電池動力系統，八個零部件即電堆、膜電極、質子交換膜、碳紙、催化劑、雙極板、氫氣循環系統、空氣壓縮機。目前國內的一個系統八個零部件整體質量尚不穩定，可靠度不高，服務還比較耗時，距離成熟的產業鏈還有相當大的差距。
一個系統八個零部件產業鏈，越靠近上游，技術差距越明顯，尤其是催化劑、氣體擴散層及質子交換膜這三大核心材料。質子交換膜一旦發生改變，下游的零部件都需要跟著做調整，且質子交換膜現在基本依靠進口。三大核心材料也是降成本的關鍵，膜電極的成本占電堆成本的60%以上，而催化劑、氣體擴散層、質子交換膜三大核心材料占膜電極的60%以上。
如何迅速形成、攻破一個系統八個零部件產業鏈，把系統成本快速降下來，是推動氫能發展的核心。
現在國家提出要“加快形成以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局”，打造氫燃料電池一個系統八個零部件的產業鏈，可以加強對外合作，借助國際前沿的技術力量，尤其是在三大核心材料方面。
氫氣價格和整車價格共同構成了解決方案的成本，當下我們可以使用藍氫甚至灰氫讓交通應用場景運轉起來，促進氫燃料電池產業的發展。但沒有最終綠氫的使用，氫能產業也就失去了初心和發展的源動力，因此可再生能源和水電解一體化的綠氫生產成套裝備也不可或缺，要重點發展和支持。
我們過去的很多產業都是從低端制造業到高端制造業，再到自主創新，發展路徑基本是從供應鏈崛起，質量提升后進入價值鏈，最后嘗試進入創新鏈。氫能產業還是一片“無人區”，其發展路徑會是先有創新鏈，再產生價值鏈，最后形成供應鏈。創新就意味著挑戰和不確定性，氫能產業要在不確定性中把握確定性。
從目前中美商貿關系看，我們被制裁的領域主要集中在高端制造業，對應的是價值鏈。我們現在說的“卡脖子”，是指技術落后、價值鏈這個環節被卡住了，歸根到底還是科學水平沒跟上。解決“卡脖子”難題，關鍵是要解決“卡腦子”問題，也就是要打造創新鏈。國家間的競爭，還是要依賴創新鏈，重要的是“腦子”不要被人卡住。創新鏈對應的是人才，核心還是在教育，要通過教育把基礎研究能力搞上去。氫能產業要發展，同其他產業一樣，有賴于基礎研究的支撐。
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