作者/星空下的烤包子

编辑/菠菜的星空

排版/星空下的小鱼

18世纪60年代，化学家亨利·卡文迪许发现氢元素，氢气和氧气燃烧生成水，化学家拉瓦锡根据这一性质将该元素命名为 “hydrogenium”（“生成水的物质”之意，“hydro”是“水”，“gen”是“生成”）。氢成为元素周期表中的首位即最轻的元素。

经过了两个多世纪的发展，氢气作为一种重要的二次能源，热值高（是同质量焦炭、汽油等化石燃料的3-4倍）、应用场景丰富，已经成为了全球未来清洁能源的可能解决方案。

对于氢能产业的支持政策近些年密集出台，涉及氢能的制备、储运、加注、氢燃料电池等多个产业链环节，让氢能产业插上了快速腾飞的翅膀。也正式将氢能列入重点发展的方向之一: “在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业”。至此，全国各地近些年也掀起了一波氢能的发展热潮。将时间倒退十年，氢能的今天，像不像新能源（锂电池）车的昨天？

图片来源：公开信息整理

一.氢从哪来？

当前我国也已成为世界第一大制氢国。2030年我国氢气的年需求量将增长至3715吨，2060年将增加至1.3亿吨，增长潜力非常可观，预计到2050年，氢能全产业链年产值有望达到12万亿，又一个万亿级市场，你心不心动呢？

氢在自然界中主要以单原子形态和等离子态存在。根据氢气的原料不同，主要分为五种技术路线：氯碱工业副产氢、电解水制氢、化工原料制氢、石化资源制氢和新型制氢方法等。制氢成本从低到高为：煤气化<天然气<甲醇<水电解。电解水制氢目前仍是最昂贵的一种途径，但也是最符合当今绿色能源发展主题的一种，因此也被称为“绿氢”。

图片来源：海通国际

目前国内国际是的氢气主要是通过什么方式制取的呢？国际上目前制氢的首选还是天然气制氢，占到全球的48%。为什么？成本，成本，还是成本。而反观国内，我国的能源结构是“多煤少油缺气”，据报道，我国煤储量1.6万亿吨，人均拥有煤量超过1000吨。所以国内煤制氢的占比高达64%，其次为工业副产品制氢（21%），电解水作为最绿色的一种制氢方式，目前占比仅为1%。

图片来源：中国银河证券

然而，不管是煤制氢还是工业副产品制氢的过程，都会产生二氧化碳，与我国的“双碳“目标可谓背道而驰。电解水制氢，作为一种绿色环保、纯度高的方式，是”全村的希望”。受益于可再生能源成本下降以及碳排放约束， 2020-2030年间“绿氢”比例将从3%上升15%。

而电解水制氢的原理想必不用多介绍，水分子在直流电的作用下被解离生成氧气和氢气，根据电解槽隔膜材料的不同，通常将水电解制氢分为碱性水电解（AE）、 质子交换膜 （PEM）水电解以及高温固体氧化物水电解（SOEC）。其中，碱性电解水技术已经实现工业规模化产氢， 技术成熟，国内主要厂商包括中船重工 718 所、考克利尔竞立等，国外主要厂商包括 NEL（挪威）、 Mcphy（法国）、IHT（瑞士）等；质子交换膜水电解处于产业化发展初期；高温固体氧化物水电解还处在实验室开发阶段。

二.为什么是光伏？

其实，真正制约电解水制氢经济性的因素，是电费！

我们将电解水制氢的成本拆解，你将更能窥见什么是目前制约该技术规模发展的因素。

• 85%的成本来源于电费；
• 7.8%来源于固定成本；
• 4.1%来源于设备维护；
• 2.8%来源于水费。

电费是影响电解水制氢的最敏感的因素。用敏感性分析稍微估算可知，当电价低于0.2元时，电解水制氢成本与其他工艺路线相当。

图片来源：财经杂志

那么，在现有的可再生能源发电技术中，哪一种能和电解水制氢形成的互补产业链关系呢？答案是——光伏制氢。

一方面，随着光伏产业近些年的发展，规模经济极为明显，目前全国大部分地区的光伏度电成本在0.3-0.4元，青海等优质资源地区已降至 0.2 元。

另一方面，光伏制氢也能够在一定程度上解决光伏长期存在的“弃光率”（光伏电站所发的电量没有被电网或居民完全消纳，可简单理解为传统行业的产能过剩）高的问题。光伏的潮汐性非常明显，这让光伏发电并网存在一定困难。据统计，2020年全国平均弃光率约为2%，但在电量消纳困难的西北地区弃光率仍有4.8%左右。国家鼓励在弃光率高的地区增加配套储能设施，或就地消纳。光伏+氢储能能够解决调峰、消纳等问题，大幅提高光伏发电的质量。

光伏制氢，就在这种背景下“火”了起来。

4月光伏巨头隆基股份（601012）成立分公司，创始人亲自带队进军光伏制氢领域，市场情绪被点燃，时间过了半年，除了隆基股份，也有不少光伏玩家准备或已经入局这条“蓝海”赛道。

表格来源：公司招股说明书或年报

本质上看，氢能起到了一个大号充电宝的角色。光伏玩家们纷纷布局制氢产业链，在拓展光伏发展潜能的同时，也间接解决了国内能源地域分布不均的问题，例如在中西部地区架设电网的难度大、成本高，想要很好地解决能源消纳问题，以氢能为介质实现能源的储存和转移，也是值得探索的方案。

三.小结

氢能，作为一种理想的清洁能源，对我国能源的转型有着深远的意义，国家近些年频繁出台的政策，对氢能相关产业的支持力度可见一斑。但是我们也要清楚地认识到，氢能在未来商业化和规模化的道路上，也有诸多需要关注的风险。

1.制氢方面，受成本制约，我国制氢的方式还是以煤制氢为主，这种制氢方式并不是完全绿色的，在碳捕集技术还没有商业应用的背景下，这种方式有先天不足。目前电解水制氢的成本是煤制氢的2-4倍，当光伏发电成本进一步下降，电解水制氢或许会受到更多资本的青睐，光伏巨头隆基股份、阳光电源的纷纷入局就能证明；

2.氢气制取后，运输和储存是仍面临挑战。电力能通过特高压进行远距离传输，损耗也低。然而，氢气在常温下能量密度低，且具备穿透金属材料的能力。高压气态储氢技术虽然是目前最广发且成熟的技术，但储量少、存在泄露等安全隐患，制约了氢能源的推广与使用；

3.下游应用方面，氢燃料电池商用车是氢气应用的重要领域。但目前氢燃料电池车的成本是锂电池车的两倍以上，且氢燃料电池的重要组件（如膜电极、双极板）的核心技术仍掌握在国外少数企业的手中，相关的配套设施（如加氢站）也不完善，商业化早期更多还需政策扶持。

所以，光伏和制氢，能否相互成就，产生1+1>2的效果，产业风口能否实现靴子落地，达到规模经济，还需要时间来检验。

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