红日初升在东方：写在氢能创业大赛决赛之后
氢能的无限可能。
来源 | i黑马(ID:iheima)
作者 | 九录
人们总是高估1年内所能取得的成就，却低估未来30年的变化。
这句话同样适用于氢能领域。2022年，中国的氢能产业经历了上半年资本市场的追捧，到年底时已趋于理智。但如果你深入产业内部就可以发现，未来10年、20年，甚至30的前进基础已经形成。氢能产业在中国，已经从“遥远的星光”，变成了“初升的旭日”。
对于像氢能这样处在发展早期的行业，相关创业大赛是一个难得的整条产业链集中亮相的窗口。2022年7月，由中国氢能联盟发起，在中国科学技术协会企业创新服务中心、工信部中小企业发展促进中心等单位的指导下，国家能源集团国华投资、新华网星火行动、创业黑马等共同打造的首届氢能专精特新创业大赛在京开启，120多家企业报名参赛。此后，经过5个多月的激烈角逐，12月28日，大赛在新华网全网直播下落下帷幕，中鼎恒盛气体设备（芜湖）有限公司赢得冠军，成都英格利科技有限公司和未势能源科技有限公司分别获得亚军和季军。
这次大赛覆盖氢能“制储运加用”全产业链，有上百家氢能企业创新成果亮相，26位院士、行业专家，30家投资机构参与评审，堪称整个中国氢能产业生态的一次集中巡礼。透过大赛，我们可以看到，加氢站、空气压缩机、氢燃料电池电堆、电解水催化剂……从制氢、储氢、加氢到用氢的各个环节中，中国的氢能产业正在取得全方位的突破，很可能将重演光伏、锂电池、新能源汽车等战略新兴产业一路超越的创新之路。
01
氢能，下一个能源主战场
电影《流浪地球》片头中，幼年刘启在湖边向即将奔赴领航员空间的刘培强发问：“爸爸，氢是什么”，刘培强回答“氢是爸爸开大火箭的燃料”。
其实，氢能不只可以推动火箭，还有可能改变整个世界。
整个人类文明发展史，也可以看作是一部不断寻求更好用能源的历史。一种能源好不好用，主要看三个维度：能量的流动、能量的存储和能量的控制。人类所能掌控的第一种能够同时满足这三个条件的能量形式是火，正如恩格斯所说：“磨擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人同动物分开”。人类对火的掌控和利用经过了一段漫长的过程，最开始只是单纯的烤熟食物，直到几万年后才发明了蒸气机，使火的能量更可控地爆发出来。
到了第二次工业革命时，人类又发现了比火更有优势的另一种能量形式，那就是电。与火相比，电在能量的流动和控制等方面更便捷，手段也更多样化，有着巨大的优势。随着电能的利用，人类社会又迎来一次飞跃式进步。
但电也有它的短板，就像几百年前的人类还不知道怎样把火转化为可控的动能一样，今天我们在使用电的时候，也有一个难题，那就是无法大规模储存电。虽然风能、光能、核能、生物能等都可以转化为电能，但各有局限，最稳定、最经济的电能来源还是燃烧化石原料。人们要想随时随地用电，就需要大量使用化石能源发电，而气候、环境对此早已不堪重负。
于是，宇宙中含量最多的氢就成为新的备选答案。虽然以目前的技术水平无法直接从宇宙中开采氢，但它可以作为各种能量间相互转化的介质，为汽车和家庭提供高热值且清洁环保的能量来源。氢也有可能是解决电存储问题的最好答案，因为它不但可以被装进各种容器，还可以水或甲醇等化合物的形式储存。通过把风能发电、光伏等形式生产出的电力转化为氢能，再把氢能输送到各应用场景中，既可以控制污染，又可以降低电力在传输、转化中的成本，从而改变可再生能源“靠天吃饭”的短板。
特别是在1993年和2014年，加拿大巴拉德和日本丰田等厂商先后在质子交换膜和商业燃料电池等技术领域取得重大突破之后，通过低温电化学反应，氢和氧可以直接生成水并释放能量，能量转化效率更高且更为清洁可控，商用前景已经打开。
按照国际氢能委员会预计，到2050年，氢能源将有望贡献全球整体能源需求的18%，创造出年均2.5万亿美元的总产值。其中，50%的氢将用于重工业和交通运输部门，30%将转化为其他氢基燃料，17%用于燃气发电厂，平衡可再生能源季节性存储的需求。
在中国，氢能应用对于“双碳”战略的落实至关重要。我国重型载重车保有量仅占我国汽车保有量的4.4%。但是其排放的NOx和颗粒物分别达到汽车排放总量85%和65%。“双碳”路线下，用氢燃料替代化石燃料，意义重大。
02
氢能背后的大国战略
能源的开发和应用，必然是国之重器。17世纪荷兰共和国的黄金时代，正是始于泥炭的广泛应用；18世纪英国的工业革命，则离不开烟煤和焦炭；20世纪美国的兴起，也是依托于优质煤、石油和电力的普及。正因为如此，氢能已成为当前全球各国科技及商业竞争的关键战场。
日本早在1973年即已成立“氢能源协会”，整合产业力量进行氢能开发利用，2013年，更是推出《日本再复兴战略》，把发展氢能源列为国策。德国除了在1999年建成世界上第一个商用加氢站以外，也在2005年提出“氢气高速公路”计划，打算用40个加氢站支撑起1800公里的公路网络。美国更是从上世纪九十年代起就先后颁布了《氢能研究、开发及示范法案（1990）》、《美国国家氢能发展路线图》（2002年）、《美国氢能立场计划》（2004年）、《美国氢能经济路线图》（2019年）等一系列规划或政策，并初步拟定了“技术研发、市场应用、基础设施建设、氢能社会”的四阶段目标……
相比之下，中国氢能产业则起步较晚，且长期处于分散、弱小的状态。当美、日、德等国纷纷开启氢能汽车、加氢站建设之时，中国还几乎不存在商用氢能产业。真正的大踏步前进，始于2018年。这一年2月，中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟成立，这是一个由多家央企和产业龙头发起的产业联盟，致力于成为推动我国氢能与燃料电池产业实现跨学科、跨行业、跨部门协同创新、资源整合、推广应用、交流宣传的国家级高端交流与合作平台，为我国氢能产业发展与氢能社会构建贡献力量。同时为解决世界能源安全，提供清洁高效能源技术，推动能源生产和消费革命贡献中国智慧，提出中国方案、发出中国声音。
此后，从中央到地方政府，开始把氢能发展提到了更为重要的位置。
2021年2月，科技部印发《关于对“十四五”国家重点研发计划“氢能技术”等18个重点专项2021年度项目申报指南征求意见的通知》，提出围绕氢能绿色制取与规模转存体系、氢能安全存储与快速输配体系、氢能便捷改质与高效动力系统以及“氢进万家”综合示范4个技术方向开展技术攻关工作。
2022年3月23日，国家发改委和国家能源局印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，明确氢能是未来国家能源体系的组成部分和战略性新兴产业的重点方向，正式将氢能纳入我国能源管理体系，使其成为碳达峰碳中和“1+N”政策体系的重要支撑，还提出分阶段的氢能产业发展目标。按照规划，2050年国内氢能产值将超过10万亿元，氢能产业规模在2060年达成碳中和的情况下，将超过现在石油产业规模。
据了解，“十四五”以来，我国先后有24个省（市）、46个地市已发布氢能规划和指导意见。随着政策的制订，国内企业特别是国有企业、中央企业纷纷介入，中国石化、中国石油、国家能源集团、国家电投、中船重工、东风集团、一汽集团、中国中车和宝武集团等，都在积极布局相关氢能产业链，在绿氢制取和储能、加氢站工艺控制系统、氢燃料电池发动机等方面，取得了一批技术研发和应用示范成果。
特别是2022年以后，政府、科研机构与产业界、投资界联手行动，多地密集出台支持政策，相关产业开发和应用加速落地，从可再生能源制氢、加氢站建设到氢能源电池、汽车等应用环节，令人眼前一亮的公司及产品不断涌现，一个百花齐放、规模宏大且自主可控的氢能产业新生态正在喷薄而出。
03
崛起的中国力量
在整个氢能产业图谱中，中国力量从无到有，正在变得越来越重要。
目前，在氢能的制、储、运、加、用五大环节中，制氢技术是相对最成熟的，主要分为化石燃料制氢、工业副产物制氢、电解水制氢、生物质制氢等四种，其中化石燃料制氢与工业副产物制氢成本较低。目前我国60%以上的氢气源自煤制氢，得益于超大工业规模和丰富煤炭资源，我国在制氢能力方面已经相对强大。《中国氢能源及氢燃料电池产业白皮书 2020》显示，我国氢气产能约每年 4100 万吨，产量约 3342 万吨。其中产能最大的企业是国家能源集团，年产量世界第一。
在储氢、运氢方面，目前市场上有五种主要储氢方式：高压气态储氢、低温液态储氢、金属合金储氢、煤质材料储氢和有机液体储氢。其中最为成熟的是高压气态储氢，也是我国乃至世界上采用的主流技术，得益于巨大的产量，我国储运氢能力在世界上是领先的。在有机液体储氢方面，我国也将在鄂尔多斯上马年产十万吨甲醇的项目，规模在全球首屈一指。
长期以来，制约我国氢能大规模商业应用的，是加氢和用氢环节，特别是氢能交通应用和加氢站建设方面起步较晚。美国早在上世纪60年代就已推出搭载氢燃料电池的汽车，全球第一座公共加氢站1999年就于德国慕尼黑机场投入使用，丰田氢燃料轿车Mirai在2014年12月实现了量产，而我国直到2017年才首次推出氢能卡车，关键加氢设备也长期依赖进口。
虽然起步时间上我国与国外有较大差距，但在产业化方面，我国也有自己的独特优势。
实际上，人类很早就发现了氢能的价值，甚至可以追溯到100年前。但长期困扰氢能应用普及的瓶颈主要有两个：一是低成本“绿氢”体系的建立，利用煤或者电解水制氢成本一直较高，而且本质上并不能减少环境污染和能源浪费，要想真正用好氢能，必须做好利用可再生能源制氢的“绿氢”体系建设；二是在建设过程中“绿氢”体系和应用端、应用场景的衔接。特别是第二个问题，不再是单纯的科学问题，涉及到生产应用成本和产业生态构成等诸多方面，需要整个产业链，甚至整个社会的创新和协作。
以氢燃料电池汽车行业为例，美国尽管早在2002年就制订了《美国国家氢能发展路线图》，但受制于“绿氢”成本高昂和现有天然气应用渗透率较高等原因，始终进展缓慢。到了2012年，时任美国总统奥巴马甚至做出决策，减少政府对氢燃料电池项目的投资，将有限的资金投入到锂电池电动车的研发和推广上。此举曾引起多国效仿，对当时的全球氢能产业发展造成了重大打击。
相比之下，中国显示出了更大的战略定力和更强的执行力。以作为氢能应用枢纽的加氢站为例，虽然中国起步较晚，但随着中国氢能联盟的成立，政府、大企业与创新企业形成产业联动，几年之间，常熟、如皋、佛山、张家口、济南、北京、上海……一座座加氢站迅速拔地而起。仅2021年一年，中国就新增了100座加氢站。据国家能源局的数据统计，到2022年底，国内正在运营的加氢站数量达到274座，全球占比超过40%，世界第一。作为参照，欧美国家中，对氢能最为用心的德国，从2005年提出“氢气高速公路”计划，到2016年的10多年时间，也不过只建成了50多座，如今数量更是远远落在中国后面。
更重要的是，在国家政策和大企业的支持下，有一批中国创新企业，渐渐积累了丰富的技术和实践经验，为明天的到来做好了准备。
04
高速运转的产业齿轮
在不久前的氢能创业大赛上，我们可以听到很多创新企业的声音：
“我们公司所有的核心设备都是自己研发制造的”
“在国内，高压流体我们是当仁不让的第一名，在氢能行业，我们也希望在综合能力上保持第一的领先位置”
“经过多年的历练，在加氢站隔膜压缩机采购上，我们已经占据了一定的市场地位，填补了中国加氢站领域隔膜压缩机的空白”
“实际应用中，国外加氢站无论是持续稳定工作的时长、负荷能力，还是服务车辆的数量，都比中国差了很多”
……
据不完全统计，在30家进入半决赛的参赛企业当中，有80%（24家）的企业或实现国产替代解决产业“卡脖子”问题，打破国外垄断，或做出国内首创的技术突破，或者参与行业、国家标准的制定。
其中，氢枫镁基做到了固态储氢技术国际领先；福瑞电气则在大功率DC/DC产品、高速空压机控制器产品等多领域取得了明显的技术领先优势，2021年福瑞电气DC/DC产品占据国内43%的市场份额，还销往海外；中汽创智牵头“十四五”膜电极国家重大专项项目，突破了三项卡脖子技术，实现了膜电极的国产化；上海济平建立了中国首条具备自主知识产权的全自动化产线，解决了催化剂产能供给问题，降低下游客户成本；海德韦尔开发出了外企目前也没有开发出来的高性能T-Booster产品；成都科力深传感攻克了氢能计量核心传感器在超高压70兆帕和超低温-253℃环境测量难题，填补了国内空白；碳能科技在碱性电解水制氢高性能隔膜领域解决了“卡脖子”问题……
获得大赛亚军的成都英格利科技有限公司，坚持电解水制氢整流技术研发创新，是目前国内电解水制氢市场占有率最高的电解电源厂商，在全国市场占有率为70%，还在全球市场与ABB、日本三社株式会社直接竞争。
获得冠军的中鼎恒盛气体设备（芜湖）有限公司更是率先打破了氢能压缩机行业的国外垄断，在2011年，设计制造了世界上最大的隔膜压缩机，2015年，实现产品核心零部件全部自主加工。截至2021年底，全国近1/3加氢站使用了中鼎恒盛的隔膜压缩机；全球有超过2,000台中鼎恒盛生产的隔膜压缩机在运转，2021年度隔膜压缩机销售数量达到550台。
“在高压流体压缩机加氢这一领域，我们的技术水平现在也已经蛮厉害的”，作为压缩机领域另一技术路线的代表，海德利森联合创始人、总工程师聂连升告诉创业家&i黑马：“很多外国公司现在都需要来跟我们谈合作，包括美国的合作伙伴，要去欧洲建站，还需要我们提供帮助”。海德利森最终入选“氢创未来”氢能专精特新创业大赛的十强。
随着应用的推进，长期困扰氢能推广的两大难题，如今在我国都已看到了新的曙光：
一方面，随着产业力量的壮大，我国可再生能源生产取得了长足进步。目前我国光伏产业从成本、装备、转化能力、应用水平，到整个政策体系标准，都实现了全球领先，风电方面更是完成了近年全球80%以上的海上风电项目。据中国工程院院士干勇估算，目前国内产地光伏发电的成本已经降到了0.15元/千瓦时左右，制成氢气大约要25-30块钱一公斤。他认为：“如果能进一步降低，做到每公斤十几块钱，就有希望实现氢能的大规模推广。”
2017年，比亚迪创始人王传福曾在一档电视节目中说：“中国的沙漠的面积百分之一，如果铺上太阳能电池板，全中国的用电问题就解决了。”据估算，按照我国目前的用电量，只需要4万平方公里的太阳能发电板，就能满足全国的需求。而仅是位于新疆南部塔里木盆地中心的塔克拉玛干大沙漠，面积就达到了35.73 万平方公里，这意味着巨大的发展空间。
另一方面，从加氢设备、催化剂，到氢燃量电池、电解槽核心材料……我们氢能领域各项技术环节也实现了群体突破，实际应用的障碍正在被一一扫除。
氢能企业质子动力的总经理吕大伟告诉创业家&i黑马：我国在高温氢能应用领域已经取得了突破，比如质子交换的催化剂，以前只能用英国、日本的产品，现在国产催化剂出现后，价格已经大幅下降。
制约电解水制氢的关键难题是成本。碳能科技联合创始人田力告诉创业家&i黑马，电解水制氢的催化剂无法产业化，主要是因为里面需要铂等贵金属元素，而且质子交换膜的材料也很贵并且过程中大量耗电。现在已经研发出镍催化剂，去掉贵金属，实现了催化剂产业化非常重要的一步。在膜材料方面，国内也已经研发出氧化锆材料，这是一种陶瓷，可以帮传统电解槽节能7%-8%，最高可以节能15%，把制造每立方米氢气的耗能从原来的5.5度电降到5度以下。以前类似的膜材料从国外买要2200块钱/平米，随着国产化实现，价格已经降到700块钱/平米。
氢能巨大的商业前景也吸引了资本的关注，据不完全统计，2022年至少有12家氢能公司获得战略融资，总金额超过70亿元。
多年以来，多样化的产业力量，特别是产业链上众多的创新企业，是推动中国光伏、锂电池、新能源汽车……一个又一个新兴产业从零开始，直至超越的最强动力。同样的事情，正在氢能产业发生。
结语：无限可能
实际上，一种能源到底有多大价值，并不取决于它在地球上的储量或者能够提供多少热量，更多地取决于围绕它进行的关于交换、控制和存储的各种努力，在某种程度上，取决于有多少人在围绕它进行创新和应用。
历史上，如果煤仅被用于在壁炉中替代木材，电力的使用仅限于替代照明的煤油，人类社会的发展进程将完全不同，也根本就不会有两次工业革命的发生。
500多年前，在风能的利用方面，无论是工具（帆船）还是资金、技术，郑和船队都远远强于同时期的欧洲，但由于大明王朝缺少成百上千的“哥伦布”及其背后的投资人，缺少他们身上那种对财富与新世界的渴望，以及与之相关的好奇、积极性和热情的组合，最终错过了大航海时代。
从这一角度来看，当前氢能产业的意义已经远远超出了单纯的能源本身，因为它可以为无数的创新者，提供一个有着无限可能的新世界。
改革开放40多年来已经证明，通过全面统筹协调资本、土地、劳动力、技术、数据等各种生产要素，共同构建新的交易和服务场景，可以激发出整个社会的创新力量，为国家发展和社会进步带来蓬勃动力。
这，也正是首届氢能专精特新创业大赛举办所揭示的产业未来。
如今，我国政府与企业、科研机构与商业公司，正在氢能领域形成合力，推动关键技术创新和应用。京津冀、长三角、大湾区正在积极开展燃料电池汽车城市群示范应用，氢能产业集群初具规模。山东、湖北、四川等地汇集多家氢能企业及研发机构，全产业链发展态势良好。
相信，随着社会各方力量携手合作，共同推动氢能的发展，将有助于整个产业统筹发展和安全、效率和公平、活力和秩序，规范引导资本健康发展，激发公有资本和私营资本活力，带动我国氢能产业走上一条充满希望的“阳光之路”。
*免责声明：本文章为作者独立观点，不代表i黑马立场。
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