十问中国能源 | 氢能突围遵循什么逻辑？ 2021年

2021年，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中，氢能与类脑智能、量子信息、基因技术、未来网络、深海空天开发等前沿科技一起，被共同规划为“未来产业” 。多个省市相继在各自的“十四五”规划中提出发展氢能产业，资本市场上氢能源概念股受到追捧。
氢能的发展前景及路径，可以从科学逻辑、工程技术逻辑和商业逻辑三个方面来分析：基于科学逻辑的氢能前景无限且尚无替代品，其工程技术进步的速度会降低产品的成本，进而决定氢能商业化的场景和进度。
科学逻辑：氢能无可替代
我国要在2060年实现碳中和目标，意味着未来能源的生产和使用方式会发生重大变革。在供给侧，可再生能源会成为主流，其他能源成为补充；在需求侧，主流的能源消费方式会向电气化转变。

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氢能在科学上是没有问题的。它零污染、能量高、资源丰富、用途广泛，一些观点甚至称其为“终极能源” 。
严格来说，氢是二次能源，它是能源的载体和化学工业的原料。传统的化石能源时代，是煤炭、石油、天然气等化石能源产生电能并同时作为工业的原料；可再生能源时代，这个顺序要倒过来，是用电能生产氢气作为能源，同时氢成为过程工业深度脱碳的原料。氢和电都是能源的载体，未来社会应该是一个氢电混合的社会，宜电则电、宜氢则氢，不适宜直接用电的领域，则是电能到氢（化学能）再到电能或直接作为工业的原料。
氢能的科学性在于，它可以解决当下我们面临的可再生能源使用的时空错配问题。能源使用的时空转换目前通过两种方式解决：电网传输和储能。
就现在的大规模储能方式而言，空气储能还没有实现大规模化，抽水蓄能受资源条件的限制，无法在风力或者光照条件好的可再生能源集中区域配备。现在看，以新能源为主体的新型电力系统，联接的上游是可再生能源发电，联接的下游则是分布式的电气化应用场景，现有的体系显然不能满足未来发展的需求。新的能源传输网络应是宜电则电、宜氢则氢，靠着空中电网和地上管网的融合，来解决当前能源供能端和用能端的时空不匹配问题。
锂电池的本质是储能装置，氢燃料电池则是发电装置。氢燃料电池技术进步很快，有许多锂电池无法企及的优点。
一是能量密度。对交通工具而言，能量密度越高越好，但即使是固态锂电池，其能量密度要实现500瓦时/千克也是极困难的，远低于汽柴油的能量密度；而氢能的质量能量密度远高于汽柴油的指标。
二是续航里程。乘用车使用时间相对少，对充电的及时性要求不高，所以锂电池最先在乘用车领域推广；但商用车的用途决定了它对充电的及时性和能量密度要求很高，目前锂电池无法解决这个瓶颈，特别是对于中远程、中重型卡车以及大功率的船舶等商用运载工具，理论上得依靠氢燃料电池来填补。
三是规模成本。锂电池使用了锂等有限矿产资源，这就决定了其在规模小的时候，成本还可控制，规模越大则受资源限制可能成本越高；氢燃料电池所用材料除铂催化剂外均是普通的金属和非金属材料，而铂催化剂并不消耗且回收方便，规模越大成本越低，在这方面相对锂电池优势明显。
理论上，氢能是一种完美能源，它的发展受三方面影响：一是化石能源价格，二是碳排放价格，三是氢能技术进步。