作為二次能源的重要載體，是電力還是氫能的選擇似乎很早就有定論。究竟是電力會持續(xù)看漲，還是氫能會遠期爆發(fā)？仍然存在變數(shù)，而隨著多家上市公司紛紛布局，技術進步至關重要，將為行業(yè)商業(yè)化提速帶來條件。
提到新能源汽車，很多人的第一反應是鋰電池車。當前市場上大規(guī)模商用的也是以鋰電為動力的純電動車。
事實上，新能源汽車動力中，氫燃料車的優(yōu)點更為明顯，它突破了三元電池的能量密度限制，具有能量密度高、續(xù)航里程長、零排放且無廢電池二次污染等特點，被稱為“動力電池的終極解決方案“。
一個世紀的差距
電力發(fā)明和應用始于19世紀70年代，由此掀起了第二次工業(yè)化高潮，20世紀以來出現(xiàn)的大規(guī)模電力系統(tǒng)是人類現(xiàn)代化進程中最重要的成就之一。
目前電力在工業(yè)部門能源消費占比約為40%、建筑部門約為50%、交通部門約為5%，是主力能源之一，電能比（一次能源中用于發(fā)電的比例）平均接近40%，全球發(fā)電量已經(jīng)超過23萬億千瓦時，輸電線路總長度超過百萬公里，是當之無愧的主要能源載體。
考慮到能源基礎設施的鎖定效應和生命周期，要從根本上撼動電力的主載地位，從當前相當一段時期看，幾乎是不可能的。
對氫能源的關注要追溯到20世紀70年代的石油能源危機時期，氫能主要來源是水，是地球上最為豐富的資源，既可用于道路、航空、航海、航天等移動源動力，又可用于分布式場合，固、液、氣態(tài)都可儲存，曾被認為是短期內(nèi)最好的交通替代能源，也是長遠的戰(zhàn)略能源。
美國在2003年曾發(fā)起氫能源計劃，澳大利亞、巴西、加拿大、中國、歐盟、意大利、英國、冰島、挪威、德國、法國、俄羅斯、日本、韓國、印度等都參與過氫經(jīng)濟的國際合作，但隨后即偃旗息鼓。
目前全球處于運行之中加氫站總數(shù)不過百座，氫能產(chǎn)量約為1億立方米/天，輸送管道僅約3千公里的。氫能的發(fā)展目前僅僅只能看做是儲備技術路線，唯一存在突破的可能是在電力消費占比還比較低的交通部門。
成本是短期制約因素
隨著近年來全球應對氣候變化、節(jié)能減排、發(fā)展轉型等變化，非化石能源消費占比持續(xù)提升，而這些能源的利用方式大體上都是發(fā)電，從而也推動全經(jīng)濟范圍整體電氣化水平的提升。
如果說前十年還看不出交通部門的能源結構演化趨勢，目前看電氣化、智能化、信息化的端倪初露，在鐵路運輸中電力牽引已經(jīng)替代內(nèi)燃牽引成為主導方式，中國、俄羅斯、德國、日本、法國等電氣化鐵路里程占比已經(jīng)超過50%。
其次在新能源汽車銷售方面，純電動車型銷量比例超過七成、混合動力車型約占三成，在補貼和政策傾斜的作用下，電動汽車一枝獨秀，正在逐漸蠶食傳統(tǒng)汽柴油內(nèi)燃車的增量市場。
但是近年來日本頻頻發(fā)布氫能汽車的成果，三分鐘可加滿高壓儲氫罐并可實現(xiàn)700公里以上的續(xù)航里程，同時還能進入量產(chǎn)，還是相當誘人的。
對于行業(yè)人士而言，氫燃料電池技術并不算新鮮，堪稱行業(yè)“舊愛”。它的發(fā)展其實比鋰電池要早。
氫燃料汽車分為兩類，一類是燃氫汽車，只需要對現(xiàn)有內(nèi)燃機稍加改進，就可以直接燃燒氫氣，憑借氫氣高出汽油三倍的熱值；第二類則采用氫燃料電池的，與現(xiàn)有純電動車結構類似，使用電機驅動汽車，相比普通電動車，氫燃料的優(yōu)勢在于續(xù)航里程更長，加氫時長預期僅需3-5分鐘。
但目前制氫的工藝路線主要包括天然氣蒸汽轉化、石油蒸汽轉化、甲醇裂解、液氨裂解、水電解、煤炭氣化等，氫能的市場價格約為3-6美元/千克，百公里成本約為5-10美元，約為電動汽車的3-10倍左右。
目前，日、美、德等均在發(fā)展氫燃料汽車產(chǎn)業(yè)，美國加利福尼亞州被認為全球氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展最好的區(qū)域之一。美國能源部曾列出全國的氫燃料公共加注站，其中超過90%的加氫站位于加利福尼亞州境內(nèi)。但是現(xiàn)階段加州已經(jīng)有數(shù)百輛氫能源汽車，加氫站建設基本滿足車輛州內(nèi)行駛燃料補充需要。
氫氣管道的造價約65萬-225萬美元/公里(直徑長度1-4米)，天然氣管道的造價約30萬-130萬美元/公里，電網(wǎng)的造價按輸電電壓、回路不同約為20-450萬美元/公里，800-1100的特高壓平均輸電成本僅為2-4分/千公里。
即使考慮充電站、加氫站等基礎設施建設，從成本上看，電力在交通部門仍然優(yōu)于氫能。氫能要實現(xiàn)規(guī)模擴張，從技術到系統(tǒng)仍需要大的突破。
國內(nèi)外氫能發(fā)展歷程
包括我國在內(nèi)，世界許多國家都將氫能作為戰(zhàn)略性能源來發(fā)展。由于其具有零污染、高效率、來源豐富、用途廣泛等優(yōu)勢，備受環(huán)境污染困擾的諸多國家都將氫能視為“未來能源”。
國外氫能發(fā)展早且重視布局，早在20世紀70年代，世界上許多國家和地區(qū)就廣泛開展了氫能研究。
2003年，時任美國總統(tǒng)小布什就在美國發(fā)起過“自由車倡議”，其重點即為資助汽車氫動力領域的研究與實踐，為美國能源尋找新的替代品。
然而，由于氫能利用的成本較高等因素，以美國、日本等為代表的國家“氫能計劃”曾一度被擱置，隨著石油、煤炭等一次能源的儲量逐漸減少導致能源緊缺，各國構建“氫能社會”的愿景才在2014年被重拾。
當今，氫能源的全球最為積極的推動者非日本莫屬。早在2014年，日本的資源能源廳就發(fā)布了《氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖》，為氫能發(fā)展制定了“三步走”計劃，并提出到2030年，日本的氫能相關產(chǎn)業(yè)要達到1萬億日元（約合88億美元）的規(guī)模。
值得一提的是，日本政府提出要建設“氫能社會”，更要將2020年的東京奧運會打造成一場氫能盛事。屆時，運動員和觀眾來往于各奧運場館將乘坐最新的氫能源公交車。
雖然美國沒日本那么狂熱，但也是氫能的積極建設者。在2015年底，美國從國家層面開啟了新的氫能計劃，美國能源局向國會提交了《2015年美國燃料電池和氫能技術發(fā)展報告》，分析預測了未來氫能市場的發(fā)展?jié)摿?，并決定投資3000萬美元用于發(fā)展先進氫能與燃料電池技術。
從市場實踐層面來看，汽車產(chǎn)業(yè)成為全球氫能技術應用領域的“領頭羊”。日本領軍車企豐田研發(fā)的“未來”氫能源轎車已經(jīng)于2014年年末在日本上市，引起一時轟動。而本田和日產(chǎn)也在分別研發(fā)各自的氫能轎車。
綜上，氫能的研發(fā)在國外的熱度極高，對氫能源汽車的市場應用也是處于領先狀態(tài)。在我國聽到氫能源汽車的消息似乎很少？難道我國對氫能研究和應用并不重視？
我國氫能研究也不甘落后。其實在氫能領域開發(fā)利用方面，中國也不甘落后。在2006年至2013年期間，福田汽車與清華大學等單位涉足氫燃料電池客車的研發(fā)，并攜手億華通共同研發(fā)氫燃料電池物流車。到2014年，福田就生產(chǎn)出了5輛12米長的氫燃料電池客車。
現(xiàn)如今，福田汽車已成立歐輝、歐馬可氫燃料電池汽車生產(chǎn)基地，形成了涵蓋氫燃料電池客車研發(fā)、制造、燃料供給等各環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。而作為國內(nèi)的前緣科技排頭兵的廣東省，經(jīng)過多年的發(fā)展，已具備了“制氫-儲氫-運氫-加氫-氫氣燃料發(fā)動機-整車示范運行”全產(chǎn)業(yè)鏈的技術儲備和試點運行經(jīng)驗。
可以看出，在氫能研究方面，我國高等院校和研究所也不甘落后，在氫能的應用方面，國內(nèi)的福田氫能源客車也備受國外高校和領導人物青睞。
總體而言，國內(nèi)外氫能的研究和應用雖然有所差異，但基本同步。氫能源的發(fā)展過程也是在穩(wěn)步提升，逐漸在新能源汽車上開始嘗試應用。或許不久將來將會有更多的新能源汽車搭載氫動力。甚至有人認為氫動力將替代鋰電成為新一代的“能源之星”。
真理掌握在誰手里
氫能的技術路線之爭最引起國人關注的主要在于鄰國日本，日政府正聯(lián)手其國內(nèi)幾家最大的制造企業(yè)，竭力打造所謂的“氫能社會”，奪人眼球的“2020年氫能奧運”、即將上市的“未來氫能汽車”以及“氫能住宅”，對氫能的補貼也大大高于電動汽車。
但氫能來源仍然是問題，“核能+海水”、“澳煤進口”制氫的路線并不為人所看好。而技術的推廣還與應用規(guī)模有關，日車企在全球有較高的市場占有率，對推動氫能汽車發(fā)展有基礎，但也面臨與電動汽車一樣的基礎設施和成本的挑戰(zhàn)，合理的建設成本、創(chuàng)新的商業(yè)模式還是前提條件。
氫燃料電池車的最大優(yōu)勢在于續(xù)航能力完全可與燃油車相媲美，但從目前的市場力量對比看，很難說不出現(xiàn)贏者通吃的局面，屆時付出慘重代價的可能就是少數(shù)派路線。
電力的最大優(yōu)勢還在于可以自由互聯(lián)，并自帶信息屬性，與數(shù)字同質同源，這恐怕是氫能無可比擬的。但在分布式、儲能等領域，氫燃料電池還可以與電力攜手，共同形成一個新的能源網(wǎng)絡。
德國Brandenburg不久前建成了世界上第一座用氫能作為電力存儲中介的混合能源電站，這項技術能夠高效地將當?shù)剡^剩的風能和太陽能轉化為氫能，并利用現(xiàn)有的天然氣設施進行長期儲存，在需要時重新轉化為電能。
“化電為氫”的嘗試可能為紓解長期電力存儲和遠距離輸送的瓶頸提供一種新的思路。只有突破能源存儲這一大難題，一個嶄新的可再生電力時代才有可能盡快到來。氫能源和可控核聚變技術一樣，都是人類的夢想。
主載之爭可能并不太重要，更為長久的判斷現(xiàn)在還為時過早，真正重要的還是彼此形成能源革命的合力，共同來驅動一個更好的世界。
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