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圖片來源@視覺中國

文 | 立方知造局，作者 | 劉錚，編輯 | 唐曉園

中國“雙碳目標”的背后，是一場新舊能源結構的變革。

解開“變革密碼”的鑰匙只有一把：碳→氫。

在聊“氫能和國運”之前，我們先來回顧幾場“能源領域”鬧劇：

中華大地上流傳一條玄學規律：任何流量扎堆的領域，必會出現一群高舉科學旗幟的“民科”。其中最具代表性的兩位“民科大神”分別出現在第二、第三次石油危機之后：

八十年代來自哈爾濱的公交車司機——“點水成油”王洪成；以及本世紀初，祖籍廣東、生于馬來，留學美國的“宇宙永動”梁星人。

氫能源時代，民科又來了：

2021年1月，青年汽車進入破產清算，一場“民科造車”的鬧劇就此劃上句號。

這家公司在2019年推出“水氫動力車”，號稱“加水就能跑”。整個騙局嚴格遵守“民科三板斧”——先表演、再要錢、快投產時便開溜。

騙局很粗糙，但南陽市政府還是上當了。南陽高新區官網曾顯示：“該水氫動力車項目首期投資81.63億元，其中南陽市政府平臺出資40億元。”

騙局得逞的原因可能有二：

1 正值中國開放氫能產業基地的風口，自上而下都對“氫”青睞有加。2 氫氣的制取、儲運、應用，每個環節都需要高技術附加。

青年汽車號稱能一次解決這三大難題，搞出加水就能跑的水氫動力車，正好搔到南陽市政府的癢處。

看到這里相信有讀者會奇怪：中國鋰電車好不容易走出泡沫，正在欣欣向榮地發展，國家又開始花大力氣搞氫能車是為啥？

其實無論鋰電車或氫能車，都是新能源產業鏈的下游應用方式，是“遙遠”生產端和儲運端在日常生活中的綜合體現。

如果說鋰電車是中國光伏、風能、鋰電池以及特高壓在應用端的整合，那么扶持氫能車就是中國開始收攏氫能產業鏈的信號。

中國一直在布局氫能。毫不夸張地說：已經收入囊中的“風光鋰”，未來只是氫能的“打工仔”。

被稱為人類終極化學能源的氫，正關乎中國“新國運”。

中國光伏電站 圖片來源：騰訊新聞

中國重倉氫能，是全球“碳本位時代”的必然。

隨著世界各國相繼宣布“碳排放”和“碳中和”計劃，環保——這個全新的意識形態，演化為關于碳排放權的政策和實踐——以“碳”為本位的新貨幣體系即將到來。

2020年，中國提出“3060目標”：在2030年前碳達峰，2060年前碳中和。

中國的“風光水”可再生能源發電體系，不可避免會受到氣象制約，供電不穩定。

而穩定的化石能源體系，中國一方面長期存在“貧油、少氣、相對富煤”的隱患，三種資源上均是世界第一進口大國。另一方面，化石能源產生的超高碳排與“雙碳”目標相悖。

資料來源：公開信息 制圖：立方知造局

“氫”作為零碳排、高熱值的可再生能源，中國無論從保障國家能源安全、降低化石能源依賴的角度，還是從繼續保持國際話語權、進而在碳本位體系下獲得話事權的角度，催熟氫氣的制取、儲運和應用技術都已刻不容緩。

面對高技術附加的氫能，中國能否復制“風光鋰”的成功？

世界各大國傾力下注，中國的籌碼是否足夠？

在氫能的發展上，我們的優勢和不足又有哪些？

這些問題，立方知造局會在本文以下三個部分中一一回答：

1 牙買加體系到“碳賣家體系”，氣候協定下的軍備競賽

2 從美、日、德氫能發展，看中國氫能的三個難關

3 “城市群”與鋼鐵轉型——拒絕泡沫的氫能新政

01 碳排前奏

問：特斯拉靠什么盈利？

答：碳積分。

2020年特斯拉首次實現年度盈利，GAAP凈利潤7.2億美元，而碳積分的“銷售額”，達到15.8億美元。

2021年一季度，特斯拉又在碳積分上賺到5.18億美元。一時間，媒體紛紛深扒特斯拉的賣碳主業。埃隆·馬斯克的形象，從“科技達人鋼鐵俠”瞬間變成“悶聲發財賣碳翁”。

雖然2021年5月后，特斯拉碳積分的最大客戶Stellantis引入電動車業務，可能導致賣碳收入銳減。但依靠碳排放優勢賺取巨額利潤的方式，已給人留下深刻印象。

碳積分的買賣不是新鮮事。2008年，依照《京都議定書》規定的“碳排交易在歐盟25個成員國、1.2萬家企業間開展”。以“碳”為本位的新貨幣體系初現雛形。

2009年，決定《議定書》第二階段走向的哥本哈根會議在一地雞毛中結束。

發達國家與發展中國家的矛盾在會議中被徹底激化，“控制碳排放”被認為、也一度成為先發國家阻擋后發國家的壁壘。

2021年，丁仲禮院士在節目里談到哥本哈根會議 圖片來源：央視網

中國是少數幾個在哥本哈根會議上做出承諾的國家之一。

一方面是作為大國，在道義上承擔控制全球變暖的義務；

另一方面，中國制造業的飛速發展，推動著“產業升級”和“污染治理”成為基本國策，碳排放逐漸和各項政策、目標掛鉤。

按照《議定書》對發展中國家的要求，中國到2012年開始承擔減排義務。但相關的部署早已開始：2008年成為中國“新能源車元年”，油改氣、電動車逐漸從商用輻射至乘用。

2008年北京奧運會應用氫燃料電池車 圖片來源：愛卡汽車網

氫氣分為灰氫、藍氫和綠氫。其中綠氫使用可再生能源電力進行電解水制取，社會接受度最高，也是氫能的終極目標。

因此，發展面向未來的氫能，首先得打好光伏和風電的基礎。

利用后發優勢，憑借強大的資源配置力和本土制造力，中國“風光水”裝機規模已成世界第一。其中光伏產能占全球70%，在中國的8成地區，光伏上網電價低于煤電。特高壓電網基建，將棄電率降至個位數。

但是，和減碳大潮相伴相生的氫能源技術，不容后發優勢的存在。中、美、日、歐幾乎齊頭并進，互有優劣，正面對沖不可避免。

一場全新的軍備競賽已經開始。

02 美、日、德，氫能路線

知己知彼，百戰不殆。而在氫能技術領域，各國之間不止有“競爭”，還有“競合”。

在探討中國氫能可能面臨的難關之前，立方知造局有必要先梳理美國、日本、德國——如何應對減碳、發展氫能。

美國

美國減碳和氫能發展，整體上呈現出“一朝天子一朝臣”的特色——唯一不變的就是善變。

世紀之交的小布什政府在簽署《京都議定書》后第三年，以“影響美國經濟發展”和“發展中國家應該共同擔責”為借口退出締約國。

但氫能源的發展卻一點沒落下。2004年美國政府投資燃料電池10億美元，兩年后福特推出世界第一輛氫燃料電池汽車，氫內燃機也開始投產，形勢一片大好。

直到2009年，奧巴馬當選總統后，美國氫能源產業進入冷凍期。當時的美國能源部部長朱棣文，圍繞“制備、儲運、成本、基建”提出發展氫能源需要解決“四個奇跡”，削減研發經費，福特、通用、克萊斯勒相繼終止氫能車研發。

奧巴馬執政后期，他又提出將“環境保護”作為政治遺產，開始和中國展開氣候合作，同時積極推動巴黎氣候協定，并給美國定下絕對量的減排計劃。

已離任的朱棣文也站出來發聲：氫能產業搞定四個奇跡后，還是有搞頭的。

但美國的燃料電池技術畢竟落后太多，只能將豐田氫燃料電池車Mirai引入加州市場。

加州的加氫站基建全美第一，但氫能沉寂的數年里，特斯拉已在當地扎根。Mirai的對手前有Model S，后有同期進入的Model X，銷售空間已被擠占殆盡，直到今天只賣出6600輛，Model X是其6倍。而加州氫能車總數也不過7000多輛。

到特朗普時代，情形叒為之一變。“懂王”先宣布美國退出巴黎協定，再削減可再生能源部門資金，最后發布新規振興油、氣、煤。

特朗普整個任期內，美國清潔能源產業都在原地踏步。

拜登一上臺，政策再次發生變化。為了和特朗普“劃清界限”，拜登選擇“與氫相隨”。

制圖：立方知造局

接任總統第一天，拜登便火速提交巴黎協定“入群申請”，承諾在2050年實現“碳中和”。同時宣布一項2萬億美元的綠色復蘇計劃，促進綠氫產業化，以及“使用聯邦政府的采購系統，實現百分百能源清潔和車輛零排放”。

兜兜轉轉，美國氫能的“春天”可能要來了——只是頻繁經歷“換季”的能源產業還能為氫能發展注入多少活力，仍是一個未知數。

日本

2022年1月1日，中日韓和部分東盟國家簽訂的RCEP（區域全面經濟關系伙伴協定）正式生效。根據日經網預測，日本將迎來5%的出口增長率，也許是15方成員國中的最大贏家。

日本“技術不弱、內需弱”的氫能產業，也將從RCEP減免關稅的條款中獲益。

如果說美國氫能發展磕磕絆絆，那日本就是在氫能上死磕到底。

日本列島狹長多山，無法形成大面積集中的風、光發電；填海造陸成本高污染大，同樣難以實現。

在鋰電領域，日企統治長達二十年后已被中國企業打得一蹶不振，海外的鋰礦鈷礦開采權也被瓜分完畢。

日本真正可以發展的新能源，只有氫。

日本氫能協會成立于第一次石油危機期間，并啟動第一個國家級氫能項目“陽光工程”（sunshine）。第三次石油危機后，日本于1993年提出“新陽光工程”（new sunshine）和世界能源網絡（we-net），開始向國外尋求氫能合作。

21世紀初期，日本四大燃料電池技術均有突破：PAFC（磷酸燃料電池）和MCFC（熔融碳酸鹽燃料電池）技術已經成熟，豐田基于PEMFC（質子交換膜燃料電池）研發的大型通勤巴士進入實用，SOFC（固體氧化物燃料電池）相對滯后，但也于2009年向家用推廣。

2011年“311地震”造成的福島核事故，讓日本能源自給率一度跌至6%~7%，一次能源94%依賴海外進口。三年后，日本政府發布第四個基本能源計劃，著重強調氫能利用。

2017年，《氫能基本戰略》確立，日本成為首個發布氫能戰略的國家，“平價氫能和氫能社會”成為戰略的主要目標。

同年，在NEDO（日本新能源和工業技術發展組織）技術指導下，三菱商事、千代田化工等企業組成的氫能鏈技術研究合作組，利用有機液態儲氫（氫油）實現遠洋運輸。

2020年，世界規模最大的光伏制氫工廠FH2R項目在福島投運，氫氣生產能力每小時2000m3。總產能可滿足1萬輛燃料電池車一整年的氫需求。

日本氫源由此形成兩條主線：海外澳煤、沙特藍氫、文萊遠洋運氫；國內FH2R光伏制氫。整個氫能產業實現從生產到應用的完整供應鏈。

日本主要氫源供應鏈圖譜 圖片來源：北極星氫能網

日本領先的氫能技術面臨“技術不弱、內需弱”的尷尬現狀，因此過剩的產能不可避免會對中國氫能企業造成沖擊。

2018年至2020年，日本企業與中國的氫能合作超過16次——同期的德國林德、美國空氣化工、法國液化空氣三家集團與中國的合作加起來也不過20次。

在燃料電池車領域，日本作為中國最大的汽車零部件進口來源地，RCEP生效后，日企的氫能、燃料電池車技術在中國市場的競爭力會進一步提高。

預計在2022年，豐田Mirai將進入中國。雖然緩沖時間已足夠長，但考慮到消費者對日企品牌的認可度，中國燃料電池車企即將迎來強大的競爭對手。

德國

德國與中國的發展路徑極為相似：都是工業化國家，都先行布局光伏、風能等可再生能源。德國氫能發展稍晚卻后發先至，因此非常具有啟發意義。

德國從2021年1月實施新二氧化碳稅，與歐盟碳排放交易構成新體系，覆蓋德國國內918家企業。其中化石燃料進口批發商、精煉廠必須購買證書，而附加費將轉嫁給普通用戶。

在此之前一年半，德國工業企業為歐盟排放體系支付的額外成本近20億歐元，新稅令實施后可能達到30億。

德國將在2022年關停所有核電站，目前僅有6座在運。從電力出口國變成電力進口國。

“自廢武功”的原因在于對碳排放的極致追求：核能雖然是清潔能源，但運作過程中仍然會排放二氧化碳，而且不屬于可再生能源。

德國卡爾利希核電站正在被拆除 圖片來源：搜狐科技

雙重倒逼下，企業和普通用戶都必須轉向可再生能源。通過90億歐元的氫能投資，德國氫能技術的確有一日千里之勢，成為第一個天然氣混輸20%氫氣投入發電的國家。

相對氫能技術，德國碳排政策更值得關注：

1 鋼鐵工業和化工行業作為德國支柱，向環境友好型技術轉型時將獲得投資成本補貼和技術支持；

2 新工藝產生的碳排放，會由政府承擔和歐盟碳排交易之間的回避成本；

3 中小企業在達到一定限額前，無需支付碳相關費用。

2020上半年，德國可再生能源電力占比過半。通過財政補貼，電價中的可再生能源附加費不增反降，2021年從6.756歐分/kwh降至6.5歐分/kwh。

德國在重視環保的同時，也率先嘗到“碳本位”貨幣體系的甜頭：

首先，碳排征稅將為德國財政部增加250億歐元收入，除去投資氫能90億，補貼附加費110億，仍有50億的冗余。

其次，嚴苛的碳稅加速能源結構轉型，讓德國有更多碳排放配額拍賣給其他歐盟國家：2021上半年，歐盟碳價翻番，德國賣碳收入24億歐元，接近2020全年拍賣額。

牙買加體系變“碳賣家”體系的黑色幽默在于，貨幣體系從強權把持的玩物，與關乎人類生死存亡的大趨勢同化。

高聳的壁壘正在快速迫近：

碳本位也好，碳氫本位也罷，真正的籌碼其實是“技術本位”。時辰一到，仍在碳排、氫能技術上落后的國家將跌落深淵。

中國的時辰，在“3060”。

03 新國運：短板和城市群

氫能技術的強弱將直接決定中國在未來碳氫本位貨幣體系中的話事權。

換句話說，氫能關乎中國“新國運”——能否在完成大勢所趨的雙碳目標后，不被鎖住經濟持續的發展和人民更高質量的生活。

如果說中國盾構機結合了“美日德”三家之長，讓“發達國家粉碎機”的美譽沉寂數年后重新被提起；那么中國氫能的大環境則相反，恰恰集合“美日德”三家之短：

美國之短：鋰電車擠占氫能車銷售空間；

日本之短：氫能發展依賴遠距離儲運技術；

德國之短：工業化程度重，尤其鋼鐵企業轉型困難。

中國一直以來的投資原則，以及利用后發優勢降低成本、打破壟斷的秘訣就是：即使承擔全部風險，也必須確保對供應鏈的直接控制。

成就“新國運”的氫能源，中國必須擁有“制取-儲運-應用”的全環節技術，才能維護國家能源安全，坐上新體系的牌桌。

短板一：氫鋰之爭

中國新能源車的“氫鋰之爭”比美國猶有過之。

截至2021上半年，中國新能源汽車保有603萬輛，燃料電池車僅占千分之二左右，被擠占態勢明顯。

即使未來引入成熟的豐田Mirai，也有可能重蹈加州覆轍——特斯拉已在中國開設全資工廠，更多中國鋰電車廠商也在加快占領市場份額的腳步。

雖然氫車、鋰車本質上是互補關系，但考慮到已經深入人心的鋰電車消費習慣，氫能車想要突圍，也許要有比當年鋰電車更強的扶持力度才能實現。

2020年9月，中國財政部出臺燃料電池補貼政策。出乎意料的是，并沒有以鋰電政策為藍本，通過全方位補貼終端產品快速做大市場，而是另起爐灶：

以“城市群”為單位，對有產業化攻關和示范應用的區域“以獎代補”；

示范“城市群”在規劃完成后，還要經歷一輪“選秀”，入圍選手只有完成目標，才能獲得獎金。

十二年前布局鋰電的“看得見的手”，不再滿足于發放補貼、打開風口，任由產業發展，直到“過冷”或“過熱”時才拉一把、打一下。而是更深地參與進政策、推進、落實的每一個環節。

落子燃料電池時，無用且內耗的泡沫從開局就被打散，每一手都只有一個目的——爭先：核心技術的突破，關鍵部件的產業化和迭代。

中國已沒有時間等待市場的自然選擇。

燃料電池是復雜的系統工程，無法像鋰電池在突破核心技術后，就依托現有基建迅速商用。

首先，燃料電池有四個不同的電池技術方向，僅PEMFC一種就需要解決貴金屬催化劑替代、電解質膜材料、燃料氫氣檢測等技術難題。

其次，加氫站等配套基建也得同步進行。更重要的是燃料氫氣制取能否產業化，降低日常使用成本。

圖片來源：Alternative Fuels Data Center

中國各個區域氫能發展條件和步調并不統一，而“城市群”可以統籌區域內產業鏈發展情況：規劃燃料電池車投放、加氫站、氫能高速等目標的具體數量，最后由中央部門審核完成進度。

在保持競爭力的前提下，避免氫能企業在中低端擴張數量，同質化泛濫。

“手”境界的提升還體現在提前布局上。“城市群”的種子早已播撒——2017年中國首個氫能小鎮落戶臺州。風口打開后，各地都開始興建氫能產業基地，曾引起短暫泡沫。

不同于鋰電池“隨便搞搞”也能弄個產品出來，氫能技術準入門檻高、資金投入大并且需要不斷迭代，讓著眼于土地和補貼的空殼公司望而卻步。

重賞之下必有民科。前文提到的青年汽車，就曾上門南陽高新區，計劃投資40億元建設氫能汽車產業園，投產“永動水氫車”。不到一年后青年汽車原型畢露，產業園項目告吹。

但幾乎同期的張家口基地、仙湖氫谷等多個氫能產業園在泡沫結束后浮上水面，現已成為京津冀、珠三角等區域“城市群”建設的核心動力。

短板二：儲運技術

中國非常依賴氫能儲運技術，這一點和日本相似性很高。

中國目前雖然是世界第一大產氫國，但各地氫能資源配置并不相同：能穩定制取綠氫的風、光電在三北地區，水電在西南地區；工業副產制氫零散遍布；而氫能產業基地集中在中東南地區。

中國目前的氫能周轉以高壓儲運為主，經濟運輸半徑100~200公里；

液氫運輸半徑約1000公里，但主要用于航空航天；

適合長距離運輸的氫油技術、天然氣摻氫技術，商用還待驗證。

資料來源：公開信息 制圖：立方知造局

“城市群”更深層次的考量，正是為了應對中國氫能分布差異，降低對儲運的依賴。

因此在很長一段時間內，中國氫能利用都會存在區域化差異，長期、大容量氫儲能并不會立即出現，氫氣制取后經過短暫中轉就會分流給下游應用。

“城市群”能讓人口密集、用氫量大的區域，免于“劃地建儲”的困擾，根據規劃建立自給自足的閉環。

每個“城市群”中培植的企業也可以暫時規避激烈的市場競爭，將更多資金投入研發，這也和氫能技術的特點相一致。

但是隨著“城市群”不斷向周邊輻射，儲運技術迭代升級，閉環終將被打破。鋰電混戰時代眾多一戳就倒的假把式已經消散，每個氫能選手將要參與真刀真槍的技術對決。

“城市群”的推進，能夠有效消除氫能制取端分布不平衡，給制取、儲運端的技術突破留出更長時間；而應用端燃料電池車市場狹小、競爭激烈的問題，也能在緩沖下得到解決。

但中國推廣氫能、降低碳排的“新國運”運動，還必須翻越一座“鋼鐵高峰”。

04 必須翻越的鋼鐵高峰

中國氫能第三個短板與德國相似：氫能和減碳，能否在本國龐大鋼鐵產業中有所建樹。

德國的任務更像是去阿爾卑斯山滑雪度假，中國則是登頂珠峰的極限運動——2020年，中國鋼鐵產量占全球總產量的56%，是德國產量的30倍。

數據來源：公開信息 制圖：立方知造局

當前，世界煉鋼主流還是以傳統的碳冶金為主，每生產1噸鋼就產生1.8噸二氧化碳。

中國鋼鐵行業的碳排放量占全國總量的15%，排名第二；而排第一的電力中，又有9%的發電量用于鋼鐵行業。

中國要想和德國一樣施行碳稅迫使鋼鐵業轉型，卻是困難重重。

碳稅制度是碳本位體系在國家內部的體現。2021年5月，環保部將碳稅寫入環境稅的稅目中。根據相關報道，具體征收方案已在全國人大討論，稅率將超過10元一噸。

德國碳稅覆蓋918家化工、能源企業，其中鋼鐵企業數量不到100家。

中國鋼鐵相關企業有4.5萬家，并且仍在以每年2%的增速持續增漲。更麻煩的是，前十企業的總產量只占全國比重的1/3。

如果采用“一刀切”的碳稅政策，無法顧及頭尾；只對頭部企業技術改革進行補貼，也不能根治碳排。

2016年寶鋼、武鋼合并成寶武集團，陸續收購16家地方鋼鐵集團。同時，鋼鐵業里的“僵尸企業”開始整改。頭部企業產量占比正在逐漸提升。

氫氣的高熱值特性可以替代焦煤、焦炭冶煉鋼鐵。這也是未來除了交通運輸外，氫能應用最多的場景。

2021年5月，河鋼集團60萬噸富氫還原項目投建，同時規劃在宣化、唐山、邯鄲等地建立氫冶金項目。9月，寶武在湛江鋼鐵啟動百萬噸級氫基豎爐示范工程。此外，首鋼、酒鋼等企業相繼規劃低碳冶金項目。中國氫冶金“城市群”已初具雛形。

產學研力量、全球化合作，也正在向中國鋼鐵業聚集。

河鋼集團與北京科技大學發起“世界鋼鐵發展研究院”；寶武集團與十五個國家的鋼鐵集團、科研院校設立“全球低碳冶金創新聯盟”。

中國鋼鐵業通過復刻國產大飛機的成功路線，在自研為主的前提下深化國際合作，面向世界建立低碳轉型的“主制造商 供應商”模式：

將低/零碳冶金技術的高投入、長周期通過行業合作的方式，與世界共擔風險、共享成果。

05 尾聲

光伏、鋰電、氫能…...中國每次在新能源上推進項目與政策時，總會招致左右兩端的反對聲音：

一方認為政府對市場干預過深，不利于技術的自主發展；

另一方認為政策催熟操之過急，容易引起泡沫。

國家出手干預事關“國運”的能源行業并不少見，但縱觀世界各國，無法催生技術的政策是紙上談兵；而缺乏政策扶持的技術只能成為科技史上的驚鴻一瞥。

以美、日、德三個國家各自在左右兩端上的抉擇為例：

日本是“保守派”代表。政府早早選擇氫能作為主攻路線，卻徐圖緩進。推進政策的原動力，是一次次被動接受的能源危機和天災人禍。

雖然技術積累深厚，卻無法轉化成巨大的產業。

德國是“激進派”代表。拋棄有技術優勢的核電時，可再生能源發電還未穩定，造成電力供應不足，不得不高價從法國進口電力。過快“自廢武功”，讓煤電成為新的能源支柱，在碳排上得不償失。

美國是“反復橫跳派”代表。一朝天子一朝臣的特色下，在國際上：反復“退群”氣候協定。在其國內：利好新能源的政策和利好化石能源的政策頻繁“兩極反轉”，地區和企業之間互相拉幫結派，整個能源產業難以協同作戰。

或激進、或誘人的各種貨幣體系下，人們往往更加重視代表先進生產力的“技術本位”，而忽視了在角逐中不和碳、氫、黃金以及任何物質掛鉤的“國家意志”籌碼。

中國的光伏反卡國外脖子，鋰電池技術超越美、日。這其中，固然與后發優勢、本土制造、龐大市場等客觀因素密不可分。但本著“只搞發展不搞偏袒”的務實精神，反復切換胡蘿卜和大棒的“看得見的手”，才是整合配置優勢資源，進而成功收獲“新國運”的關鍵力量。