剛剛落幕的東京奧運會期間，日本在全世界面前推出了一場氫能“秀”。從奧運火炬、奧運村，到賽事接駁大巴、加氫站，氫能源被廣泛應(yīng)用。這種新興能源擁有無污染、充能快、泛用性強的優(yōu)勢，一些學(xué)者和行業(yè)人士認為它是未來的能源答案。顯然，深耕氫能產(chǎn)業(yè)并長期領(lǐng)先的日本，希望借此盛會，推動世界能源變革。
中國的氫能產(chǎn)業(yè)起步雖不如日、美、德等國早，近年來仍形成了良好快速的發(fā)展態(tài)勢。2019年，氫能源首次出現(xiàn)于國務(wù)院政府工作報告。當(dāng)下，京津冀、長三角、珠三角、山東半島及川渝地區(qū)已初步形成產(chǎn)業(yè)集群與示范應(yīng)用場景。在上海自貿(mào)區(qū)臨港新片區(qū)，氫能產(chǎn)業(yè)被寫進了日前發(fā)布的《十四五規(guī)劃》，產(chǎn)業(yè)鏈體系已基本建立。
但事情并非一帆風(fēng)順。奧運會那廂熱鬧著，日本著名汽車廠商本田悄悄終止了氫燃料電池汽車的生產(chǎn)。奔馳母公司戴勒姆于更早些時候亦宣布，停止開發(fā)氫燃料電池乘用車。成本高、有危險、制氫過程同樣有污染……針對氫能的質(zhì)疑聲從來沒有停息過。特斯拉和大眾的首席執(zhí)行官甚至公開表示，看衰氫燃料電池的應(yīng)用前景。
氫，還能用嗎？要怎么發(fā)展？這個產(chǎn)業(yè)到底是投資的黑洞，還是明天的希望？
高成本并非無法解決
“當(dāng)然要發(fā)展，而且要把關(guān)鍵核心技術(shù)牢牢握在中國人自己手中。”上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院教授、上海氫晨新能源科技有限公司總經(jīng)理易培云說。
氫晨是一家由上海交大孵化，臨港新片區(qū)管委會、臨港集團、申能集團共同支持的國家高新技術(shù)企業(yè)，專注于大功率、高密度燃料電池電堆研發(fā)、生產(chǎn)、銷售。氫晨自主研發(fā)生產(chǎn)的額定150kw的燃料電池電堆，在功率、可靠性、成本各方面都處于世界領(lǐng)先水平。而電堆，正是氫燃料電池最為核心的部件，就好比傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機。
成本問題，是橫亙在氫能商用落地前的一道天塹。制氫、運氫成本高得出奇，燃料電池車輛的生產(chǎn)成本也居高不下。但在易培云看來，這并非無法解決。
“從2019年到現(xiàn)在，我們每個電堆的成本從100多萬降到了30萬，降了70％多。兩年后，還能再降一半。”他說，“隨著技術(shù)進步以及規(guī)模化量產(chǎn)鋪開，不僅是零部件領(lǐng)域能降低成本，制氫、運氫這兩個當(dāng)下的大頭支出也能有效削減。”
制氫過程的綠色化，同樣有助于降低成本。
除了產(chǎn)量不穩(wěn)定的化工副產(chǎn)品制氫，電解水制氫是當(dāng)下通用的解決方案。但在外行眼中，用電分解水，再把制得的氫氣拿去發(fā)電，只會徒增轉(zhuǎn)化過程中的損耗。況且，一開始用來分解水的電若是火電一類，也難稱得上“清潔能源”。
“那要是用光伏、風(fēng)能發(fā)電呢？”易培云舉了申能集團在內(nèi)蒙古的制氫項目的例子：一些礦區(qū)經(jīng)過多年開采，很難再用作其他開發(fā)用途。申能與當(dāng)?shù)睾献?，承包礦區(qū)建設(shè)光伏、風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，用可再生能源發(fā)電制氫。多余的電力還能并網(wǎng)，以優(yōu)惠的價格賣給當(dāng)?shù)厥褂?，同時抵消一部分制氫成本，實現(xiàn)雙贏。
至于安全問題，學(xué)界業(yè)界的普遍共識倒與大眾“談氫色變”的態(tài)度截然不同。美國落基山研究所首席科學(xué)家埃默里·洛文斯（amory lovins）指出，氫氣的擴散程度是天然氣的4倍，是汽油煙霧的12倍，因此泄漏的氫氣會迅速擴散，遠離源頭。易培云說，一旦發(fā)生氫氣泄漏，系統(tǒng)會立刻監(jiān)控到，并鎖閉氫瓶，相比鋰電池起火更可預(yù)測、可控制。
“任何被使用的能源都是純度較高、能量密集的，使用時都存在一定的風(fēng)險。”清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院常務(wù)副院長高文勝表示，關(guān)鍵在于建立準(zhǔn)入門檻，推動安全標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)政策的制定與實施。
氫能技術(shù)將迎來跨越式發(fā)展
與這些終究能被解決的“瑕疵”相比，氫能在多領(lǐng)域的巨大優(yōu)勢更值得關(guān)注。
同化石燃料比，它無污染、可持續(xù)。同電能比，它可規(guī)?；鎯\輸，能作為國家的能源戰(zhàn)略儲備。氫燃料電池與鋰電池比，泛用性強，可在嚴寒等極端環(huán)境正常使用；能量密度高，可用于驅(qū)動重型車輛、大型船只，乃至商用飛機。
“鋰電池受能量密度制約，靠電機帶動輪船，首先得裝幾噸的電池，從體積和質(zhì)量看都不現(xiàn)實。而用燃料電池，3000噸的船只，只要并聯(lián)4個小小的電堆，輸出功率就足夠了。”易培云說。
臨港肩負“打造世界級先進制造業(yè)集群、突破關(guān)鍵核心技術(shù)”的重要任務(wù)，早在多年前就在該領(lǐng)域有所布局，并于2017年引入了上海氫晨。去年7月24日，中日（上海）地方發(fā)展合作示范區(qū)揭牌后，產(chǎn)業(yè)鏈加速集聚。目前園區(qū)已落地20多家企業(yè)，形成加氫站、電堆、雙極板、膜電極、系統(tǒng)、空壓機、儲氫瓶、碳紙、pem電解槽、檢測、整車產(chǎn)業(yè)鏈體系，國家補貼的8大核心零部件已落地7種。
在產(chǎn)業(yè)招商過程中，已成長為國內(nèi)電堆龍頭企業(yè)的氫晨起了重要作用。吸引了上游的治臻、唐峰、嘉資，下游的中車、康明斯等企業(yè)。強吸引力的源頭，在于氫晨在高密度電堆的裝配制造方面領(lǐng)先的核心技術(shù)。
用通俗的話來解釋，電堆由數(shù)百塊極板堆疊而成，而囿于工藝與成本限制，它們的尺寸往往存在誤差。疊不齊，就會影響電堆輸出功率與穩(wěn)定性。氫晨運用大數(shù)據(jù)與智能制造手段，將尺寸接近的極板精準(zhǔn)匹配，制造出功率密度高、冷啟動快、抗振性能好、適合于大批量制造的電堆。以h2150f型電堆為例：其由400層極板堆疊而成，直線度卻能控制在國際領(lǐng)先的0.3毫米內(nèi)。
值得一提的是，正是臨港新片區(qū)在科創(chuàng)平臺方面的積極布局，催生了這樣一批前沿技術(shù)。上海智能制造研究院常務(wù)副院長習(xí)俊通教授介紹，氫晨的電堆裝配制造技術(shù)正是依托交大的平臺，今后平臺也會在研發(fā)環(huán)節(jié)繼續(xù)發(fā)力，更好地賦能產(chǎn)業(yè)。8月16日，又有一批與知名高校院所共建的科創(chuàng)平臺集中入駐臨港科技城。易培云認為，臨港的氫能產(chǎn)業(yè)將在幾年內(nèi)迎來技術(shù)跨越式發(fā)展，進一步降低綜合成本、開拓應(yīng)用場景。
應(yīng)用場景為王
目前，氫晨的客戶已遍布全國。在上海臨港、雄安新區(qū)、廣東佛山、江蘇南京、河南鄭州等地都有搭載氫晨電堆的重卡、公交和物流車投入運營。
氫晨能否成為燃料電池領(lǐng)域的寧德時代，在未來氫燃料電池汽車時代到來時，成為整車廠的主要供應(yīng)商？
臨港新片區(qū)無疑樂于見到本地企業(yè)成長為行業(yè)巨頭。但在那一天到來前，還有哪些應(yīng)做的事？
寧德時代與鋰電池行業(yè)共同發(fā)展的這十年，或許能提供一些參考。企業(yè)在技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新與儲備固然重要，但電動車能從傳統(tǒng)油車搶下一大塊曾被牢牢把持的市場，還要歸功于不少“廠”外因素。
其一是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。試問，如果充電樁很少，誰還會買電車？即使是今天，西北地區(qū)等充電樁稀疏的地方，油車仍是絕對的主流選擇。同理，加氫站必須先于市場需求提前布局，否則其密度不夠，氫燃料電池車就無法推廣。
臨港已經(jīng)開始布局。去年9月，臨港新片區(qū)首座油氫合建站奠基，目前已接近完工。新片區(qū)還提出，3年內(nèi)將在區(qū)內(nèi)建設(shè)14座兼具加氫、加油功能的綜合能源補給站。
另一方面，資金支持也有其必要性。易培云認為，除了直接的補貼和獎勵，設(shè)法降低市場用氫的成本更為重要。“現(xiàn)階段，加氫的價格還是高企不下，市場缺乏使用燃料電池汽車的動力。末端的補貼能刺激市場增長，反哺產(chǎn)業(yè)上游。”
亦或者，可以通過變通手段，以軟性的方式刺激需求。譬如，洋山港區(qū)常有貨車排隊，能否出臺相關(guān)規(guī)定，給氫能源車一條綠色優(yōu)先通道？類似的場景還有很多正等待臨港新片區(qū)發(fā)掘。
而對氫能產(chǎn)業(yè)最為重要的，是搭建足夠多的示范應(yīng)用場景。“我們最渴求的就是本地市場。”多家企業(yè)表示，從成本角度考慮，燃料電池現(xiàn)階段最適合應(yīng)用于商用車上，臨港的優(yōu)勢就在于擁有大量的商用車應(yīng)用場景，應(yīng)當(dāng)盡可能盡早開發(fā)利用。
臨港新片區(qū)計劃到2025年落地1500輛氫燃料電池汽車，包括卡車、公交車、道路清掃車、叉車等。能否加快落地速度？能否在示范效應(yīng)較強的領(lǐng)域率先落地？記者從管委會建設(shè)和交通管理處了解到，未來將落地的中運量公交線t6將采用氫燃料電池驅(qū)動。那么，能否將目前規(guī)劃的6條中運量公交線路都換成氫能？
毋需擔(dān)心步子邁得太大——在這個新能源汽車、智能汽車逐步取代傳統(tǒng)汽車地位的劇烈的變革期，同樣是一個充滿機遇的、巨大的窗口期。對于臨港新片區(qū)而言，抓住這個窗口，就有機會站在科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的制高點上，掌握全球話語權(quán)。
原標(biāo)題：能源革命近在眼前，上海能走出另一個寧德時代嗎？
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