摸着日本过河，中国氢能源就死定了

作者： 酷玩实验室

本文转载自：酷玩实验室（ID:coollabs）

2023年，丰田的开局就迎来了多事之秋。

“今天的临时董事会会议决定，由我担任会长，佐藤出任新社长。”

1月底，丰田章男主持更换社长发布会，以一种罕见的形式直截了当地开了场：丰田章男宣布辞任丰田汽车公司社长。

 

         

2月14日，丰田章男的爸爸、丰田曾经的掌门人丰田章一郎去世，终年97岁。

2022年数据显示，虽然丰田还是全球销量第一的车企，但丰田在中国的新车销量194.06万辆，同比减少0.2％，是10年来丰田汽车在中国市场首次出现销量下跌。

丰田旗下的雷克萨斯下滑更严重，2022年新车销量下降19%，终结了连续17年在华销量增长记录。

在全球汽车行业电动化大潮下，丰田似乎有点“跟不上”了。

国人都知道，日本车企，尤其是丰田，在汽车新能源转型过程中押错了宝。

他们几乎把全部希望都寄托在了氢能源汽车上。

结果在全球技术路线掰手腕的过程中，他们惨败给了中国引领的纯电技术路线。

但是今天我们要说的是，丰田败给了中国新能源，很大一部分原因不是丰田的锅。

日本人搞不起氢。

事实上，氢气不是任何一个国家想搞就能搞得了的。

01

2014年底，丰田第一款氢能源车Mirai（日语“未来”）首次量产。

2015年1月，丰田社长丰田章男驾驶着一辆蓝色的Mirai停在了首相官邸门前。

时任首相安倍晋三已经在此等候。

丰田章男下车，将一把象征式的车钥匙交到了首相手里。

二人一起试驾了这款汽车。

当时，这款车续航里程500公里，超过Model S（470公里），售价58000美元，也低于后者91000美元，加氢速度还超过充电。

安倍在演讲中宣称“丰田的Mirai象征着氢时代的序幕。”

当时这款车1个月订单就达到约1500辆，而日本的补贴是每台车10万人民币。

同年进入美国市场以后，Mirai一度热销。

在安倍政府的推动下，2017年日本发布《基本氢能战略》。

但也正是在这期间，Mirai的销量出现了明显下滑。

背后的原因是多方面的。除了技术不成熟、加氢难等问题，还有一大问题就是几乎“没有同行”。

作为领军者，丰田没有开放专利，使得氢能技术在企业间很难普及，导致中美欧的车企只能放弃将氢车作为主流。

日本人还希望全车供应链几乎都能在国内搞定，他们也的确做到了，甚至很多零部件供应商都是丰田的子公司。

有人说，这就像是丰田召集大家一起来修高速路，但他自己已经建好了10个收费站：“想买这个吗？只能买我家的哦。”

丰田的小算盘是这样的：自己既做氢车，还要让别人来买它的氢燃料电池发动机，它来做供应商，续写燃油车领域的辉煌。

但日本本土市场又太小，不足以支撑氢车的整个产业链，尤其是消费市场。

直到2019年的决算发布会上，丰田章男才说：“丰田决定开放自己的专利，增加伙伴的数量。”

当时，他还谈到对Mirai的反思，说Mirai的普及速度很慢，迟迟无法推进。

你要说日本人没有努力，没有降低氢车的成本来打开市场，那也是谎话。

十年左右的时间里，一辆Mirai的成本下降了97%左右。

图片来源：国泰君安证券研究所

但它的售价还是贵。

2022款的Mirai二代在日本的价格约合人民币44万元，卖到中国的价格超过70万元。

而且日本氢车产业始终没有形成一个规模化的网络。

比如加氢站，从2014年到2022年5月，只建好了161座，而日本的加油站约为30000座。

美国有一个Mirai的车主分享了他的经历：

把车开到加氢站，没有工作人员，自助服务，插上枪，加不上氢。

他车里的氢只够把车开回家的，但是没法再开回来了。

车贵，氢贵，站点少，续航一般。

这样的车，怎么可能畅销？

我们国内的电动车也经历过这样的窘境，但我们走出来了，或者说至少正在走出来的路上。

而这个问题，在日本几乎是无解的。

02

2022年，日经新闻网发表了一篇文章，题目叫《日本氢能实力世界第一，中国猛追》。

他们对比的排名主要是国内氢能专利申请的数量。

但这并不能代表产业水平。

日本氢能搞得到底怎么样，其实有一个评判标准很简单：

你的氢气从哪儿来？

氢气来源决定了氢气价格能不能更便宜。

我们知道，煤可以制氢，天然气也可以制氢，可再生能源也可以制氢。

但是日本人的每条路几乎都给堵死了。

我们自己念叨了好多年的石油进口依赖度，但中国2020年的能源整体自给率达到了82%。

对比2020年，日本的能源自给率只有11.2%。

2019年，日本的天然气、煤炭、石油进口量分别是世界的第二、第三、第四位。

依赖进口的化石能源发电，本身电力供给就已经很吃紧了，还要大量应用它来制氢的话，并不现实。

那么可再生能源制氢怎么样呢？就更尴尬了。

有多尴尬呢？拿脚趾头抠出一个日本岛那么大。

以中国为例，中西部有广袤、暴晒、多风的沙漠、戈壁、荒漠，虽然不宜居，但是非常适合发展风电、光伏。

日本岛国狭长，陆地资源很有限，风电技术水平有限，地震频发，所以陆上风电发展受限。

日本四周邻海，但日本岛近海水深较深，海上风电一般需要塔筒插入海底，加上日本海上台风频发，所以也不合适，不像我们和欧洲有很多浅水海域。

发展光伏需要大量土地，较好的光照条件，但日本阳光资源一般。早期政府补贴想要大力发展光热，也就是用镜子反射加热高塔，推动蒸气轮机发电，结果因为空气潮湿多盐雾，效果不理想，不得已才转向了光伏。

夏普等公司搞到20世纪末还是全球第一，到21世纪开始就被中国公司抢走了风头，从此一蹶不振。

在福岛县有一座巨大的光伏制氢工厂，厂区2/3的面积都是光伏板，但是一年制造的氢气也只够1万辆氢车使用。

图片来源：静说日本

未来制氢行业的趋势一定是电解水制绿氢的方向发展，但是日本又是一个淡水紧缺的国家。

他们不缺海水，可电解海水的话，阳极棒可能析出氯气、钙镁离子，容易生成沉淀，增大电阻，隔膜也容易受到腐蚀。

因为有特高压，中国光伏、风电可以东西南北互济余缺，远距离输送，日本南北方向距离几千公里，但这些都做不到。

日本人比中国更早地研发出了特高压，但始终没有投入商用。

综合来说，中国是一个“富煤、贫油、少气、多风、多光、多水”的发展中国家。

而日本是一个“缺煤、缺油、缺气、少风、少光、少水”的发达国家。

他们不仅本土能源资源窘迫，而且由于社会发达程度高，人均耗电量也高。

日本土地面积不到中国的1/25，人口不到中国的1/11，而用电量达到中国的1/8左右。

即便面对这样的家底，日本人还是孤注一掷地选择了氢能。

可氢能不是一次能源，它有时候甚至不算二次能源，而是三次能源。

比方说太阳能是一次能源。

光伏发电是二次能源。

光伏发电用来电解水制氢，氢就是三次能源。

安倍政府最大的bug就是，一次、二次能源的问题没解决，就着急布局三次能源。

而且布局的不是三次能源的来源，而是三次能源的消费载体——氢车和加氢站。

这就好比说，我们下一步的战略是让大家每个人吃上猪肉。

但是我们没养猪。

所以猪都靠进口。

日本人先不解决猪的问题，就要大口吃炖肉。

结果就是日本为了氢能战略陷入了一个巨大的深坑：

有时候需要进口猪，有时候需要进口五花肉，有时候要进口红烧肉的预制菜，有时候要进口自嗨锅，然后把里面的肉包拎出来，再把米饭包和菜料包还回去……

这段比喻是啥意思呢？

日本川崎重工打造了全球第一艘液氢船，从澳大利亚的一家煤气化厂进口液氢，长途跋涉9000公里，把液氢运到了日本。

总共运来多少氢呢？2吨。

因为氢的分子太小，它可以钻进金属的化学结构缝隙里，导致金属断裂，这叫“氢脆”现象。

所以储氢瓶就不能用钢，可能要用到碳纤维增强塑料缠绕加工，成本一下就上去了。

一辆重载卡车上可能只有1%的重量是氢气，因为储氢瓶实在是太沉太厚了，储氢船也是一样的道理。

如果你要加压，往瓶子里塞更多的氢气，从700个大气压提高到3500个，那加压灌装过程消耗的能量大概是这些氢气燃烧时能提供能量的1/3。

相当于挖3吨煤的过程，就耗费了1吨煤。

所以也有的日本公司觉得远程运氢太奢侈、太麻烦，就想把氢变成别的东西，比如氨（NH₃）。

长期不打扫的公共厕所，里面的味道就是氨的味道。

氨，便于运输、储存和贸易，而且在化肥等领域大量生产。

但是《华尔街日报》指出，氨水制氢发电的成本是天然气的8倍，是煤炭的9倍。

氨不易燃烧，发热量低于氢，转换成氢又会额外增加能量损耗。

在八九百度的高温下，氨气能分解出氢气和氮气。

氢-氨-氢过程的总能效只有50%~55%，得到的氢气还得提纯。

日本有的企业已经开始在燃煤电厂试验，在煤里掺入20%的氨气混烧发电。

这样就需要大量的氨水，靠茅房是不够的。

提供氨水的日本三井公司考虑在沙特新建一座大型的氨厂，然后把氨运回日本。

日本政府在2021年发布的第六版能源战略计划中，首次引入氨能，提出到2030年，利用氢和氨生产出的电能将占日本能源消耗的1%。

1%……

除了氨以外，他们还盯上了其他载体。

比如日本化工巨头千代田跟文莱签了协议，把文莱液化天然气厂的副产品通过蒸气重整制成氢气，然后把氢加上甲苯（C₇H₈），生成液态的甲基环己烷（C₇H₁₄），好处是可以常温常压液态运输，相当于氢的体积被压缩到1/500。

到了日本，再把液态甲基环己烷“脱氢”，分解成甲苯和氢。

然后把氢留下来，作为一个示范项目热电厂的燃料。

甲苯坐船返回文莱，再去加氢，再运过来，脱氢……

文莱距离日本4000公里。

为了弄出所谓的“氢能社会”，日本人鼓捣了半天国产化的制造业供应链，结果无论选哪条技术路线，最基本的原材料还是要满世界去找。

日本把整个“氢能社会”的各种配套设备都想好了，但是没想好氢气从哪来的问题。

相当于“我把孩子幼儿园到中学的坑位都占好了，就缺个老婆了。”

如果说日本作为发达国家，举全国之力发展氢能都会需要这样的坎坷，那么中国的氢能发展之路还能顺利吗？

所谓的万亿蓝海大市场，到底是不是一个骗局？

03

在日本，用纯氢气发电，1度电的成本可以高达5.46元人民币。

他们的成本下不来，一个重要原因是核电被自己人“卡了脖子”。

在2011年福岛核事故之前，日本的核电给全国提供了近30%的电力。

日本人原本2010年就计划要把这一比例提升到50%（2030年目标）。

结果是福岛事故后大量核电机组停运，至2015年核电占比只剩下0.9%。

对日本来说，如果不能大规模利用核电，想要打造所谓的氢能社会就是天方夜谭。

但是中国的情况有所不同。

今天，碳中和已经成为全球的共识。

要想做成这件事，必须用可再生能源，也就是风、光、水、生物质来发电。

但是天有黑的时候，风有停的时候，水有干的时候。

可再生能源具有随机性、间歇性、波动性。

所以未来可再生能源挑起大梁的时候，我们获取能量的来源一定是更多样的，而不是更单一的。

风电、光伏、光热、水电、煤电、气电、核电、生物质发电……

灰氢（化石能源制氢）、蓝氢（灰氢加上碳捕集）、绿氢（可再生能源制氢）、粉氢（核能制氢）……

电化学储能（锂电池、钠电池）、机械储能、电磁储能……

高压、超高压、特高压（距离最远、电压等级最高）……

各有各的用处，各有各的局限。

不把鸡蛋放在一个篮子里，这是中国实现碳中和的一项基本原则。

有人说，说了半天，我还是不明白为啥中国、日本要用氢？

折腾光伏、风电这些“不靠谱”的东西，已经是我忍耐的上限了，为啥还要搞氢这种又危险、又难用、成本又高的破东西，不就是骗政府补贴吗？

因为想要实现碳中和，除了我们说电力体系的碳中和以外，还有很重要的一大块就是热力体系的碳中和。

很多地方用电、用热，都要烧煤。

在很多产业，比如水泥、陶瓷、玻璃，都需要用到工业窑炉，如水泥窑，它们没办法用电加热的方式来升温，只能用供热的方式。

而氢，就是为这些场景准备的，它是来替代燃煤供热的。

氢锅炉、氢窑炉，是清洁能源供给和工业高品质供热需求之间的一个关键纽带。

中国需要解决的问题是，我们煤制氢占比太高了，达到60%以上，真正电解水制出来的绿氢只占到1%~1.5%。

煤制氢，制1吨氢，要排放20吨二氧化碳，所以不是碳中和的长久之计。

中国人从碳中和布局的一开始就在着力解决氢气供应的来源问题。

既要便宜，也要低碳，还要有保障。

从制氢设备上说，有很多光伏、风电龙头企业都在布局氢电解水槽，国内碱性电解槽制造技术发展迅速，国产化率达到95%，成本下降显著。

我们正在从一些日本人没有下大功夫的领域入手，同时在日本人曾经领先的领域（比如质子交换膜的膜电极）奋起直追。

只要能实现国产化的东西，成本就能比日本人低一大截。

从光伏到氢能，我们考虑的都是先怎么样把一种能源装备做成物美价廉大规模，然后着力安排的领域才是应用端的降本增效，比如氢能源电池车。

我们不会去追求无本之木。

从制氢成本的结构上说，除了设备降本，电价占了一大块。

如果电价能下降一半，电制氢成本就能下降1/3。

2021年，中国光伏平均度电成本是0.38元/度。

如果电价能下降到0.25元/度，那么电解水制氢成本就能下降到15元/公斤，接近当前化石能源制氢的成本。

国家电网前董事长刘振亚创办的全球能源互联网发展合作组织预计，2030年左右西北地区风光条件好的地方就能达到这条成本线上。

未来我们还有很大的下降空间，业内人士普遍认为，中国光伏电价能下降到0.15元/度的水平。

能用上更多的光伏、风电来制氢，氢气生产过程的碳排放就会显著下降。

但是电解水，不光要电，还要水。

有人或许会说：日本人缺淡水，我们淡水也不富裕啊，以后电便宜了，水就随便拿去电解吗？

预计到2050年，全球电制氢产量能达到3.4亿吨，耗水量接近70亿立方米。

看起来很多，但我们可以对比一下——

当前全球农业用水2.8万亿立方米，工业用水8000亿立方米，城市用水5000亿立方米。

所以不用过度担心电解水制氢给水资源消耗带来的压力。

与日本不同，中国风光资源好，绿氢生产潜力极大，技术可开发的上限是每年37亿吨。

全球能源互联网发展合作组织预测，这个量预计相当于2060年中国总用氢需求的40倍。

从供氢的角度来说，中国完全不缺“原材料”。

从输氢的角度来说，中国人有很多种选择。

我们可以在西部用风光制氢，然后输送到东边；

也可以把西部的绿电通过特高压送到东边，然后在东部制氢。

根据测算，如果距离2000公里，折合每度电能量的输送成本，输氢需要1毛钱（0.096元），而输电只要6分钱。

就目前来说，一公里输氢管道的成本大约是天然气管道成本的1.5倍左右。

这么说来，是不是以后西北地区就别搞什么制氢了？

不是这样的。

最重要的是，因为我们中国有独特的风光资源，因为我们西部北部发电和东部南部用电的地理分布特点，

中国人搞出了一望无际的风光大基地，又搞出了全世界唯一大规模商用的特高压，又搞出了物美价廉的电解水制氢设备，

这就导致我们中国人可以搞一件事，

而这是日本人至今无法企及的一件事——

它叫做“电-氢协同”。

啥意思呢？因为西边的电便宜，所以西部制氢便宜，但西部产业少，就地用氢量少。

东边产业对氢的需求大，但东边电贵——不光本地电价贵，外来电也要加上特高压的输电费用。

东西之间可以用输氢管道，也可以用特高压送电。

那么问题来了：你是一股脑给东部全送氢呢？还是只送电，到东边再制氢呢？

这就得安排安排了。

电-氢协同的意思就是，不依赖单一能量来源，就地用电、就地制氢、远距离输氢、远距离送电再制氢，灵活统筹，四路齐发。

经过初步测算，你别看现在氢挺贵的，但是如果把特高压和输氢管道同时用起来，整个能源体系的成本比你单用任何一个都要更低。

这就是全球能源互联网发展合作组织测算的一个较优方案：

东边85%的用氢需求靠特高压送电来满足，在东部制氢；

东边15%的需求用输氢管道来满足；

这样输氢的成本只要每立方米3毛钱（0.307元），而如果东边的氢全靠西边管道输送，每立方米要达到6毛钱（0.598元）。

未来随着光伏、风电、特高压、制氢、输氢、储氢、储电等环节的成本下降，这整个系统的综合用能成本还会进一步降低。

刚才这个例子说的是东西部相距2000公里的两个省份。

如果我们进一步扩大范围，到2060年，比如西北、华东、西南，全国所有区域都用本地的风光来制氢，全国每公斤绿氢成本约为9.4元。

而如果所有区域能打破壁垒，采用电-氢协同的方式来互通有无，每公斤绿氢成本能降到7.6元——1公斤氢能储存33度电，这就相当于每度绿氢发的电只需要0.23元。

这个绿氢成本相当于日本人目前氢气成本的4.2%。

无论你认为这样便宜的绿氢是不是在“画大饼”，我们只想说明一个问题：

未来中国的能源体系，我们要当做一整盘棋来算。

大家都知道电动车行业，上游碳酸锂的价格很疯狂，导致电储能的成本也飙升。

但是根据量化测算，如果2060年中国能充分发展绿氢产业，可以省下来的储能灵活性资源投资规模在1万亿元左右。

绿氢左手牵着特高压搞电-氢协同，右手牵着储能搞氢-储联动。

我们不会把鸡蛋放在一个篮子里，因为我们有很多个篮子，我们还要把鸭蛋、鹅蛋、鸵鸟蛋、鹌鹑蛋……通通都放进去。

多能互补，把所有手段都用足用好，灵活调配，更有利于用能成本的下降，也有利于能源体系的稳定、坚强、可靠。

中国的能源体系，即便将迎来可再生能源“不靠谱”的冲击，我们也将用更丰富的手段，让这些不靠谱变成靠谱，同时做到全社会成本可负担。

而我们有底气说这些话，是因为中国能源装备制造业的强大，是因为中国在“富煤贫油少气”的禀赋之外，还有着几无穷尽的可再生能源宝藏等着我们去开发、利用、转化、消费。

尾声

2021年，本田宣布停产氢能源车Clarity。

在声明中，本田表示：

“我们对现在每一种可能性进行了研究，认为氢能源存在一些困难的技术挑战，大约10年内，氢能源车不会成为主流。”

奔驰的母公司戴姆勒终止同本田研发氢能源乘用车，把重心放到了氢能源重型车辆的研发上。

2021年，日产也宣布暂停氢燃料电池车的合作计划。

直到2021年12月14日，丰田的电动化战略姗姗来迟。

2021年底，丰田一口气宣布要在2030年前投入8万亿日元用于电动化转型，其中4万亿用于纯电动车型，4万亿用于混动车型、插电式混动车型、氢燃料车型。

入土的安倍晋三，也带走了日本的氢春大梦。

从去年开始，你甚至能在中国的大街上看到丰田纯电动车的广告。

这款bZ4X车型被网友戏称为“验证码电动车”，甚至被调侃为“2022年最愚蠢的电动车”，属于拉胯级别。

毕竟，他们起步就已经晚了十年。

日本氢车产业，无论做到了哪一步后开始收缩、溃败，归根结底不是中国电动车的“外因”导致的。

日本搞不定低成本氢气来源才是这场大败局的核心。

问渠那得氢如许？为有源头活水来。

我们要超越的不是日本，从来都是我们自己。

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参考文献：

全球能源互联网发展合作组织：《绿氢发展与展望》

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