虽然2022年北京冬奥会已经落幕,但相信那盏象征着环保低碳理念的奥运火炬应该给世界留下了深刻的印象。较早年代的奥运火炬,其燃料主要是植物的油脂,随后发展为化石燃料,以丙烷、丁烷这种烷类燃料为主,从2020年东京奥运会开始开始采用绿色的氢能。
除了点燃火炬,氢能在此次北京冬奥会上也有很多其它方面的体现,比如张家口赛区1000多辆氢燃料大巴车接驳运动员和相关人员,10分钟就可以加满氢,加一次氢可行驶630公里,性能比肩国际领先水平。氢能在冬奥会中的良好体现得益于国家对该行业的支持。“推动氢能的发展利用”在2019年就被写进了政府工作报告。北京市在长期培育氢能产业链重大关键技术和孵化产业集群的基础上,借冬奥会契机,在2021年8月印发《北京市氢能产业发展实施方案(2021-2025年)》,要求以冬奥会和冬残奥会重大示范工程为依托,实现氢能技术创新“从1到10”的跨越。科技部从“十五”开始连续四个五年计划按照“三纵三横”技术体系支持新能源汽车科技创新,确定了到2035年的发展战略目标,其中纯电动、插电混合和燃料电池就是“三纵”,这说明国家政策对氢能源的支持非常明确。
目前,中国的氢能产业已经具备了一定的产业链,我们正在持续关注。氢能跟煤、石油、天然气、风、光等一样,也是一种能源,对它的研究就要专注于三个问题:首先,这个能源是怎么来的?其次,它以何种形式运输?第三,它的应用领域是什么?氢气的产业链也是围绕这三个问题展开的。
按照氢气的来源或制备方式,我们可将其分为灰氢、蓝氢和绿氢三种。我们的火炬用的是绿氢,顾名思义是用绿色能源(风电或光电电解水)制备的氢能;蓝氢和灰氢都是用传统的化石能源制备的氢能,但蓝氢经过了脱碳工艺,跟绿氢一样可以实现零碳排放。北京冬奥会使用的氢气大部分来自绿氢,还有一部分是蓝氢。在张家口就有氢能的示范基地,用附近的风电制氢。目前我国氢的应用量大概是2000多万吨,主要还是用在工业上。根据我们的研究框架,如果氢能最终要完全替代锂电池,必须要体现出较高的经济性,既能节能减排,制备成本还要比传统锂电池要低,目前来看这种可能性还比较小。
氢的储存主要采用气体形式,当然也可以通过温度和压力变化使其变成液态,技术上完全可以实现,无非是成本问题。运输方面,目前由于使用量很小主要采用车辆运输,未来会不会有像天然气一样采用管网运输,也是可以期待的。
目前我国的氢能应用最直观的体现是氢燃料电动车。在乘用车方面,相对于锂电池电动车尚不具备优势,但在一些特殊场景下,比如上文提到的大巴和重卡,还是有潜在的应用空间的。此外,氢能在储能方面也有望得到更广的应用。比如,在能源布局上,风电和光伏是非常重要的部分,但是风电和光电都不稳定,该如何解决?可以通过锂电池储能,也可以通过用光电和风电来制氢储能。现在也有人在研究氢燃气轮机,试图代替传统的天然气发电,这也是一项潜在的课题。
氢能有比较明确的主题板块,其标的基本分布在我们以上提到的三方面。在制备环节,我们看到从2019年以来,一些传统能源企业在转型新能源上出现了一些成功案例;在储存运输环节,可以关注那些做储罐的企业;在应用环节,会有提供燃料电池车质子交换膜等的企业。总体而言,围绕氢能已经形成了完整的产业链,但目前弹性会相对弱一些。