摸着日本过河，中国氢能源就死定了-世界新动态
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。
(相关资料图)
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。
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》
