摸著日本過河,中國氫能源就死定了-獨家焦點
2023-03-05 09:13:01    騰訊網(wǎng)

2023年,豐田的開局就迎來了多事之秋。

“今天的臨時董事會會議決定,由我擔任會長,佐藤出任新社長?!?/p>


(資料圖)

1月底,豐田章男主持更換社長發(fā)布會,以一種罕見的形式直截了當?shù)亻_了場:豐田章男宣布辭任豐田汽車公司社長。

2月14日,豐田章男的爸爸、豐田曾經(jīng)的掌門人豐田章一郎去世,終年97歲。

2022年數(shù)據(jù)顯示,雖然豐田還是全球銷量第一的車企,但豐田在中國的新車銷量194.06萬輛,同比減少0.2%,是10年來豐田汽車在中國市場首次出現(xiàn)銷量下跌。

豐田旗下的雷克薩斯下滑更嚴重,2022年新車銷量下降19%,終結(jié)了連續(xù)17年在華銷量增長記錄。

在全球汽車行業(yè)電動化大潮下,豐田似乎有點“跟不上”了。

國人都知道,日本車企,尤其是豐田,在汽車新能源轉(zhuǎn)型過程中押錯了寶。

他們幾乎把全部希望都寄托在了氫能源汽車上。

結(jié)果在全球技術路線掰手腕的過程中,他們慘敗給了中國引領的純電技術路線。

但是今天我們要說的是,豐田敗給了中國新能源,很大一部分原因不是豐田的鍋。

日本人搞不起氫。

事實上,氫氣不是任何一個國家想搞就能搞得了的。

01

2014年底,豐田第一款氫能源車Mirai(日語“未來”)首次量產(chǎn)。

2015年1月,豐田社長豐田章男駕駛著一輛藍色的Mirai停在了首相官邸門前。

時任首相安倍晉三已經(jīng)在此等候。

豐田章男下車,將一把象征式的車鑰匙交到了首相手里。

二人一起試駕了這款汽車。

當時,這款車續(xù)航里程500公里,超過Model S(470公里),售價58000美元,也低于后者91000美元,加氫速度還超過充電。

安倍在演講中宣稱“豐田的Mirai象征著氫時代的序幕。”

當時這款車1個月訂單就達到約1500輛,而日本的補貼是每臺車10萬人民幣。

同年進入美國市場以后,Mirai一度熱銷。

在安倍政府的推動下,2017年日本發(fā)布《基本氫能戰(zhàn)略》。

但也正是在這期間,Mirai的銷量出現(xiàn)了明顯下滑。

背后的原因是多方面的。除了技術不成熟、加氫難等問題,還有一大問題就是幾乎“沒有同行”。

作為領軍者,豐田沒有開放專利,使得氫能技術在企業(yè)間很難普及,導致中美歐的車企只能放棄將氫車作為主流。

日本人還希望全車供應鏈幾乎都能在國內(nèi)搞定,他們也的確做到了,甚至很多零部件供應商都是豐田的子公司。

有人說,這就像是豐田召集大家一起來修高速路,但他自己已經(jīng)建好了10個收費站:“想買這個嗎?只能買我家的哦。”

豐田的小算盤是這樣的:自己既做氫車,還要讓別人來買它的氫燃料電池發(fā)動機,它來做供應商,續(xù)寫燃油車領域的輝煌。

但日本本土市場又太小,不足以支撐氫車的整個產(chǎn)業(yè)鏈,尤其是消費市場。

直到2019年的決算發(fā)布會上,豐田章男才說:“豐田決定開放自己的專利,增加伙伴的數(shù)量?!?/p>

當時,他還談到對Mirai的反思,說Mirai的普及速度很慢,遲遲無法推進。

你要說日本人沒有努力,沒有降低氫車的成本來打開市場,那也是謊話。

十年左右的時間里,一輛Mirai的成本下降了97%左右。

圖片來源:國泰君安證券研究所

但它的售價還是貴。

2022款的Mirai二代在日本的價格約合人民幣44萬元,賣到中國的價格超過70萬元。

而且日本氫車產(chǎn)業(yè)始終沒有形成一個規(guī)模化的網(wǎng)絡。

比如加氫站,從2014年到2022年5月,只建好了161座,而日本的加油站約為30000座。

美國有一個Mirai的車主分享了他的經(jīng)歷:

把車開到加氫站,沒有工作人員,自助服務,插上槍,加不上氫。

他車里的氫只夠把車開回家的,但是沒法再開回來了。

車貴,氫貴,站點少,續(xù)航一般。

這樣的車,怎么可能暢銷?

我們國內(nèi)的電動車也經(jīng)歷過這樣的窘境,但我們走出來了,或者說至少正在走出來的路上。

而這個問題,在日本幾乎是無解的。

02

2022年,日經(jīng)新聞網(wǎng)發(fā)表了一篇文章,題目叫《日本氫能實力世界第一,中國猛追》。

他們對比的排名主要是國內(nèi)氫能專利申請的數(shù)量。

但這并不能代表產(chǎn)業(yè)水平。

日本氫能搞得到底怎么樣,其實有一個評判標準很簡單:

你的氫氣從哪兒來?

氫氣來源決定了氫氣價格能不能更便宜。

我們知道,煤可以制氫,天然氣也可以制氫,可再生能源也可以制氫。

但是日本人的每條路幾乎都給堵死了。

我們自己念叨了好多年的石油進口依賴度,但中國2020年的能源整體自給率達到了82%。

對比2020年,日本的能源自給率只有11.2%。

2019年,日本的天然氣、煤炭、石油進口量分別是世界的第二、第三、第四位。

依賴進口的化石能源發(fā)電,本身電力供給就已經(jīng)很吃緊了,還要大量應用它來制氫的話,并不現(xiàn)實。

那么可再生能源制氫怎么樣呢?就更尷尬了。

有多尷尬呢?拿腳趾頭摳出一個日本島那么大。

以中國為例,中西部有廣袤、暴曬、多風的沙漠、戈壁、荒漠,雖然不宜居,但是非常適合發(fā)展風電、光伏。

日本島國狹長,陸地資源很有限,風電技術水平有限,地震頻發(fā),所以陸上風電發(fā)展受限。

日本四周鄰海,但日本島近海水深較深,海上風電一般需要塔筒插入海底,加上日本海上臺風頻發(fā),所以也不合適,不像我們和歐洲有很多淺水海域。

發(fā)展光伏需要大量土地,較好的光照條件,但日本陽光資源一般。早期政府補貼想要大力發(fā)展光熱,也就是用鏡子反射加熱高塔,推動蒸氣輪機發(fā)電,結(jié)果因為空氣潮濕多鹽霧,效果不理想,不得已才轉(zhuǎn)向了光伏。

夏普等公司搞到20世紀末還是全球第一,到21世紀開始就被中國公司搶走了風頭,從此一蹶不振。

在福島縣有一座巨大的光伏制氫工廠,廠區(qū)2/3的面積都是光伏板,但是一年制造的氫氣也只夠1萬輛氫車使用。

圖片來源:靜說日本

未來制氫行業(yè)的趨勢一定是電解水制綠氫的方向發(fā)展,但是日本又是一個淡水緊缺的國家。

他們不缺海水,可電解海水的話,陽極棒可能析出氯氣、鈣鎂離子,容易生成沉淀,增大電阻,隔膜也容易受到腐蝕。

因為有特高壓,中國光伏、風電可以東西南北互濟余缺,遠距離輸送,日本南北方向距離幾千公里,但這些都做不到。

日本人比中國更早地研發(fā)出了特高壓,但始終沒有投入商用。

綜合來說,中國是一個“富煤、貧油、少氣、多風、多光、多水”的發(fā)展中國家。

而日本是一個“缺煤、缺油、缺氣、少風、少光、少水”的發(fā)達國家。

他們不僅本土能源資源窘迫,而且由于社會發(fā)達程度高,人均耗電量也高。

日本土地面積不到中國的1/25,人口不到中國的1/11,而用電量達到中國的1/8左右。

即便面對這樣的家底,日本人還是孤注一擲地選擇了氫能。

可氫能不是一次能源,它有時候甚至不算二次能源,而是三次能源。

比方說太陽能是一次能源。

光伏發(fā)電是二次能源。

光伏發(fā)電用來電解水制氫,氫就是三次能源。

安倍政府最大的bug就是,一次、二次能源的問題沒解決,就著急布局三次能源。

而且布局的不是三次能源的來源,而是三次能源的消費載體——氫車和加氫站。

這就好比說,我們下一步的戰(zhàn)略是讓大家每個人吃上豬肉。

但是我們沒養(yǎng)豬。

所以豬都靠進口。

日本人先不解決豬的問題,就要大口吃燉肉。

結(jié)果就是日本為了氫能戰(zhàn)略陷入了一個巨大的深坑:

有時候需要進口豬,有時候需要進口五花肉,有時候要進口紅燒肉的預制菜,有時候要進口自嗨鍋,然后把里面的肉包拎出來,再把米飯包和菜料包還回去……

這段比喻是啥意思呢?

日本川崎重工打造了全球第一艘液氫船,從澳大利亞的一家煤氣化廠進口液氫,長途跋涉9000公里,把液氫運到了日本。

總共運來多少氫呢?2噸。

因為氫的分子太小,它可以鉆進金屬的化學結(jié)構縫隙里,導致金屬斷裂,這叫“氫脆”現(xiàn)象。

所以儲氫瓶就不能用鋼,可能要用到碳纖維增強塑料纏繞加工,成本一下就上去了。

一輛重載卡車上可能只有1%的重量是氫氣,因為儲氫瓶實在是太沉太厚了,儲氫船也是一樣的道理。

如果你要加壓,往瓶子里塞更多的氫氣,從700個大氣壓提高到3500個,那加壓灌裝過程消耗的能量大概是這些氫氣燃燒時能提供能量的1/3。

相當于挖3噸煤的過程,就耗費了1噸煤。

所以也有的日本公司覺得遠程運氫太奢侈、太麻煩,就想把氫變成別的東西,比如氨(NH3)。

長期不打掃的公共廁所,里面的味道就是氨的味道。

氨,便于運輸、儲存和貿(mào)易,而且在化肥等領域大量生產(chǎn)。

但是《華爾街日報》指出,氨水制氫發(fā)電的成本是天然氣的8倍,是煤炭的9倍。

氨不易燃燒,發(fā)熱量低于氫,轉(zhuǎn)換成氫又會額外增加能量損耗。

在八九百度的高溫下,氨氣能分解出氫氣和氮氣。

氫-氨-氫過程的總能效只有50%~55%,得到的氫氣還得提純。

日本有的企業(yè)已經(jīng)開始在燃煤電廠試驗,在煤里摻入20%的氨氣混燒發(fā)電。

這樣就需要大量的氨水,靠茅房是不夠的。

提供氨水的日本三井公司考慮在沙特新建一座大型的氨廠,然后把氨運回日本。

日本政府在2021年發(fā)布的第六版能源戰(zhàn)略計劃中,首次引入氨能,提出到2030年,利用氫和氨生產(chǎn)出的電能將占日本能源消耗的1%。

1%……

除了氨以外,他們還盯上了其他載體。

比如日本化工巨頭千代田跟文萊簽了協(xié)議,把文萊液化天然氣廠的副產(chǎn)品通過蒸氣重整制成氫氣,然后把氫加上甲苯(C7H8),生成液態(tài)的甲基環(huán)己烷(C7H14),好處是可以常溫常壓液態(tài)運輸,相當于氫的體積被壓縮到1/500。

到了日本,再把液態(tài)甲基環(huán)己烷“脫氫”,分解成甲苯和氫。

然后把氫留下來,作為一個示范項目熱電廠的燃料。

甲苯坐船返回文萊,再去加氫,再運過來,脫氫……

文萊距離日本4000公里。

為了弄出所謂的“氫能社會”,日本人鼓搗了半天國產(chǎn)化的制造業(yè)供應鏈,結(jié)果無論選哪條技術路線,最基本的原材料還是要滿世界去找。

日本把整個“氫能社會”的各種配套設備都想好了,但是沒想好氫氣從哪來的問題。

相當于“我把孩子幼兒園到中學的坑位都占好了,就缺個老婆了?!?/p>

如果說日本作為發(fā)達國家,舉全國之力發(fā)展氫能都會需要這樣的坎坷,那么中國的氫能發(fā)展之路還能順利嗎?

所謂的萬億藍海大市場,到底是不是一個騙局?

03

在日本,用純氫氣發(fā)電,1度電的成本可以高達5.46元人民幣。

他們的成本下不來,一個重要原因是核電被自己人“卡了脖子”。

在2011年福島核事故之前,日本的核電給全國提供了近30%的電力。

日本人原本2010年就計劃要把這一比例提升到50%(2030年目標)。

結(jié)果是福島事故后大量核電機組停運,至2015年核電占比只剩下0.9%。

對日本來說,如果不能大規(guī)模利用核電,想要打造所謂的氫能社會就是天方夜譚。

但是中國的情況有所不同。

今天,碳中和已經(jīng)成為全球的共識。

要想做成這件事,必須用可再生能源,也就是風、光、水、生物質(zhì)來發(fā)電。

但是天有黑的時候,風有停的時候,水有干的時候。

可再生能源具有隨機性、間歇性、波動性。

所以未來可再生能源挑起大梁的時候,我們獲取能量的來源一定是更多樣的,而不是更單一的。

風電、光伏、光熱、水電、煤電、氣電、核電、生物質(zhì)發(fā)電……

灰氫(化石能源制氫)、藍氫(灰氫加上碳捕集)、綠氫(可再生能源制氫)、粉氫(核能制氫)……

電化學儲能(鋰電池、鈉電池)、機械儲能、電磁儲能……

高壓、超高壓、特高壓(距離最遠、電壓等級最高)……

各有各的用處,各有各的局限。

不把雞蛋放在一個籃子里,這是中國實現(xiàn)碳中和的一項基本原則。

有人說,說了半天,我還是不明白為啥中國、日本要用氫?

折騰光伏、風電這些“不靠譜”的東西,已經(jīng)是我忍耐的上限了,為啥還要搞氫這種又危險、又難用、成本又高的破東西,不就是騙政府補貼嗎?

因為想要實現(xiàn)碳中和,除了我們說電力體系的碳中和以外,還有很重要的一大塊就是熱力體系的碳中和。

很多地方用電、用熱,都要燒煤。

在很多產(chǎn)業(yè),比如水泥、陶瓷、玻璃,都需要用到工業(yè)窯爐,如水泥窯,它們沒辦法用電加熱的方式來升溫,只能用供熱的方式。

而氫,就是為這些場景準備的,它是來替代燃煤供熱的。

氫鍋爐、氫窯爐,是清潔能源供給和工業(yè)高品質(zhì)供熱需求之間的一個關鍵紐帶。

中國需要解決的問題是,我們煤制氫占比太高了,達到60%以上,真正電解水制出來的綠氫只占到1%~1.5%。

煤制氫,制1噸氫,要排放20噸二氧化碳,所以不是碳中和的長久之計。

中國人從碳中和布局的一開始就在著力解決氫氣供應的來源問題。

既要便宜,也要低碳,還要有保障。

從制氫設備上說,有很多光伏、風電龍頭企業(yè)都在布局氫電解水槽,國內(nèi)堿性電解槽制造技術發(fā)展迅速,國產(chǎn)化率達到95%,成本下降顯著。

我們正在從一些日本人沒有下大功夫的領域入手,同時在日本人曾經(jīng)領先的領域(比如質(zhì)子交換膜的膜電極)奮起直追。

只要能實現(xiàn)國產(chǎn)化的東西,成本就能比日本人低一大截。

從光伏到氫能,我們考慮的都是先怎么樣把一種能源裝備做成物美價廉大規(guī)模,然后著力安排的領域才是應用端的降本增效,比如氫能源電池車。

我們不會去追求無本之木。

從制氫成本的結(jié)構上說,除了設備降本,電價占了一大塊。

如果電價能下降一半,電制氫成本就能下降1/3。

2021年,中國光伏平均度電成本是0.38元/度。

如果電價能下降到0.25元/度,那么電解水制氫成本就能下降到15元/公斤,接近當前化石能源制氫的成本。

全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織預計,2030年左右西北地區(qū)風光條件好的地方就能達到這條成本線上。

未來我們還有很大的下降空間,業(yè)內(nèi)人士普遍認為,中國光伏電價能下降到0.15元/度的水平。

能用上更多的光伏、風電來制氫,氫氣生產(chǎn)過程的碳排放就會顯著下降。

但是電解水,不光要電,還要水。

有人或許會說:日本人缺淡水,我們淡水也不富裕啊,以后電便宜了,水就隨便拿去電解嗎?

預計到2050年,全球電制氫產(chǎn)量能達到3.4億噸,耗水量接近70億立方米。

看起來很多,但我們可以對比一下——

當前全球農(nóng)業(yè)用水2.8萬億立方米,工業(yè)用水8000億立方米,城市用水5000億立方米。

所以不用過度擔心電解水制氫給水資源消耗帶來的壓力。

與日本不同,中國風光資源好,綠氫生產(chǎn)潛力極大,技術可開發(fā)的上限是每年37億噸。

全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織預測,這個量預計相當于2060年中國總用氫需求的40倍。

從供氫的角度來說,中國完全不缺“原材料”。

從輸氫的角度來說,中國人有很多種選擇。

我們可以在西部用風光制氫,然后輸送到東邊;

也可以把西部的綠電通過特高壓送到東邊,然后在東部制氫。

根據(jù)測算,如果距離2000公里,折合每度電能量的輸送成本,輸氫需要1毛錢(0.096元),而輸電只要6分錢。

就目前來說,一公里輸氫管道的成本大約是天然氣管道成本的1.5倍左右。

這么說來,是不是以后西北地區(qū)就別搞什么制氫了?

不是這樣的。

最重要的是,因為我們中國有獨特的風光資源,因為我們西部北部發(fā)電和東部南部用電的地理分布特點,

中國人搞出了一望無際的風光大基地,又搞出了全世界唯一大規(guī)模商用的特高壓,又搞出了物美價廉的電解水制氫設備,

這就導致我們中國人可以搞一件事,

而這是日本人至今無法企及的一件事——

它叫做“電-氫協(xié)同”。

啥意思呢?因為西邊的電便宜,所以西部制氫便宜,但西部產(chǎn)業(yè)少,就地用氫量少。

東邊產(chǎn)業(yè)對氫的需求大,但東邊電貴——不光本地電價貴,外來電也要加上特高壓的輸電費用。

東西之間可以用輸氫管道,也可以用特高壓送電。

那么問題來了:你是一股腦給東部全送氫呢?還是只送電,到東邊再制氫呢?

這就得安排安排了。

電-氫協(xié)同的意思就是,不依賴單一能量來源,就地用電、就地制氫、遠距離輸氫、遠距離送電再制氫,靈活統(tǒng)籌,四路齊發(fā)。

經(jīng)過初步測算,你別看現(xiàn)在氫挺貴的,但是如果把特高壓和輸氫管道同時用起來,整個能源體系的成本比你單用任何一個都要更低。

這就是全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織測算的一個較優(yōu)方案:

東邊85%的用氫需求靠特高壓送電來滿足,在東部制氫;

東邊15%的需求用輸氫管道來滿足;

這樣輸氫的成本只要每立方米3毛錢(0.307元),而如果東邊的氫全靠西邊管道輸送,每立方米要達到6毛錢(0.598元)。

未來隨著光伏、風電、特高壓、制氫、輸氫、儲氫、儲電等環(huán)節(jié)的成本下降,這整個系統(tǒng)的綜合用能成本還會進一步降低。

剛才這個例子說的是東西部相距2000公里的兩個省份。

如果我們進一步擴大范圍,到2060年,比如西北、華東、西南,全國所有區(qū)域都用本地的風光來制氫,全國每公斤綠氫成本約為9.4元。

而如果所有區(qū)域能打破壁壘,采用電-氫協(xié)同的方式來互通有無,每公斤綠氫成本能降到7.6元——1公斤氫能儲存33度電,這就相當于每度綠氫發(fā)的電只需要0.23元。

這個綠氫成本相當于日本人目前氫氣成本的4.2%。

無論你認為這樣便宜的綠氫是不是在“畫大餅”,我們只想說明一個問題:

未來中國的能源體系,我們要當做一整盤棋來算。

大家都知道電動車行業(yè),上游碳酸鋰的價格很瘋狂,導致電儲能的成本也飆升。

但是根據(jù)量化測算,如果2060年中國能充分發(fā)展綠氫產(chǎn)業(yè),可以省下來的儲能靈活性資源投資規(guī)模在1萬億元左右。

綠氫左手牽著特高壓搞電-氫協(xié)同,右手牽著儲能搞氫-儲聯(lián)動。

我們不會把雞蛋放在一個籃子里,因為我們有很多個籃子,我們還要把鴨蛋、鵝蛋、鴕鳥蛋、鵪鶉蛋……通通都放進去。

多能互補,把所有手段都用足用好,靈活調(diào)配,更有利于用能成本的下降,也有利于能源體系的穩(wěn)定、堅強、可靠。

中國的能源體系,即便將迎來可再生能源“不靠譜”的沖擊,我們也將用更豐富的手段,讓這些不靠譜變成靠譜,同時做到全社會成本可負擔。

而我們有底氣說這些話,是因為中國能源裝備制造業(yè)的強大,是因為中國在“富煤貧油少氣”的稟賦之外,還有著幾無窮盡的可再生能源寶藏等著我們?nèi)ラ_發(fā)、利用、轉(zhuǎn)化、消費。

尾聲

2021年,本田宣布停產(chǎn)氫能源車Clarity。

在聲明中,本田表示:

“我們對現(xiàn)在每一種可能性進行了研究,認為氫能源存在一些困難的技術挑戰(zhàn),大約10年內(nèi),氫能源車不會成為主流?!?/strong>

奔馳的母公司戴姆勒終止同本田研發(fā)氫能源乘用車,把重心放到了氫能源重型車輛的研發(fā)上。

2021年,日產(chǎn)也宣布暫停氫燃料電池車的合作計劃。

直到2021年12月14日,豐田的電動化戰(zhàn)略姍姍來遲。

2021年底,豐田一口氣宣布要在2030年前投入8萬億日元用于電動化轉(zhuǎn)型,其中4萬億用于純電動車型,4萬億用于混動車型、插電式混動車型、氫燃料車型。

入土的安倍晉三,也帶走了日本的氫春大夢。

從去年開始,你甚至能在中國的大街上看到豐田純電動車的廣告。

這款bZ4X車型被網(wǎng)友戲稱為“驗證碼電動車”,甚至被調(diào)侃為“2022年最愚蠢的電動車”,屬于拉胯級別。

畢竟,他們起步就已經(jīng)晚了十年。

日本氫車產(chǎn)業(yè),無論做到了哪一步后開始收縮、潰敗,歸根結(jié)底不是中國電動車的“外因”導致的。

日本搞不定低成本氫氣來源才是這場大敗局的核心。

問渠那得氫如許?為有源頭活水來。

我們要超越的不是日本,從來都是我們自己。

酷玩實驗室整理編輯

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參考文獻:

全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織:《綠氫發(fā)展與展望》

關鍵詞: 氫燃料電池