一波三折的东京奥运会终于在7月23日正式拉开帷幕。早在2016年，当时的东京市长舛添要一就宣称“东京奥运会将留下一个氢社会作为遗产”，就像新干线高速一样。

今年的奥运火炬平台和部分奥运火炬使用氢气作为燃料，这在奥运历史上尚属首次；奥运村的热水系统也完全由氢燃料提供动力；运动员甚至乘坐氢燃料电池巴士前往比赛场地。用于生产氢气的电力来自福岛县的太阳能电池板。从制氢、储氢、氢运输到终端应用，整个过程不使用任何化石燃料，这是日本第一个完整的氢能基础设施系统，也代表了日本向世界展示氢能战略的雄心。

那么，氢能有哪些特点和价值呢？氢能将如何在解决全球变暖问题的过程中占有一席之地？

氢能的特点和价值

氢能是一种清洁的、高能量密度的二次能源。氢气的燃烧只产生水蒸气，不产生温室气体。如果在制氢过程中确保零碳排放，氢是一种理想的清洁能源。

氢具有更高的能量密度。每公斤氢燃料的能量至少是每公斤锂电池的130倍；体积能量密度（单位体积所能储存的能量）是锂电池的两倍，未来有望达到5倍。如下图所示，对于氢燃料电池汽车而言，每增加一英里里程，所需氢燃料的重量几乎可以忽略不计，但相比之下，锂电池汽车需要大幅增加电池的重量和体积。势必对电动汽车的结构设计和电机性能提出更高的要求。再加上氢燃料电池汽车在寒冷环境下的启动和续航方面的技术突破，氢能在长途运输、航空、航运、重工业等需要高能量、长续航和燃料的行业中占据巨大优势。可以应对极端天气。

此外，氢能的生产、储存、运输、使用等方面非常多样化，是实现电能、热能、液体燃料等能量转换的媒介。与电力类似，氢可以从太阳能、风能、核能和传统化石能源等一次能源中转化而来。在储运方面，气氢或液氢可通过天然气管道或LNG船运输；氢能可以更高的转换效率被转换成电能或热能，由此产生的应用场景非常广泛，包括作为偏远地区分布式清洁能源系统的储能解决方案。

当然，氢能在碳中和战略下发挥重要作用的前提是制氢过程必须使用清洁的一次能源。氢一般分为：灰氢、蓝氢和绿氢。

灰氢由化石能源制成。目前，世界上95%以上的氢是灰氢。灰氢成本可低至1美元/公斤，并已大规模生产，广泛用于炼油和制氨（主要用于化肥）。

蓝氢也由化石能源制成，但需要在制造过程中的每个碳排放环节使用碳捕获技术。现有技术可以捕获约90%的碳排放。按最低灰氢价格计算，目前蓝氢成本可低至1.5美元/公斤。

绿色氢由零碳排放的清洁能源转化而来。由于制氢技术不成熟，特别是目前电解水技术的成本和材料，目前绿氢成本在2.5-6美元/kg之间。彭博新能源财经（BNEF）和国际能源署（IEA）预测，到2030年左右，绿氢的成本将与蓝氢相当。

日本氢能产业实践

氢能产业链主要包括制氢（Production）、储氢（Storage）、氢运输（Distribution）和终端使用（End Use）。

从绿色氢制造到东京奥运会终端应用的完整氢能基础设施体系，在全球尚属罕见。这很大程度上得益于日本政府过去十年的长期投资（今年正好是福岛核事故十周年）。目前政府的研发预算是世界第二，仅次于欧盟。

日本在福岛县建成了世界上最大的太阳能制氢基地之一；家用氢燃料电池设备Ene-Farm已售出14万台；至少有4万辆氢燃料电池汽车投入使用；至少已建成135座加氢站是全球最大的加氢站网络。

日本的氢储运技术和实践也走在世界前列。今年上半年，由日本川崎重工建造的全球首艘液化氢运输船Suiso Frontier已投入试运行。氢气的沸点/液化温度比液化天然气的储存温度低100°C。这艘船将从9000公里外的澳大利亚运送液态氢到日本。这条氢运输路线将在2030年将日本氢燃料的CIF价格降低4倍。

但是，日本氢能产业链的成本仍然很高。东京奥运会使用的氢燃料电池公交车的价格是柴油公交车的4倍。同等条件下，氢燃料的成本至少是柴油的2.6倍。与锂电池产业链相比，氢能源和氢燃料电池产业链更长、更复杂，很多环节还需要技术突破和商业化探索。

面对氢能的未来，业内专家众说纷纭。有人认为液氢和气氢将成为主流，也有人认为以甲醇或氨为代表的储氢运氢载体将成为主流。就重要性而言，有人认为氢能是世界各国实现2050年（发达国家）和2060年（中国）碳中和目标的最后一块拼图，是深度脱碳的关键能源；甚至有人认为氢能能源是“21世纪的终极能源”，世界经济和能源结构也将随之发生变化。无论如何，政府、国际智库和市场对解决上述氢能技术问题普遍持乐观态度。

各国政府为氢能产业设定了目标

近十年来，国内外政府从行业倡导转向制定行业规范和具体的行业支持。其中，交通相关产业链将受到各国政府政策的青睐。目前，资本市场普遍看好氢能产业的发展。可以说，氢能产业在整个能源行业中的地位已经逐步提升。

截至2021年初，全球已有30多个国家发布了氢能产业发展路线图，并承诺提供公共资金支持氢能应用。日本和欧盟都公布了氢能战略，分别制定了2030年和2050年绿色制氢和氢能源汽车普及率的具体目标。国际氢能委员会预测，到2050年，氢能将占全球的18%。世界能源终端需求。此外，氢燃料电池汽车将占全球汽车的20%至25%，每年为交通运输业贡献至少三分之一的碳减排量。

去年，国务院办公厅、国家能源局出台《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》、《关于建立健全清洁能源消纳长效机制的指导意见（征求意见稿）》等配套政策，鼓励推动绿色氢、分布式能源、燃料电池等关键技术的研发和商业应用，氢能产业将进入商业化和规模化发展的新阶段。

今年，国务院国资委在总结上半年央企经济运行情况时表示，超过三分之一的央企已经在制定整体氢能产业链布局。

工信部预测，到2035年，新能源汽车销量将占新车总销量的50%以上。商用车将实现氢动力转型。氢燃料电池汽车保有量达到100万辆左右，建设加氢站5000座。中国氢能联盟预测，到2050年，氢能将占中国能源系统的10%，对氢的需求量将接近6000万吨，年经济产值至少达到10万亿元。绿色氢的规模将达到4000万吨，占比最高。其中，交通部门使用氢气2458万吨，占交通部门整体能源消耗的19%，减少碳排放3.56亿吨；氢燃料电池汽车年产量达到520万辆。

在资本层面，近期大量政府引导基金和能源产业资本纷纷聚焦氢能。截至2021年6月，全球大型氢能项目和投资事件已达359个，其中至少三分之一发生在今年上半年，且增速较快。各国政府累计承诺投入至少700亿美元公共资金投资氢能产业。预计到2030年，各国政府、资本和企业至少将在氢能产业投资5000亿美元。

氢能产业的未来与投资机会

我们相信氢能产业将在世界能源结构中占据一席之地。由于其发展尚处于起步阶段，投资机构应重点关注国内外支持补贴政策和市场反应。

在终端应用方面，氢能和电能同为二次能源，既互补又竞争。投资机构可重点关注：1）氢能在电动化、脱碳困难的行业中的应用，包括长途运输、航空、船舶、重工业等； 2）氢能在分布式能源系统中的应用，缓解清洁能源稳定性差、利用效率低、吸收压力大等问题。

这种互补与竞争的动态平衡，需要投资机构实时了解氢能产业的关键技术路径选择和技术发展。重点关注液氢、气氢与甲醇或氨等氢能载体之间的路径选择。在上游制氢环节，重点是电解水技术与材料、碳捕集技术的创新；储氢环节需要重点关注氢燃料电池的系统设计、贵金属开采和成本，以及大规模量产的机会；此外，储氢在成本和安全运输方面还有很大的提升空间。需要实时了解氢能行业对汽油和液化天然气管道、运输港口、加油站、加气站等现有能源系统的有效利用情况。

同时，我们还应该关注具有直接竞争性的蓄电池（包括锂电池）技术在体积和质量能量密度方面是否有革命性的突破。

与工业革命前相比，全球平均气温上升了约1°C。但是，我们现在拥有的清洁技术无法达到联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）设定的将温度提高到 1.5°C 以下的目标。这需要前所未有的技术创新和能源革命。

纵观人类能源革命的历史，是一部能源效率从高碳到低碳，从低能量密度到高能量密度不断提升的历史，每一次革命都最终在安全、可靠和高效之间取得平衡。那么，2020年东京奥运会能否真正为世界打开氢能社会的大门，氢能产业的发展在多大程度上有助于解决全球变暖问题，引领全球能源革命，我们充满信心期望。