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“没有长周期的氢储能，碳中和就不可能实现”，在近日举行的2024中国国际氢能及燃料电池产业展览会上，中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高将氢储能定位为零碳时代的“必需品”，并认为这一技术路线将成为今后的主流储能方式之一、未来新型电力系统的重要支撑。
近两年来，“新型储能热”“氢能热”接踵而至，不仅受到投资者青睐，还在2024年国务院政府工作报告中“露了把脸”，政策、资本、关注度乃至争议都随之水涨船高。而作为融合两大“新贵”概念的氢储能，可谓“叠满了buff”，还在示范阶段就成了议论焦点，被不少从业者、学者视为零碳未来的基石之一，企业、资金也蠢蠢欲动，希望能提前布局“下一个风口”。
但相比于“吆喝声”，氢储能目前在技术、成本、商业模式上仍未显示出明显优势，这场事先张扬的技术路线变革，如何加速走向规模化发展，又能否兑现期待？
新型储能一“锂”独大，“时长瓶颈”如何解决？
氢储能关注度升温，既得益于新型储能、氢能近来的快速发展，也与目前储能的格局、瓶颈和争议有关。
钛媒体APP通过中关村储能产业技术联盟获取到了最新版的《储能产业研究白皮书2024》，根据白皮书，截至2023年底，全球已投运电力储能项目累计装机规模为289.2GW，其中传统的抽水蓄能累计装机规模占比仍有67%，但随着新型储能的发展，近两年权重已大幅缩水，2023年同比下降了12.3%；而新型储能累计装机规模已达91.3GW，是2022年同期的近两倍，其中96.9%都是锂电池储能，年增长率超过100%。
着眼大陆，格局也大同小异。截至2023年底，大陆已投运电力储能项目累计装机规模达86.5GW，接近全球市场总规模的1/3；在不同储能方式中，传统抽水蓄能占比59.4%，熔融盐储热占比0.7%，而新型储能占比已达到39.9%，目前累计装机规模34.5GW，仅2023年一年就实现了21.5GW的新增投运装机，同比增长率高达166%。而在新型储能的诸多技术路线中，锂电池仍然一家独大，占比高达97.3%，其他技术中，铅蓄电池占比1.2%，液流电池、压缩空气储能均占比0.6%，飞轮储能占比0.2%，超级电容占比0.1%，而像氢储能等还未步入常态化应用阶段的技术路线，总共加起来占比也不到0.1%。
锂电的成熟和商业化无疑是目前新型储能快速发展的最大推动力，锂电产业也是大陆在新能源领域积极布局、重点发展的新兴产业之一，锂电池更是作为大陆出口“新三样”行销全球，与光伏、电动车等一起成为了中国制造的新名片。但考虑到锂离子本身的特性和新型电力系统对储能时长的要求，锂电技术路线也难免在进一步发展中遇到瓶颈。
中车株洲电力机车研究所综合能源双碳中心副主任黄志国就曾谈到，锂电储能的舒适区为1-4个小时，目前平均储能时长在2小时左右，仅为传统抽水蓄能的三分之一，在中长时应用方面有明显短板，当新型电力系统成型后，风电、光伏等新能源上网发电比例会大幅增加，这就对平抑波动性、增加储能时长提出了更高要求，锂电技术路线必然无法覆盖全部的储能需求。黄志国因此建议推动新型储能行业多元化布局、发展，加强对不同时长、不同种类的储能应用产品的研究，比如适合应用于4小时以上中长时储能场景的液流电池、可通过增大储气室容量储能10小时以上的压缩空气储能以及能实现跨季节储能的氢储能等技术路线。
在4月10日开幕的在第十二届储能国际峰会暨展览会（ESIE 2024）上，也有部分业内人士谈到了锂电的时长瓶颈和新型储能发展的同质化问题，并对格局优化、多元发展前景进行了讨论。实际上，“长时储能元年”的提法已在业界流行了一段时间，根据长城证券能源转型中心主任张鹏的统计，2023年大陆开工建设或已开展前期工作的液流电池项目有19个、压缩空气储能项目18个，超过100家企业参投了长时储能项目，获得投资的企业约有20家，投资总额接近50亿元人民币，同比翻了7倍。而根据ESPLAZA长时储能网的统计，2023年至今，包括新注册企业、转型企业和业务拓展企业在内，共40余家公司入局了长时储能赛道，其中不乏中国石油、中国石化等巨头的子公司，今年以来，中国天楹（000035.SZ）、许继电气（000400.SZ）等A股上市公司也纷纷公布了自身长时储能项目的计划或进展。
不过，技术上看似各有所长的其他储能方式，想要迅速在市场中“分一杯羹”甚至逆袭锂电，短期内来看仍然较难，其中最核心的问题仍是收益模式欠佳导致的商业化、规模化进度缓慢。据财新网报道，中国电力科学研究院首席技术专家惠东在4月9日宁德时代（ 300750.SZ ）天恒磷酸铁锂电池储能系统发布会上表示，虽然锂离子电池储能在时长、寿命、安全性等方面仍存在一些问题，但相较于其他新型储能技术路线，其盈利前景仍是最可观的，商业化进度也是最成熟的，预计行业在相当长的时间内仍会呈现“一锂独大”的格局。根据长城证券的预测，大陆长时储能需求或许在2027年之后才会迎来集中释放。
以氢储电，优势何在？难点几多？
虽然距离规模化发展、市场爆发还有不短的路要走，但对于业界，无论是政策端、研发端还是企业端来说，战场在当下，也在未来，提前谋划、抢先布局，下出足以赢得明天的“先手棋”，既是企业战略发展的要点，也是吸引投资的要素。
今年2月下旬起，随着内蒙古自治区《关于加快推进氢能产业发展的通知》、山东省《关于对氢能车暂免收取高速公路通行费的通知》等政策陆续出台，氢能热度骤然高涨，大有“破圈”之势，美锦能源（000723.SZ）、全柴动力（600218.SH）等多只氢能股走出涨停板，在券商研报中，“新质生产力C位”的名头、2025年突破万亿规模的预期都显得颇为诱人。
也正是在这波热度中，氢储能作为氢的应用场景之一，得到了远高于以往的重视。上文所述欧阳明高、黄志国等多位专家、从业者在包括近日ESIE 2024在内的多个场合中，就这一技术路线的特点和前景给出了自己的理解和观察。
总的来看，氢作为电力储存介质，其能实现长周期、跨季节储能的优势被提及最多，而这也是大陆正加紧建设的新型电力系统的必备条件之一。根据欧阳明高的介绍，储能按时间周期可分为长周期、中周期、短周期，按规模可分为大规模、中规模、小规模，10小时以内的中短周期储能可以依靠电化学技术路线，但在长周期大规模场景中，氢储能的优势远超电化学、压缩空气、抽水蓄能等，是目前看来最有前景的解决方案。作为从业者，舜华新能源董事长高顶云也曾提及，氢最大的优势就在于储能，尤其是能够实现长时间、跨空间、大规模的能量储存。国际能源署（IEA）曾在一项研究中预测，想要达到净零排放目标，未来至少有10%的可再生能源须依靠长周期储能技术参与电力系统。欧阳明高也曾给出测算，认为大陆到2060年需要1.5万亿度电的长时储能，占到全社会用电量的9%，而氢储能将在其中扮演重要角色。
氢能公司Tree Energy Solutions（TES）联合创始人兼首席执行官、标普全球（SPGI）独立董事马克·阿尔韦拉（Marco Alvera）曾在《氢能革命：清洁能源的未来蓝图》一书中详细阐述过氢作为储能方案应用于电力系统的场景和比较优势：为了解决可再生能源间歇性、季节波动性等问题，未来的电力系统会在旺季将一部分可再生能源转化为绿氢，通过电网输送，并在淡季用于电厂燃烧发电，或者利用电网级燃料电池发电。在这一过程中，或许会损耗接近40%的电力，但相较于电化学等储能方式，氢储能在长时间尺度上仍具有成本优势。具体来说，如果以日为周期来测算，氢的储能成本要比电池储能高1/4，但如果以周为周期测算，电池的储存成本将会从120美元/MWh飙涨到700美元/MWh，其总成本也要比氢储能高出近1.5倍。马克·阿尔韦拉据此设想，未来的家庭、工商业用能将会配备双燃料系统，分别与电网、氢网和可逆电解槽或燃料电池进行连接、转换，满足不同使用场景需要。
就目前而言，至少上述相关设想中的一部分正在慢慢变为现实，欧洲天然气巨头斯纳姆就曾与微软、思科、埃森哲等合作开发用于电网、氢网连接的智能系统。在大陆，国家发展改革委曾出台国鼓励火电厂掺氢燃料的政策，意在将一部分高碳排的燃煤发电逐步改造为不排放污染物的燃氢发电，在产业中长期规划中也强调过要发展“风光发电+ 氢储能”一体化应用。此外，据钛媒体APP了解，目前部分零碳园区也在研究氢储能的应用，而工业领域的进度则明显更快，2023年2月大陆首台国产HA级重型燃机正式下线，使用该产品的广东惠州大亚湾石化区综合能源站则成为了国内首座掺氢燃烧的HA级燃机电厂，该项目计划在2030年左右实现HA级燃机百分之百燃氢。在今年3月中旬发改委公开向社会征求意见的《绿色低碳先进技术示范项目清单（第一批）》中，亦有国家电投集团北京重燃能源科技发展有限公司、内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司的基于纯氢燃气轮机创新的“电-氢-电”新模式实证示范项目等相关应用项目。
聚焦于氢储能细分领域，大陆已有由国家电网建设运营的安徽六安国内首个兆瓦级氢能综合利用示范站和浙江台州大陈岛氢能综合利用示范工程以及南方电网全国首个固态储氢项目三个氢储能项目实现投运。去年9月，由源网荷储新能源科技（上海）有限公司投资建设的氢储能调峰电站新型储能示范项目在致力“打造西部氢都”的新疆克拉玛依市启动建设，该项目总投资达350亿元，计划在2024年8月竣工，届时将成为大陆最大氢储能项目。据了解，该项目将在白天光照充足时利用光伏所发电力实现电解水制氢，并将电能转化为氢能储存起来，在晚上电力供应不足时回馈至电网系统供电。这一示范项目在克拉玛依分区主要为克拉玛依云计算产业园区供电，以打造新疆首个纯绿电零碳数据中心；在白碱滩区则用于热电联供，可提供接近48万吉焦零碳热源服务，实现零碳供暖48万平方米，是克拉玛依零碳城市计划的重要一环。此外， 势加透博、鸾鸟电气、凯豪达等七家产业链配套企业也在示范项目辐射区落地，形成氢能装备制造基地。据钛媒体APP了解，西藏自治区、浙江湖州、河北张家口等地目前也有氢储能项目规划。而除了电网、发电领域的大型央国企，鲲华科技、高成绿能等氢能公司，在大光储板块成名已久的阳光电源（300274.SZ）、正泰新能源等也在氢储能领域有所布局。德国莱茵TÜV曾于2023年针对中国储能从业者展开过一项调研，结果显示，认为氢能将在未来三年内与储能结合最紧密的受访者多达46.9%，仅次于太阳能排名第二，相较2022年的同题调研提升了24.5%。
从上述示范项目的发展、参与主体的演进和从业者的态度中可以看出，氢储能的规模、应用场景、建设运营企业已显现出逐步扩大、逐步多元化的趋势，但总体来说，目前仍处于小规模科研示范项目阶段，想要实现商业化，还面临不少难点，专注于新能源产业的咨询机构能景研究向钛媒体APP介绍，目前氢储能发展有三大瓶颈：一是政策上总体尚停留在发展规划阶段，缺少具体补贴细则等政策落地；二是技术上大规模储氢、发电方案等仍待更多验证；三是在商业化上定位不明确，虽然模式相对灵活丰富，但在不同应用及技术方向的平衡与取舍上，还未能发掘出最具经济性的盈利方案。
电、氢组“CP”，能否兑现零碳未来？
不管是被寄望于在电力领域“大展拳脚”的氢储能，还是氢能（尤其通过可再生能源制取的绿氢）的其他应用场景，目前距商业化、规模化发展都还有一定距离。不过，即使碳中和的目标节点已越来越近，仍不阻碍商业化进程较慢的氢能成为声名最显赫的未来产业之一，不少观点都认为，氢能与风电、光伏等可再生能源发电的组合，将是实现并持续零碳世界的最佳方案。
这一提法通常看中的是氢能对可再生发电一些应用短板的补足，钛媒体APP将其总结为可再生能源的“时空难题”，具体来说一是时间维度，风电、光伏作为电源存在间歇性、波动性问题，尤其是日夜、四季之间存在巨大落差，这就需要储存电能以平抑波动性，保障稳定供应，在这方面，电化学等方式可以应对中短周期的储能，而如上文所述，氢储能则是长周期、跨季节储能的首选；第二点则是空间维度风、光资源分布的不均匀问题，比如中东、非洲、澳大利亚等地风光资源丰富，但日本、韩国以及欧洲尤其西欧部分国家就相形见绌，在幅员辽阔如大陆，西北地区和东部地区也差异巨大。而电力并不适合长距离运输，传输距离越长能量损耗就越多，风电光伏的间歇性、波动性更增加了输配难度，在这方面，长距离运输损耗小、且运输成本有一定优势（通过改造现有天然气官网输送氢能可极大减少运输成本）的氢能，亦是备受瞩目的能源输送方案。
更关键的是，在二氧化碳排放结构中，电力虽然“贡献”了最多的碳排放，但占比也只有40%左右，交通在20%左右，无论清洁电力如何发展，至少仍有三分之一的场景无法被电气化所覆盖，包括长途交通和炼钢、化工等重工业（工业碳排放的占比超过20%）以及部分建筑、农业场景。而对于这些“减排困难户”来说，能够实现商业化、规模化的氢能具备扮演“破壁人”的潜力。
在工业领域，氢作为燃料可用于炼钢、炼油、制造绿色塑料、低碳混凝土等场景，实际上，工业领域的氢能应用目前已有一定规模，但出于成本、效率等考量，使用的往往并非通过可再生能源制取的绿氢，这令清洁度大打折扣。如何让绿氢加速实现商业化，以应用于工业领域脱碳，也成为了目前备受关注的碳中和重点课题之一。
在交通领域，动力电池在转化率、成本等方面具备明显优势，已逐步在市内交通、家用场景中对燃油车进行着“新老更迭”，但在货运等长距离商用场景中，动力电池过大的重量会给续航、运输成本等带来压力，而以“轻”为最大特质的氢能正可以派上用场，目前包括大陆在内，氢能重卡已出现在了不少国家的高速公路上；此外，氢能在理论上的补能效率要高于目前的电动车充电效率，如果超级快充、换电模式发展不及预期，一些需要频繁补能的商用车，如出租车、公交车等也可能选择氢能。大陆国家发展改革委、国家能源局于2022年3月联合印发的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》中就曾提出，到2025年氢燃料电池车辆保有量约5万辆的目标，虽然目前距离达标还有超过30%的缺口，但近两年大陆氢燃料电池汽车产销量均实现接近翻倍的年增长，再加之今年出台的利好政策，加速发展仍然可期。此外，在城际公共交通、海运、航空领域，氢能也被寄予厚望，今年3月21日，由中车长客股份公司自主研制的大陆首列氢能源市域列车，在长春成功完成了时速160公里的满载运行试验，标志着氢能在大陆轨道交通领域应用取得新突破；大陆首艘氢燃料电池动力示范船三峡氢舟1号也在去年10月11日于湖北宜昌三峡游客中心（九码头）完成了首航。在航空领域，全球范围内也有不少关于氢能飞机（包括氢燃料电池、燃氢飞行、纯液态氢飞行）的研究、试验。
而在供热领域，氢能也被认为是能够继承天然气管道等“遗产”，并替代天然气成为供暖主流方案的技术。不过，氢能的易燃、易泄露导致其安全性一直面临质疑，想应用在家庭供暖场景，仍需在避免事故方面取得更大的突破。
甚至在时代变革中占据了“C位”的人工智能领域，氢能也有一席之地。近来AI用电焦虑成为热门话题，而根据马克·阿尔韦拉在上文提及的著作中的预测，到2030年，美国45%的数据中心将使用氢储能，以支持人工智能等的运行、发展；而到了2050年，预计多达2/3的数据中心都会配备氢储能。
总结来说，在未来人类活动、社会运行的大部分场景中，我们都会与氢共存。在中国氢能联盟的预测中，到2060年，氢能应用场景将集中于工业、交通、电力、建筑四大领域，其中建筑约占4%（热电联产、热电连供），电力约占5%，交通约占31%，工业应用则占到60%。
不过，在与一位从事氢能系统运行、维护、安监等工作的从业者交流时，对方表示，最近氢能的热度虽然很高，但技术、商业化上的进展却显得有些迟缓，涌入的资金未必能被用于瓶颈攻坚，反而可能去加入同质化产能扩产的潮流中。钛媒体APP在一年前的研究文章中所提及的产业核心部件产量和性能相对较弱、储运成本居高不下、存在安全隐患等产业共性问题（氢能再加速：行业多频共振，蓄势迎候裂变），至今也仍未得到实质性的解决。眼看距离期待中的2025“万亿规模之年”越来越近，这项负载着零碳未来美好愿景的技术，究竟何时能步入起飞前的滑行道，仍让从业者、投资者望眼欲穿。（本文首发于钛媒体APP，作者｜胡珈萌，编辑｜刘洋雪）
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