本文来自微信公众号：立方知造局（ID：m3zhizaoju），作者：刘铮，编辑：唐晓园，特约顾问：小济童鞋，原文标题：《碳与氢：中国新国运》，头图来自：视觉中国
在聊“氢能和国运”之前，我们先来回顾几场“能源领域”闹剧——
中华大地上流传一条玄学规律：任何流量扎堆的领域，必会出现一群高举科学旗帜的“民科”。其中最具代表性的两位“民科大神”分别出现在第二、第三次石油危机之后：
八十年代来自哈尔滨的公交车司机——“点水成油”王洪成；以及本世纪初，祖籍广东、生于马来，留学美国的“宇宙永动”梁星人。
氢能源时代，民科又来了——
2021年1月，青年汽车进入破产清算，一场“民科造车”的闹剧就此划上句号。
这家公司在2019年推出“水氢动力车”，号称“加水就能跑”。整个骗局严格遵守“民科三板斧”——先表演、再要钱、快投产时便开溜。
骗局很粗糙，但南阳市政府还是上当了。南阳高新区官网曾显示：“该水氢动力车项目首期投资81.63亿元，其中南阳市政府平台出资40亿元。”
骗局得逞的原因可能有二：
1. 正值中国开放氢能产业基地的风口，自上而下都对“氢”青睐有加。
2. 氢气的制取、储运、应用，每个环节都需要高技术附加。
青年汽车号称能一次解决这三大难题，搞出加水就能跑的水氢动力车，正好搔到南阳市政府的痒处。
看到这里相信有读者会奇怪：中国锂电车好不容易走出泡沫，正在欣欣向荣地发展，国家又开始花大力气搞氢能车是为啥？
其实无论锂电车或氢能车，都是新能源产业链的下游应用方式，是“遥远”生产端和储运端在日常生活中的综合体现。
如果说锂电车是中国光伏、风能、锂电池以及特高压在应用端的整合，那么扶持氢能车就是中国开始收拢氢能产业链的信号。
中国一直在布局氢能。毫不夸张地说：已经收入囊中的“风光锂”，未来只是氢能的“打工仔”。
被称为人类终极化学能源的氢，正关乎中国“新国运”。
中国重仓氢能，是全球“碳本位时代”的必然。
随着世界各国相继宣布“碳排放”和“碳中和”计划，环保——这个全新的意识形态，演化为关于碳排放权的政策和实践——以“碳”为本位的新货币体系即将到来。
2020年，中国提出“3060目标”：在2030年前碳达峰，2060年前碳中和。
中国的“风光水”可再生能源发电体系，不可避免会受到气象制约，供电不稳定。
而稳定的化石能源体系，中国一方面长期存在“贫油、少气、相对富煤”的隐患，三种资源上均是世界第一进口大国。另一方面，化石能源产生的超高碳排与“双碳”目标相悖。
资料来源：公开信息 制图：立方知造局
“氢”作为零碳排、高热值的可再生能源，中国无论从保障国家能源安全、降低化石能源依赖的角度，还是从继续保持国际话语权、进而在碳本位体系下获得话事权的角度，催熟氢气的制取、储运和应用技术都已刻不容缓。
面对高技术附加的氢能，中国能否复制“风光锂”的成功？
世界各大国倾力下注，中国的筹码是否足够？
在氢能的发展上，我们的优势和不足又有哪些？
这些问题，本文将在以下三个部分一一回答：
1. 牙买加体系到“碳卖家体系”，气候协定下的军备竞赛
2. 从美、日、德氢能发展，看中国氢能的三个难关
3. “城市群”与钢铁转型——拒绝泡沫的氢能新政
一、碳排前奏
问：特斯拉靠什么盈利？
答：碳积分。
2020年特斯拉首次实现年度盈利，GAAP净利润7.2亿美元，而碳积分的“销售额”，达到15.8亿美元。
2021年一季度，特斯拉又在碳积分上赚到5.18亿美元。一时间，媒体纷纷深扒特斯拉的卖碳主业。埃隆·马斯克的形象，从“科技达人钢铁侠”瞬间变成“闷声发财卖碳翁”。
虽然2021年5月后，特斯拉碳积分的最大客户Stellantis引入电动车业务，可能导致卖碳收入锐减。但依靠碳排放优势赚取巨额利润的方式，已给人留下深刻印象。
碳积分的买卖不是新鲜事。2008年，依照《京都议定书》规定的“碳排交易在欧盟25个成员国、1.2万家企业间开展”。以“碳”为本位的新货币体系初现雏形。
2009年，决定《议定书》第二阶段走向的哥本哈根会议在一地鸡毛中结束。
发达国家与发展中国家的矛盾在会议中被彻底激化，“控制碳排放”被认为、也一度成为先发国家阻挡后发国家的壁垒。
2021年，丁仲礼院士在节目里谈到哥本哈根会议 图片来源：央视网
中国是少数几个在哥本哈根会议上做出承诺的国家之一。
一方面是作为大国，在道义上承担控制全球变暖的义务；
另一方面，中国制造业的飞速发展，推动着“产业升级”和“污染治理”成为基本国策，碳排放逐渐和各项政策、目标挂钩。
按照《议定书》对发展中国家的要求，中国到2012年开始承担减排义务。但相关的部署早已开始：2008年成为中国“新能源车元年”，油改气、电动车逐渐从商用辐射至乘用。
2008年北京奥运会应用氢燃料电池车 图片来源：爱卡汽车网
氢气分为灰氢、蓝氢和绿氢。其中绿氢使用可再生能源电力进行电解水制取，社会接受度最高，也是氢能的终极目标。
因此，发展面向未来的氢能，首先得打好光伏和风电的基础。
利用后发优势，凭借强大的资源配置力和本土制造力，中国“风光水”装机规模已成世界第一。其中光伏产能占全球70%，在中国的8成地区，光伏上网电价低于煤电。特高压电网基建，将弃电率降至个位数。
但是，和减碳大潮相伴相生的氢能源技术，不容后发优势的存在。中、美、日、欧几乎齐头并进，互有优劣，正面对冲不可避免。
一场全新的军备竞赛已经开始。
二、美、日、德，氢能路线
知己知彼，百战不殆。而在氢能技术领域，各国之间不止有“竞争”，还有“竞合”。
在探讨中国氢能可能面临的难关之前，立方知造局有必要先梳理美国、日本、德国——如何应对减碳、发展氢能。
美国
美国减碳和氢能发展，整体上呈现出“一朝天子一朝臣”的特色——唯一不变的就是善变。
世纪之交的小布什政府在签署《京都议定书》后第三年，以“影响美国经济发展”和“发展中国家应该共同担责”为借口退出缔约国。
但氢能源的发展却一点没落下。2004年美国政府投资燃料电池10亿美元，两年后福特推出世界第一辆氢燃料电池汽车，氢内燃机也开始投产，形势一片大好。
直到2009年，奥巴马当选总统后，美国氢能源产业进入冷冻期。当时的美国能源部部长朱棣文，围绕“制备、储运、成本、基建”提出发展氢能源需要解决“四个奇迹”，削减研发经费，福特、通用、克莱斯勒相继终止氢能车研发。
奥巴马执政后期，他又提出将“环境保护”作为政治遗产，开始和中国展开气候合作，同时积极推动巴黎气候协定，并给美国定下绝对量的减排计划。
已离任的朱棣文也站出来发声：氢能产业搞定四个奇迹后，还是有搞头的。
但美国的燃料电池技术毕竟落后太多，只能将丰田氢燃料电池车Mirai引入加州市场。
加州的加氢站基建全美第一，但氢能沉寂的数年里，特斯拉已在当地扎根。Mirai的对手前有Model S，后有同期进入的Model X，销售空间已被挤占殆尽，直到今天只卖出6600辆，Model X是其6倍。而加州氢能车总数也不过7000多辆。
到特朗普时代，情形又为之一变。“懂王”先宣布美国退出巴黎协定，再削减可再生能源部门资金，最后发布新规振兴油、气、煤。
特朗普整个任期内，美国清洁能源产业都在原地踏步。
拜登一上台，政策再次发生变化。为了和特朗普“划清界限”，拜登选择“与氢相随”。
制图：立方知造局
接任总统第一天，拜登便火速提交巴黎协定“入群申请”，承诺在2050年实现“碳中和”。同时宣布一项2万亿美元的绿色复苏计划，促进绿氢产业化，以及“使用联邦政府的采购系统，实现百分百能源清洁和车辆零排放”。
兜兜转转，美国氢能的“春天”可能要来了——只是频繁经历“换季”的能源产业还能为氢能发展注入多少活力，仍是一个未知数。
日本
2022年1月1日，中日韩和部分东盟国家签订的RCEP（区域全面经济关系伙伴协定）正式生效。根据日经网预测，日本将迎来5%的出口增长率，也许是15方成员国中的最大赢家。
日本“技术不弱、内需弱”的氢能产业，也将从RCEP减免关税的条款中获益。
如果说美国氢能发展磕磕绊绊，那日本就是在氢能上死磕到底。
日本列岛狭长多山，无法形成大面积集中的风、光发电；填海造陆成本高污染大，同样难以实现。
在锂电领域，日企统治长达二十年后已被中国企业打得一蹶不振，海外的锂矿钴矿开采权也被瓜分完毕。
日本真正可以发展的新能源，只有氢。
日本氢能协会成立于第一次石油危机期间，并启动第一个国家级氢能项目“阳光工程”（sunshine）。第三次石油危机后，日本于1993年提出“新阳光工程”（new sunshine）和世界能源网络（we-net），开始向国外寻求氢能合作。
21世纪初期，日本四大燃料电池技术均有突破：PAFC（磷酸燃料电池）和MCFC（熔融碳酸盐燃料电池）技术已经成熟，丰田基于PEMFC（质子交换膜燃料电池）研发的大型通勤巴士进入实用，SOFC（固体氧化物燃料电池）相对滞后，但也于2009年向家用推广。
2011年“311地震”造成的福岛核事故，让日本能源自给率一度跌至6%~7%，一次能源94%依赖海外进口。三年后，日本政府发布第四个基本能源计划，着重强调氢能利用。
2017年，《氢能基本战略》确立，日本成为首个发布氢能战略的国家，“平价氢能和氢能社会”成为战略的主要目标。
同年，在NEDO（日本新能源和工业技术发展组织）技术指导下，三菱商事、千代田化工等企业组成的氢能链技术研究合作组，利用有机液态储氢（氢油）实现远洋运输。
2020年，世界规模最大的光伏制氢工厂FH2R项目在福岛投运，氢气生产能力每小时2000m³。总产能可满足1万辆燃料电池车一整年的氢需求。
日本氢源由此形成两条主线：海外澳煤、沙特蓝氢、文莱远洋运氢；国内FH2R光伏制氢。整个氢能产业实现从生产到应用的完整供应链。
日本主要氢源供应链图谱 图片来源：北极星氢能网
日本领先的氢能技术面临“技术不弱、内需弱”的尴尬现状，因此过剩的产能不可避免会对中国氢能企业造成冲击。
2018年至2020年，日本企业与中国的氢能合作超过16次——同期的德国林德、美国空气化工、法国液化空气三家集团与中国的合作加起来也不过20次。
在燃料电池车领域，日本作为中国最大的汽车零部件进口来源地，RCEP生效后，日企的氢能、燃料电池车技术在中国市场的竞争力会进一步提高。
预计在2022年，丰田Mirai将进入中国。虽然缓冲时间已足够长，但考虑到消费者对日企品牌的认可度，中国燃料电池车企即将迎来强大的竞争对手。
德国
德国与中国的发展路径极为相似：都是工业化国家，都先行布局光伏、风能等可再生能源。德国氢能发展稍晚却后发先至，因此非常具有启发意义。
德国从2021年1月实施新二氧化碳税，与欧盟碳排放交易构成新体系，覆盖德国国内918家企业。其中化石燃料进口批发商、精炼厂必须购买证书，而附加费将转嫁给普通用户。
在此之前一年半，德国工业企业为欧盟排放体系支付的额外成本近20亿欧元，新税令实施后可能达到30亿。
德国将在2022年关停所有核电站，目前仅有6座在运。从电力出口国变成电力进口国。
“自废武功”的原因在于对碳排放的极致追求：核能虽然是清洁能源，但运作过程中仍然会排放二氧化碳，而且不属于可再生能源。
双重倒逼下，企业和普通用户都必须转向可再生能源。通过90亿欧元的氢能投资，德国氢能技术的确有一日千里之势，成为第一个天然气混输20%氢气投入发电的国家。
相对氢能技术，德国碳排政策更值得关注：
1. 钢铁工业和化工行业作为德国支柱，向环境友好型技术转型时将获得投资成本补贴和技术支持；
2. 新工艺产生的碳排放，会由政府承担和欧盟碳排交易之间的回避成本；
3. 中小企业在达到一定限额前，无需支付碳相关费用。
2020上半年，德国可再生能源电力占比过半。通过财政补贴，电价中的可再生能源附加费不增反降，2021年从6.756欧分/kwh降至6.5欧分/kwh。
德国在重视环保的同时，也率先尝到“碳本位”货币体系的甜头：
首先，碳排征税将为德国财政部增加250亿欧元收入，除去投资氢能90亿，补贴附加费110亿，仍有50亿的冗余。
其次，严苛的碳税加速能源结构转型，让德国有更多碳排放配额拍卖给其他欧盟国家：2021上半年，欧盟碳价翻番，德国卖碳收入24亿欧元，接近2020全年拍卖额。
牙买加体系变“碳卖家”体系的黑色幽默在于，货币体系从强权把持的玩物，与关乎人类生死存亡的大趋势同化。
高耸的壁垒正在快速迫近：
碳本位也好，碳氢本位也罢，真正的筹码其实是“技术本位”。时辰一到，仍在碳排、氢能技术上落后的国家将跌落深渊。
中国的时辰，在“3060”。
三、新国运：短板和城市群
氢能技术的强弱将直接决定中国在未来碳氢本位货币体系中的话事权。
换句话说，氢能关乎中国“新国运”——能否在完成大势所趋的双碳目标后，不被锁住经济持续的发展和人民更高质量的生活。
如果说中国盾构机结合了“美日德”三家之长，让“发达国家粉碎机”的美誉沉寂数年后重新被提起；那么中国氢能的大环境则相反，恰恰集合“美日德”三家之短——
美国之短：锂电车挤占氢能车销售空间；
日本之短：氢能发展依赖远距离储运技术；
德国之短：工业化程度重，尤其钢铁企业转型困难。
中国一直以来的投资原则，以及利用后发优势降低成本、打破垄断的秘诀就是：即使承担全部风险，也必须确保对供应链的直接控制。
成就“新国运”的氢能源，中国必须拥有“制取-储运-应用”的全环节技术，才能维护国家能源安全，坐上新体系的牌桌。
短板一：氢锂之争
中国新能源车的“氢锂之争”比美国犹有过之。
截至2021上半年，中国新能源汽车保有603万辆，燃料电池车仅占千分之二左右，被挤占态势明显。
即使未来引入成熟的丰田Mirai，也有可能重蹈加州覆辙——特斯拉已在中国开设全资工厂，更多中国锂电车厂商也在加快占领市场份额的脚步。
虽然氢车、锂车本质上是互补关系，但考虑到已经深入人心的锂电车消费习惯，氢能车想要突围，也许要有比当年锂电车更强的扶持力度才能实现。
2020年9月，中国财政部出台燃料电池补贴政策。出乎意料的是，并没有以锂电政策为蓝本，通过全方位补贴终端产品快速做大市场，而是另起炉灶：
以“城市群”为单位，对有产业化攻关和示范应用的区域“以奖代补”；
示范“城市群”在规划完成后，还要经历一轮“选秀”，入围选手只有完成目标，才能获得奖金。
十二年前布局锂电的“看得见的手”，不再满足于发放补贴、打开风口，任由产业发展，直到“过冷”或“过热”时才拉一把、打一下。而是更深地参与进政策、推进、落实的每一个环节。
落子燃料电池时，无用且内耗的泡沫从开局就被打散，每一手都只有一个目的——争先：核心技术的突破，关键部件的产业化和迭代。
中国已没有时间等待市场的自然选择。
燃料电池是复杂的系统工程，无法像锂电池在突破核心技术后，就依托现有基建迅速商用。
首先，燃料电池有四个不同的电池技术方向，仅PEMFC一种就需要解决贵金属催化剂替代、电解质膜材料、燃料氢气检测等技术难题。
其次，加氢站等配套基建也得同步进行。更重要的是燃料氢气制取能否产业化，降低日常使用成本。
图片来源：Alternative Fuels Data Center
中国各个区域氢能发展条件和步调并不统一，而“城市群”可以统筹区域内产业链发展情况：规划燃料电池车投放、加氢站、氢能高速等目标的具体数量，最后由中央部门审核完成进度。
在保持竞争力的前提下，避免氢能企业在中低端扩张数量，同质化泛滥。
“手”境界的提升还体现在提前布局上。“城市群”的种子早已播撒——2017年中国首个氢能小镇落户台州。风口打开后，各地都开始兴建氢能产业基地，曾引起短暂泡沫。
不同于锂电池“随便搞搞”也能弄个产品出来，氢能技术准入门槛高、资金投入大并且需要不断迭代，让着眼于土地和补贴的空壳公司望而却步。
重赏之下必有民科。前文提到的青年汽车，就曾上门南阳高新区，计划投资40亿元建设氢能汽车产业园，投产“永动水氢车”。不到一年后青年汽车原型毕露，产业园项目告吹。
但几乎同期的张家口基地、仙湖氢谷等多个氢能产业园在泡沫结束后浮上水面，现已成为京津冀、珠三角等区域“城市群”建设的核心动力。
短板二：储运技术
中国非常依赖氢能储运技术，这一点和日本相似性很高。
中国目前虽然是世界第一大产氢国，但各地氢能资源配置并不相同：能稳定制取绿氢的风、光电在三北地区，水电在西南地区；工业副产制氢零散遍布；而氢能产业基地集中在中东南地区。
中国目前的氢能周转以高压储运为主，经济运输半径100~200公里；
液氢运输半径约1000公里，但主要用于航空航天；
适合长距离运输的氢油技术、天然气掺氢技术，商用还待验证。
“城市群”更深层次的考量，正是为了应对中国氢能分布差异，降低对储运的依赖。
因此在很长一段时间内，中国氢能利用都会存在区域化差异，长期、大容量氢储能并不会立即出现，氢气制取后经过短暂中转就会分流给下游应用。
“城市群”能让人口密集、用氢量大的区域，免于“划地建储”的困扰，根据规划建立自给自足的闭环。
每个“城市群”中培植的企业也可以暂时规避激烈的市场竞争，将更多资金投入研发，这也和氢能技术的特点相一致。
但是随着“城市群”不断向周边辐射，储运技术迭代升级，闭环终将被打破。锂电混战时代众多一戳就倒的假把式已经消散，每个氢能选手将要参与真刀真枪的技术对决。
“城市群”的推进，能够有效消除氢能制取端分布不平衡，给制取、储运端的技术突破留出更长时间；而应用端燃料电池车市场狭小、竞争激烈的问题，也能在缓冲下得到解决。
但中国推广氢能、降低碳排的“新国运”运动，还必须翻越一座“钢铁高峰”。
四、必须翻越的钢铁高峰
中国氢能第三个短板与德国相似：氢能和减碳，能否在本国庞大钢铁产业中有所建树。
德国的任务更像是去阿尔卑斯山滑雪度假，中国则是登顶珠峰的极限运动——2020年，中国钢铁产量占全球总产量的56%，是德国产量的30倍。
数据来源：公开信息 制图：立方知造局
当前，世界炼钢主流还是以传统的碳冶金为主，每生产1吨钢就产生1.8吨二氧化碳。
中国钢铁行业的碳排放量占全国总量的15%，排名第二；而排第一的电力中，又有9%的发电量用于钢铁行业。
中国要想和德国一样施行碳税迫使钢铁业转型，却是困难重重。
碳税制度是碳本位体系在国家内部的体现。2021年5月，环保部将碳税写入环境税的税目中。根据相关报道，具体征收方案已在全国人大讨论，税率将超过10元一吨。
德国碳税覆盖918家化工、能源企业，其中钢铁企业数量不到100家。
中国钢铁相关企业有4.5万家，并且仍在以每年2%的增速持续增涨。更麻烦的是，前十企业的总产量只占全国比重的1/3。
如果采用“一刀切”的碳税政策，无法顾及头尾；只对头部企业技术改革进行补贴，也不能根治碳排。
2016年宝钢、武钢合并成宝武集团，陆续收购16家地方钢铁集团。同时，钢铁业里的“僵尸企业”开始整改。头部企业产量占比正在逐渐提升。
氢气的高热值特性可以替代焦煤、焦炭冶炼钢铁。这也是未来除了交通运输外，氢能应用最多的场景。
2021年5月，河钢集团60万吨富氢还原项目投建，同时规划在宣化、唐山、邯郸等地建立氢冶金项目。9月，宝武在湛江钢铁启动百万吨级氢基竖炉示范工程。此外，首钢、酒钢等企业相继规划低碳冶金项目。中国氢冶金“城市群”已初具雏形。
产学研力量、全球化合作，也正在向中国钢铁业聚集。
河钢集团与北京科技大学发起“世界钢铁发展研究院”；宝武集团与十五个国家的钢铁集团、科研院校设立“全球低碳冶金创新联盟”。
中国钢铁业通过复刻国产大飞机的成功路线，在自研为主的前提下深化国际合作，面向世界建立低碳转型的“主制造商+供应商”模式：
将低/零碳冶金技术的高投入、长周期通过行业合作的方式，与世界共担风险、共享成果。
五、尾声
光伏、锂电、氢能…中国每次在新能源上推进项目与政策时，总会招致左右两端的反对声音：
一方认为政府对市场干预过深，不利于技术的自主发展；
另一方认为政策催熟操之过急，容易引起泡沫。
国家出手干预事关“国运”的能源行业并不少见，但纵观世界各国，无法催生技术的政策是纸上谈兵；而缺乏政策扶持的技术只能成为科技史上的惊鸿一瞥。
以美、日、德三个国家各自在左右两端上的抉择为例：
日本是“保守派”代表。政府早早选择氢能作为主攻路线，却徐图缓进。推进政策的原动力，是一次次被动接受的能源危机和天灾人祸。
虽然技术积累深厚，却无法转化成巨大的产业。
德国是“激进派”代表。抛弃有技术优势的核电时，可再生能源发电还未稳定，造成电力供应不足，不得不高价从法国进口电力。过快“自废武功”，让煤电成为新的能源支柱，在碳排上得不偿失。
美国是“反复横跳派”代表。一朝天子一朝臣的特色下，在国际上：反复“退群”气候协定。在其国内：利好新能源的政策和利好化石能源的政策频繁“两极反转”，地区和企业之间互相拉帮结派，整个能源产业难以协同作战。
或激进、或诱人的各种货币体系下，人们往往更加重视代表先进生产力的“技术本位”，而忽视了在角逐中不和碳、氢、黄金以及任何物质挂钩的“国家意志”筹码。
中国的光伏反卡国外脖子，锂电池技术超越美、日。这其中，固然与后发优势、本土制造、庞大市场等客观因素密不可分。但本着“只搞发展不搞偏袒”的务实精神，反复切换胡萝卜和大棒的“看得见的手”，才是整合配置优势资源，进而成功收获“新国运”的关键力量。
参考资料：
一图读懂|什么是氢气 氢能联盟CHA
世界氢能及燃料电池发展现状 陈晖
关于开展燃料电池汽车示范应用的通知 中国财政部
与“氢”相随，拜登政府加速推进能源革命 中国改革报
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