初中化学最基本的公式，正打开新能源汽车的另一扇大门。
12月12日，一场关于氢燃料电池汽车发展的论坛在天津举办。会议开始前，场内已经座无虚席。趁着空档，参会者忙碌地交换着名片。这只是今年众多氢燃料电池相关会议中的一个，“今年参加了不下10场这样的论坛，感觉一场比一场热闹。”一位企业负责人称。密集的行业会议，折射出新能源汽车当下的冰火两重天。这个冬天，电动汽车遭遇了结结实实的“滑铁卢”。根据中汽协发布的数据，从今年7-11月，以电动汽车为主的中国新能源汽车销量连续5个月下跌，其中10月销量的同比跌幅高达45.6%，11月的同比跌幅也达到了43.7%。就连曾经风头极盛、被誉为中国“出行教父”的蔚来汽车创始人李斌，也因公司巨亏成了“2019年最惨的人”。1-11月，国内氢燃料电池汽车产销分别完成1426辆和1337辆，同比增长分别为398.6%和375.8%。尽管绝对数字与电动汽车相去甚远，但近400%的增速，又像寒夜中的一束火光——虽带不来温暖，但依然耀眼。自2018年5月国务院总理李克强在日本参观了丰田量产的氢燃料电池车后，国内氢燃料电池的热度达到高峰。“半年多的时间，这个领域的公司数量增加了10倍。”长期研究该领域的专家徐明告诉「甲子光年」。然而不可忽视的另一面是，国内的氢燃料电池技术仍与国外存在差距，甚至曾有官员在对比两者的技术水平后发出感慨：“中国的氢燃料电池技术全面落后于国外。”本文采访了中国电池联盟高级研究员杨清雨、骥翀氢能CEO付宇、中科创星投资经理梁羽，以及氢燃料电池汽车运营公司、电池专家等多位业内人士。其实，于20年前在中国起步的氢燃料电池已不是第一次火热了。这项技术背后的冷暖沉浮，也折射出了中国创新进程中超越行业的一些特质——“人造的春天”能让夏天提前到来吗？
1.一波三折的探索路
风口来了：半年，公司数量加了个“0”
氢燃料电池最新一轮的火热，直接导火索是2018年5月，国务院总理李克强访日。当时，在日本首相安倍晋三的陪同下，李克强考察了位于日本北海道的丰田汽车公司相关零件工厂。李克强在这里看到了丰田的第一代氢燃料电池汽车MIRAI，并询问了MIRAI和e-Palette概念车的续航里程等问题。
丰田第一代氢燃料汽车MIRAI
这辆MIRAI，早在2014年便量产上市。在日文里，MIRAI意为“未来”。相比燃油车，它最大的优点是加氢、排水。即燃料方面不再受限于短缺的石油能源，排放方面不产生尾气等污染物。跟纯电动车相比，它的优势则在于拥有较长的续航里程（近500公里），和快捷的加氢方式（加氢只需3-5分钟，而电动车充电要数小时）。MIRAI几乎解决了燃油车和电动汽车的所有“痛点”。价格也比较亲民——MIRAI的售价为723.6万日元（折合人民币约46万元），在政府补贴后的售价约为500万日元（折合人民币30万左右），相当于打了7折。售价几乎与一辆中档燃油汽车和电动汽车相同。一名曾在日本从事研发工作的电池专家告诉「甲子光年」，“当时日本媒体转播李克强总理参观MIRAI时，有一个画面是总理微张着嘴巴听研发人员讲解，颇有惊讶的意味。”
李克强总理参观丰田工厂
尽管现场的画面无从考证，但总理走访丰田的消息传回国内时，MIRAI瞬间“爆红”，并吸引了众多媒体和民众对燃料电池汽车的关注。长期关注氢燃料电池的专家徐明告诉「甲子光年」，在2018年之前，国内从事氢燃料电池的企业只有不足百家，而到了2018年下半年，公司数量加了个“0”，“但我并不认为这么多的企业都具有相应深厚的技术和产品储备。”被业内人士津津乐道的是，2019年3月15日，第十三届全国人民代表大会第二次会议落幕，审议后的《政府工作报告》补充了“推动充电、加氢等设施建设”的内容。这意味着国家层面开始重视氢燃料电池汽车基础设施的建设。同时，成立于2004年的氢燃料电池厂商亿华通也于近日通过了科创板IPO的受理，给行业带来更多期待。风投机构（VC）也开始出动。“我是2018年上半年开始关注这个方向，当时国内对这个行业关注度很高，已经有人意识到这会是个风口。通过对行业的整体分析，我们在2019年初决定在这个行业做一些布局。”中科创星高级投资经理梁羽对「甲子光年」说。
燃料电池：起了大早，赶了晚集
中国对氢燃料电池汽车探索，始于近20年前的2001年，第一个发展小高峰则出现在2008年奥运会前后。在这个最初的孕育阶段，中国是国际前沿的追赶者，主导中国氢燃料电池发展的力量是政府和学府；而绕不开的一个重要人物是曾在2007年到2018年担任中国科技部部长的万钢。2001年时，还在德国担任奥迪汽车工程师及技术经理的万钢接待了时任中国科技部部长徐冠华等人的访问。当时的德国汽车业正掀起一股与日本的新能源竞争，主要方向就是起步于90年代末的两大新型汽车动力技术方案——燃料电池（包括氢和甲烷，氢更主流）汽车和电动车。所以万钢对这股清洁能源潮流非常了解，他本人的主要研究方向正是燃料电池。于是在与徐冠华访问团的交流中，万钢抓住机会，向正担忧国内汽车保有量大增带来的环境污染等问题的徐冠华等人介绍了一项解决“汽车病”的计划——其关键是，中国应设法越过内燃机阶段，构建清洁的汽车产业。这年9月，万钢受邀向科技部会议作汇报，此后新能源汽车研究项目被列入中国“十五”（2001年-2005年）期间的863重大课题。万钢也获聘为该项目的重大专项首席科学家、总体组组长，并承担该项目中技术最复杂、任务最繁重的燃料电池轿车部分。同期，还确立了中国新能源汽车的“三纵三横”技术路线——“三纵”为混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车三条路线，“三横”为多能源动力总成控制系统、电机及其控制系统和电池及其管理系统三种技术。此后，万钢被安排到同济大学任教，同济大学由此成为中国燃料电池轿车及相关技术的攻坚研发中心。此时的北方，也有两个著名的科研机构同步开展燃料电池技术研发。一个是清华大学，另一个则是中科院大连化学物理研究所（简称“中科院大化所”）。前者主要集中在燃料电池客车领域的研发，后者则集中于燃料电池电堆等部件的研发。三座学府纷纷与企业合作，在燃料电池领域进行产业落地。同济大学的落地企业是2001年成立的上海燃料电池汽车动力系统有限公司，上汽集团作为其股东之一；清华大学的落地企业是2004年成立的北京亿华通科技股份有限公司，专注于氢燃料电池动力系统的研发；而中科院大化所的落地企业是2001年成立的新源动力股份有限公司，主攻电堆的研发及产业化。此后近20年，中国氢燃料电池产业论及源头，几乎无出其外。到2008年北京奥运会，燃料电池汽车和纯电动汽车都取得了阶段性成果：奥运会期间，上汽集团与同济大学等共同开发了20辆燃料电池轿车作为赛时公用车，清华大学和北汽福田开发了3辆燃料电池公交车投入示范运行。此外，在奥运场馆间还有320余辆纯电动场地车服务。
在北京奥运会上服务的氢燃料电池汽车
随着这次奥运会示范活动的结束，氢燃料电池产业化并未大规模实现，加氢站的运营也一度停摆。据工信部公布数据，2015年全国燃料电池汽车产量仅有10辆。曾在中科院大化所研究燃料电池的某行业人士告诉「甲子光年」，昙花一现的根本原因是“搞车的人不懂燃料电池，做燃料电池的人不懂车，结果燃料电池在车用工况下性能迅速衰减。”说白了，此时的氢燃料电池车只是为了满足政策需要而拼凑起来的。以当时的条件，国内尚没有商业化的加氢站，更不存在氢燃料电池汽车的市场。而此时，国外已经有了量产的氢燃料电池汽车。有人形容这种落差是“起了大早，赶了晚集”。
电动汽车：出身平民，困于瓶颈
伴随着燃料电池同时起步的，还有中国电动汽车的研发，其最初的孕育阶段是2003年到2014年。与氢燃料电池的学府打头不同，中国电动车的发展，最初是“平民土路子”。2003年，深圳的比亚迪几乎与特斯拉同时开启了电动汽车的步伐。电池技术经历了从铅酸电池到镍氢/镍镉电池再到锂电池的过程。一度，纯电动车成为大街小巷的一景，尤其是构造简单、成本低廉的“老年代步车”，几乎成为家家户户必备的代步工具。这为几年后的锂电池电动汽车做了很好的市场教育。2011年之后，借着锂电池技术的进步，电动汽车进一步快速发展。故事到此为止，都是正常节奏，而2014年之后，剧情突然加速——2014年中国正式开启新一轮新能源电动汽车的补贴政策，并将政策推广到全国范围内的普通消费者，新能源电动汽车出现爆发式增长。2014年、2015年，国内新能源汽车（主要是纯电动汽车、插电混合动力汽车）的增速超过300%。电动汽车一时风头无两。正是这段时间，蔚来、小鹏、理想等一批国内新能源汽车公司出现。有别于传统造车企业，这些造车企业凭借互联网智能化的理念、新颖的车辆造型，被誉为国内造车“新势力”。“新势力”出生时风华正茂，但两年后，整个电动车行业的大势便急转直下，整个电动车的销量增速拐点出现在2016年。
以上的统计口径包含所有新能源汽车，但实际上，其中绝大多数是纯电动汽车和混合动力汽车，销量的上涨和下跌也主要来自于此，燃料电池汽车的绝对数非常微小。
直接导火索是2015年4月财政部等四部委发布《关于2016－2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》，明确指出，纯电动汽车与插电式混合动力汽车的补贴会自2017年开始逐渐退坡，直至2020年退出。而在补贴结束的影响之外，电动车更长远也更根本的瓶颈在于电池技术本身。“前几批尝鲜新能源汽车的用户，很多人成了‘小白鼠’。”电池博士彭辉（化名）告诉「甲子光年」。在他看来，国内的电池技术即使到目前仍然存在很多瓶颈。其一是续航里程问题，市面大部分纯电动汽车的续航也就300km左右，早期甚至只有150km，实际使用中考虑路程的来回，这个数字还要折半，还不如骑电瓶车方便。其二是充电问题，充电桩难找、充电时间长（单次充电要数小时），尤其在跑高速途中碰到需要排队充电的情况，直接让人抓狂。第三是电池的安全问题，目前的锂电池本质是非常不安全的，在某些情况下，金属锂遇水会产生氢气，容易燃爆，电池爆炸已经不是新鲜事了。此外，还有一些问题也相当棘手。澳大利亚国家工程院外籍院士刘科认为，电动汽车有一个怪现象，量产后成本不降反升，这是因为制造电池所需要的锂、钴、镍属稀缺资源，而我国80%的钴、70%的锂、镍资源都需要进口；第一批电动汽车服役5年后进入事故高发期，而国内没有完善的电池回收技术，这也制约着电动汽车的发展。此消彼长，新能源汽车中的另一大路线氢燃料电池重获关注，并在李克强总理参观丰田MIRAI之后达到高光时刻。但已被冷落多时的氢燃料电池方案能在多大程度上解决现有的困境？
2.理论与现实的差距
而氢燃料电池（Fuel cell）就相当于一个小型自动运行的发电厂，能进行氢的氧化还原反应，并把燃料中的化学能转换成电能。在近日举办的一场氢燃料电池论坛上，国内氢燃料电池领域的泰斗级人物、中国工程院院士、中科院大连化学物理研究所研究员衣宝廉在谈到为什么选择氢作为能源载体时称，“氢是零碳原料，它的重量能量密度很高，是汽油的3倍。”
衣宝廉院士在演讲
即从环保方面，氢燃烧后没有污染；从能量上，氢比汽油更高。站在国家资源的层面，氢燃料电池理论上也很理想。“我们国家的特点，贫油少气，现在石油接近70%靠进口，天然气进口占比45%。如果永远这样依赖进口石油和天然气，我们的能源安全就受到威胁。”衣宝廉称。但如今的技术现实，和这种氢作为理论完美能源的设想相差甚远。理论与现实之间的距离首先体现在环保性上——由于纯度高的氢需要人工提制，所以仍然需要消耗别的物质。中国虽然是目前全球第一大产氢国，但制氢的能耗并不低，效率也有待提高。一是煤炭、天然气等化石能源制氢。据国家能源集团旗下北京低碳清洁能源研究院院长卫昶称，目前国内煤炭制氢的成本约为10元/kg，但其过程中仍会产生碳，并不完全环保，且也未从根本上解决我国的资源短缺问题——这种制氢方式下，氢燃料电池谈不上“清洁能源”。二是对工业废气提取制氢，成本价为8-14元/kg，但其制取规模受限。三是水电解制氢，这也是相对而言，最环保的制氢方式。按照目前的行业成本，水电解方式制取1标方氢气，要消耗3.5-5度电，成本约2-3元（居民用电价）。这样算下来水电解方式制取1kg氢气能耗在30元左右。再加上设备摊薄、储存运输等费用，并不划算。理论上，随着水电解制氢技术的进步，未来用通过弃风、弃光、弃水发电来制氢，1kg氢的成本会在10元以下。但目前的情况下，国内尚没有完备的氢气存储、运输条件，且本身氢易燃易爆、被列为危化物品管理严格，这在源头上限制了氢在燃料电池领域的使用。理论和现实的另一重距离在于——就算氢燃料电池是未来，中国还能是这个未来的引领者吗？中国虽然对氢燃料电池研究的起步时间不算晚，但由于此后进度较慢，现已与国际领先水平拉开了差距。2014年12月丰田推出MIRAI氢燃料电池汽车，同年现代ix35FCEV也在美国上市；两年后，上汽推出搭载氢燃料电池的荣威950FCV轿车和大通FCV80客车。截至目前，丰田MIRAI在全球的销量已经接近1万辆，而上汽荣威950FCV轿车只生产了几十辆，且基本只做展示用。“上汽那款氢燃料电池汽车是在当时补贴政策下生产的，不具备商业价值。”一家做氢燃料电池商用车租赁的公司负责人白浩（化名）告诉「甲子光年」。“我曾详细看过丰田MIRAI的说明书，大概有5000多页。他们仅在这个领域申请的专利就有16000多件，而中国企业在这个领域的专利数量加起来应该也不到5000件。”电池博士彭辉告诉「甲子光年」。这种差距，直接导致了一个致命的问题——氢燃料电池的核心零部件和技术专利可能已面临被卡脖子的处境。彭辉告诉「甲子光年」，他曾参与过国内一家氢燃料电池企业的研发，尽管看上去国内拥有生产氢燃料电池的能力，但在双极板、氢气循环泵、空压机等一些核心零部件上，仍需要进口。“制造一台氢燃料电池，大概50%的核心零部件依赖进口，我们做的更多是集成的工作。”作为该领域创业者、拥有近20年电堆研发经验的付宇，感受更为直接：“我们氢燃料电池的热是从应用端热的，从整车和系统集成开始热，这两个领域相对来说技术更易实现。”同济大学新能源汽车工程中心教授张存满曾表示，中国氢能源汽车技术落后国外5—10年的时间。而与此同时，大力发展氢燃料电池技术的日本和欧盟也没有放慢脚步，他们已在计划更远的未来。“氢燃料电池已经成为全球能源技术革命的重要方向，走在最前列的就是日本，此外欧盟也特别支持氢能。除了政府，很多企业界，尤其是国外大的能源公司、整车巨头，已经在规划未来2050年全球氢能供给方向。”国际氢能燃料电池协会副秘书长王菊在近日由中国电池联盟举办的第二届国际氢能及燃料电池产业发展技术峰会上称。
3.乍暖还寒：外热内冷的氢燃料电池圈
技术本身的难点加中国落后的现实，造成了这一轮氢燃料电池火热中的一个怪现象：外热内冷，乍暖还寒。一方面，自2018年下半年以来，做氢燃料电池的公司突然值钱了。“整个行业的公司，能看的我们基本全看了。下游系统商，几个龙头企业的估值都在20个亿左右；然后再往上电堆企业也被炒得挺火，在产品还没有被验证的情况下估值5个亿，我们觉得挺高了。”梁羽说。在经过近一年的考察后，中科创星投出了第一家氢燃料电池领域的公司——做金属电堆研发的骥翀氢能。“风口应该是到了，但它不是一蹴而就的，不是马上就能起来。需要先扎扎实实把产品开发好。”骥翀氢能董事长付宇告诉「甲子光年」。但另一方面，在2019年年末，行业内人士又开始感到恐慌——因为补贴政策的不明朗。时间回到今年6月，电动汽车的补贴大退坡，引发了其销量的急剧下跌。氢燃料电池领域的补贴，尽管没有像电动汽车补贴那般大退坡，但也有一些变化。“2018年氢燃料电池补贴改为了有上限，2019年是按照2018年标准的0.8倍补贴。”中国电池联盟高级研究员杨清雨告诉「甲子光年」。而新的政策又迟迟不出：是继续目前的缓慢退坡，还是有新的刺激政策，亦或停止补贴政策？尚不明朗。“往年这个时候应该是（企业生产）小高峰了，但今年没有。”杨清雨说。作为一个研发投入大、不确定性高的行业，一旦政府补贴政策停止，也就意味着公司要自己承担巨额的投入和风险。不止一位氢燃料电池的从业者告诉「甲子光年」，今年年底氢燃料电池的圈子慢慢变冷了。“能明显感觉到，一种恐慌的情绪在蔓延。很多公司原本风风火火，然后就突然停了下来观望了。”付宇说。而且他发现，这样的公司并不在少数，“原本行业有几十家公司在做电堆开发，现在还能坚持全力投入的不足10家了。”对政策的倚重、行业里对“圈资源”的吐槽，都折射出氢燃料电池乃至整个中国能源行业和其他“关系国计民生”行业在创新进程中的一个特质——政策容易走向拔苗助长，市场容易出现投机之风。一个极端例子是，今年5月，河南南阳一家名为青年汽车的公司声称研发的水氢发动机下线，甚至还赢得当地市委书记的点赞。事后证明，这是一场纯粹的骗局。实际上截至目前，据不完全统计，已有30个地方政府出台了氢能产业规划。除了上述的河南，北京、上海、广东、河北、山东、山西、四川、湖北、江苏、辽宁等地都推出了相关的发展措施，并对相关产业进行扶持，甚至许多地方已经开始氢燃料电池汽车的示范运行。北京在2018年10月落地了5辆氢燃料电池汽公交车，在384线路投入运营。上海是国内氢燃料电池汽车示范运行规模最大的地区，截至今年7月已有905辆，其中氢燃料电池物流车500辆、轻客347辆、荣威950轿车50辆、公交车6辆。
北京街头运行的384路燃料电池公交车
“目前国内氢燃料电池车的主要买家就是地方政府，这是一个强政府的市场。”杨清雨说。“发展氢产业有两个条件，一是有氢源，二是有产业链。如果没有条件却要发展氢，就有点牵强了，感觉不靠谱。”长期关注氢燃料电池的专家徐明说。“我们从外面看，氢燃料电池炒得火热，但身在其中的人都清楚，是一片寒冷。”北京海得利兹新技术有限公司副总经理郭志斌在近日一场氢燃料电池论坛上表示。在他看来，燃料电池行业有很多问题待解决，完全不像外边看到的那般欣欣向荣。从整个这个产业来讲，上游的氢源、加氢、运氢，现在还解决不了；中游燃料电池生产还不成规模，许多关键零部件依赖进口；而下游应用端尽管已经有了示范运行的车辆，却仍无法规模化铺开。“我们预计，这个行业5-10年会有一个阶段性发展。”中科创星梁羽称。已经在氢燃料电池商用车租赁行业浸染了3年的白浩也颇有感触，这个市场其实并不像想象中成长的那么快，“我们原来预想的是，在一个4-5年的财务周期里，能保证总体资产微正向，肯定不亏。但是目前来看没有想象地那么好。”在技术难点不小且落于人后，整体市场竞争环境复杂，政策环境不明朗的情况下，中国如今再捡起氢燃料电池，还有机会吗？
4.扬长避短：商用车市场的探索
实际上，尽管在乘用车领域国内氢燃料电池的应用极度匮乏，但在商用车领域，国内的氢燃料电池应用却颇有优势。根据中汽协的数据，今年1-11月，国内燃料电池汽车产销分别完成1426辆和1337辆。而截至目前，国内氢燃料电池汽车的保有量接近5000辆。这些绝大部分都是乘用车。而且相比丰田MIRAI全球销售1万台，这个数字也颇有竞争力。“我印象中，去年和今年上半年国内销售的氢燃料电池汽车共计近3000辆，其中氢燃料电池轿车销售量是0。如果这个数字是200、300，还能说明确实有人买。但是0，说明氢燃料电池目前在轿车领域几乎没有市场。”徐明称。丰田汽车曾有一张经典的展示图：氢燃料电池车使用的场景是长时间、长距离、载重量大；而纯电动车的使用场景是短途、轻型，尤其适合市内代步出行；在中间会有交叉的部分，这种情况适用混合动力车。
纯电动车（EV）、插电式混合动力车（PHEV）、燃料电池车（FCEV）比较
从国内氢燃料电池发展史上看，早期氢燃料电池是在轿车和客车两个领域同步开始的。2008年北京奥运会上，展示了20辆氢燃料电池轿车和3辆氢燃料电池公交车，说明当时的方向就是两者并重，甚至更偏重轿车。而且2017年，白浩所在的氢燃料电池车运营公司也做过验证。“我们跟车厂联合，改造氢燃料电池乘用车，最终做出数台样车。但是由于燃料电池体积大，轿车上装不下，而且改装完后一算成本，根本没法用，不赚钱。”白浩对「甲子光年」说。最终市场做出了选择，氢燃料电池更适合商用车（客车、货运车）。这一方面是目前使用场景所决定的，另一方面还是基础设施条件所导致的。“要承认，在公交站点旁边建个加氢站，一来公交车线路相对固定，加氢站更容易规划；二来公交的大客流也可以为氢做市场教育。而乘用车没有固定行驶路线，在成本动辄上千万的加氢站数量少的情况下，其非常不方便。这确实是一个讨巧的路线。”徐明表示。回过头来看，国际上氢燃料电池技术最强的两家车企，日本丰田和韩国现代的氢燃料电池在商用车领域都没有特别明显的优势。“这是我们的一个机会，而且我认为我们的选择是对的。”徐明说。当务之急，是要将氢燃料电池的成本降下来，并加快基础设施建设。“目前来看，国内在燃料电池的部分领域中，如激光焊接、金属板表面涂层等方面的制造能力已经突破了，跟国外差别不是很大，但是系统和电堆产品的寿命和可靠性仍有差距。这需要一个工程开发的过程，花时间、花钱、组织好的团队去解决问题。”付宇说。用付宇的导师衣宝廉院士的话则是，“要有工匠精神，一是脑袋行，二是手巧。”在这些市场、技术和人才的基础上，政策也需要起一定引导作用，但绝不要揠苗助长。“现在纯电动车所遇到的困难，关键因素是国家补贴政策的变化。过去补贴驱动式的发展，使他们面对着一个被创造出来的需求，当这个需求不存在了，他们会有一个很痛苦的转型期。”徐明说。不过未来，他认为纯电动汽车仍将有很大的市场，在轿车领域纯电动是一条比较重要的技术路线；同时氢燃料电池技术在乘用车领域也将得到推广应用。眼下的氢燃料电池汽车，面临了与5年前电动汽车同样的问题。“市场并没有形成，更多的是依赖地方政府的推动。”杨清雨说。秦人不暇自哀，而后人哀之；后人哀之而不鉴之，亦使后人而复哀后人也。迟迟未出新的补贴政策，或许正说明了政策制定者在重新审视扶持新技术的方式，如何借前车之鉴，兴将兴之事。
注：本文部分内容参考自《崛起的中国电动力量（二）》。
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