人类对能源利用能力不断进步。1964年苏联天文学家尼古拉·卡尔达肖夫首先提出用能量级把文明分成三个量级：I型、II型和III型。I型文明使用故乡行星所有能量，II型利用行星围绕的恒星所有能量，III型则利用所处星系所有能量。人类文明尚未达到I型，大约处在0.75级左右。而人类社会从古至今的发展史，是一部对地球上能源资源利用的科学史。从钻木取火，到利用地热/太阳能，再到石油天然气开采，到21世纪化石能源**形式氢能，而地球上能量利用的**目标是核能小型化。暂时我们还没有核能汽车，并不是它不好，而是人类科技发展的局限性。

      图片：中国二氧化碳来源和潜在地质封存 | 来源：国际能源署 (IEA)，侵删

 中国近90%的温室气体排放源自能源体系。国际能源署 (IEA) 在最新2022年2月的报告《中国能源体系碳中和路线图》中明确指出，中国近90%的温室气体排放源自能源体系。二氧化碳排放的主要来源是电力行业（48%）、工业（36%）、交通（8%）和建筑（5%）。因此，能源政策必须推动碳中和转型。在2030年前实现二氧化碳排放达峰，有赖于三个关键领域的进展：提高能效、发展可再生能源和减少煤炭使用。

༄ 电气化是交通和建筑部门去碳化的关键。国际能源署同时指出，城市中对地铁、轻轨和电动巴士的新投资，以及对城市之间高速铁路的投资，降低了乘客出行的能源强度。提高燃料效率和使用低碳燃料实现了公路货运、航运和航空业的减排。其中在电气化交通领域，就是氢能与锂电大显身手的之战。

༄ 政策是新能源行业指导旗帜。回答这个问题，氢能vs锂电，谁可摘得碳中和王冠？首先现实指导性是政策，其次才是技术路线和市场成长性。从10多年前的光伏，到5年前的锂电，再到目前的氢能源/燃料电池，每一个行业的龙头公司孵化，都离不开对于新能源方面补贴政策的不断输血和给投资者打的N针强心剂。

༄ 新能源的风，是在哪一个方向吹？如果将光伏（太阳能），锂动力电池（电能），燃料电池（氢能）年装机量的数据拉出来在时间维度对比，就会清楚的意识到，他们发展的路径是如此的相似，动力锂电池在2012年之后是一骑绝尘超越光伏和风电，燃料电池在2017年的时候装机量正处于锂电风口的起飞点。这一切的驱动力来源，注意很大一部分并不是来自于市场，而是政策性驱动。

         风电、光伏、燃料电池和动力电池年装机量 | 图片来源：国际能源网，Wind，Toyota，侵删

2009年，中国可再生能源发电占比17.74%。财政部、科技部和能源局联合发布《关于实施金太阳示范工程的通知》，启动了诸多光电建筑应用示范项目、金太阳示范工程以及光伏电站特许招标，由此揭开了国内光伏发展的大幕。

༄ 2012年，中国可再生能源发电占比20.41%。国务院印发《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》，锂电上下游企业争相联动，开启动力锂电池的黄金十年风口，2021年宁德时代(300750)乘借东风成为创业板**总市值突破万亿元的公司。

༄ 2022年，中国可再生能源发电占比约27.73%。能源局及发改委颁布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，顶层设计出台之后，水电解制氢氢能产业如沐春风，据统计，仅2022年3月份，政策层面7条氢能政策出台，15省出台33条氢能相关政策。

 可再生能源的氢气 vs 开采/回收的锂。氢 (H) 作为最轻的元素，地球引力不足以吸引氢气(H2)，因此地球上游离态的氢气几乎不存在，绝大部分以化合物形式存在，比如水分子 (H2O)。氢气作为二次能源，来源可以非常多样化，比如石油化工的副产物制氢，水电解制氢/光解水制氢等等。锂虽然是只能从锂矿开采中获得，但随着锂电汽车的市场渗透率逐渐提升，随之而来的锂电池回收产业也逐渐崭露头角，如果能将锂电池的整个Life Cycle很好的整合利用起来，也是很有前景的循环体系。

༄ 氢能: 高能量密度 vs 锂电: 高能源效率。氢气相对于其他燃料/储能介质，拥有非常高的能量密度 (143MJ/kg)。对比木木柴 (0.13MJ/kg)，煤 (29.3MJ/kg)，汽油 (44MJ/kg)，天然气 (42MJ/kg)，三元锂电池（单体300Wh/kg，1.08MJ/kg），可以看出氢气是非常优良的能量储存介质。另外氢气像汽油等燃料一样，还可以长时间储存而能量消耗非常小，相比于锂电池如果存放时间非常久，自放电无法忽略。但是与锂电池相比，氢燃料电池的能源转化效率上始终比电池低，相较于特斯拉的BEV效率，目前市面上FCV在效率上仍然低于BEV较多，但都高于传统的内燃机车辆效率。如果算上从电网充电/制氢到最终驱动车辆整个的效率，锂电池仍然独领风骚。

༄ 氢能: 储能与转化分开 vs 锂电: 储能+转化一体。同为电池，储能 (Energy Storage)和能量转化 (Energy Conversion)的分别，是区分氢能和锂电的优劣势以及应用场景的重中之重。在氢燃料电池中，氢气 (H2) 本身为储能物质，而燃料电池 (Fuel Cell) 本身为能源转化器件，不含任何燃料。燃料电池还可以换不同燃料，比如直接甲醇燃料电池 (DMFC) 等。所以，同样大小的燃料电池，只需要配**/**压的氢气罐，就可以更长续航。而锂电是储能物质 (Li+) 和能量转化器件 (Battery) 一体不可分割，想要更长续航，就必须增大整个电池容量/重量，冬季还会因低温引起容量衰减和析锂。但同时，锂电在微型/小型设备上的灵活优势是燃料电池无法企及的，以及锂电池直接释放电能，无需再进行能量转化，电效率和电功率调节的灵活性远超燃料电池。

༄ 氢能: 从“化学品”到定义为“能源” vs 锂电: 从“储能器件“到定义为"动力源"。2020年中国能源局发布《能源法（征求意见稿）》，明确了氢能作为能源的基石地位。之前，我国将氢气归为“危险化学品”一类，导致氢气相关产业在报批建设过程存在诸多制约。以加氢站为例，要想建设一座合规的加氢站，需要办理危化品经营许可证和气瓶充装许可证，审批流程周期很长。现将氢视为能源，可按照能源项目进行管理，主管部门更明确。（来源：银湖新能源）

༄ 燃料电池是一个庞大家族。同为高效清洁能源的燃料电池，其实并非一种电池，而是一个庞大的大家族。按照电解质的不同分类，包含最常被用于交通车辆的质子交换膜燃料电池（PEMFC/PEFC），以及碱性燃料电池（AFC），固体氧化物燃料电池（SOFC），熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）等，因此针对不同应用场景，不同功率，运行温度，启动速度需求，可以灵活调整。燃料电池的能量效率通常为40-60％之间；如果废热被捕获使用，其热电联产的能量效率可高达85％。

༄ 氢燃料电池交通工具商业化情况。引领者为美国通用汽车（NYSE:GM），日本丰田汽车（NYSE:TM）和韩国现代汽车 (HYMTF) ，后两者分别于2015年和2018年左右推出过Toyota Mirai系列（最新一代续航850KM）和Hyundai Nexo 系列（最新一代续航866KM）。氢燃料电池商用车的领头羊当属加拿大巴拉德动力公司 (Ballard Power Systems)，以及在此赛道深耕的德国戴姆勒卡车 (Daimler Truck)，国内清华院士背景的上市公司亿华通（688339）等。而在航空领域，空客 (Airbus, EADSF) 于2020年成立子公司Aerostack GmbH，专注研发下一代燃料电池航空飞机。

༄ 制氢端痛点：氢能虽然来源广泛，除了以化石燃料制氢（灰氢）以及天然气制氢（蓝氢）外，还可利用风电、太阳能等通过电解水形式制氢设备（绿氢），我国风光年弃电约1000亿千瓦时，可制氢约200万吨。但利用可再生能源制氢设备

目前价格高昂，据未来智库测算，2020年我国氢能总成本约为60-80元/kg，距离30元/kg的可商用价格相距甚远。平均1kg氢气，可供车辆行驶约150公里。

加氢站痛点：加氢气的速度（类似加油，约5分钟）是氢能车辆的一大优势，然而加氢站的建设复杂度及高昂成本，却是构建氢能经济社会的一大痛点。基础设施建设从来是蛋生鸡，鸡生蛋的问题，如果氢能没有得到广泛推广，加氢站无利润，进而没有动力持续建设，需要国企及政策带头铺路基础设施建设，才有机会形成良性循环。商用车领域的运行路线比较固定，所以目前加氢站的建设目标为满足基础需求，比如在公交始发站附近建设即可。能源局表示，截止2022年4月，我国已累计建成加氢站超过250座，约占全球数量的40%，加氢站数量位居世界**。

༄ 燃料电池痛点：作为能量转化电化学装置，氢燃料电池目前的技术痛点在于膜电极（MEA）以及双极板（BPP）的研发。膜电极的寿命会随使用时间（约0.5-2万小时）而下降，而且所使用的铂催化剂体系对氢气的纯度要求十分之高（>99.9999%），普通工业用氢无法直接用于氢燃料电池交通车辆，需进一步提纯。而双极板的水热管理和流道设计很大程度会影响电池本身性能，目前主流技术路线为碳材（商用车）或钢材（乘用车）。**能源局2022年表示，我国现阶段氢能应用以客车和重卡为主，正在运营的以氢燃料电池为动力的车辆数量超过6000辆，约占全球运营总量的12%。

能源安全：上游锂矿定价权未在我国，氢气来源制取方式多样化

能源安全是**战略的首要问题。2020年以来，疫情和战争带来的复杂的地缘政治形势，给中国的海外锂矿资源带来极大的不确定性。中国经济网报道，2021年下半年以来，动力电池主要原材料，锂、钴、镍均大幅涨价。最新数据显示，自2021年12月21日以来，镍的报价由原来的不到15万元/吨，涨到3月20日的22万元/吨，**点一度超过30万元/吨；钴的华东市场报价从不到49万元/吨涨到56.6万元/吨；磷酸铁锂生产价由原来的不到10万元/吨一路上涨到超15万元/吨，涨幅接近60%。动力电池涨价带来的成本压力最终传导至新能源汽车整车。2022年3月份以来，近20家新能源车企宣布涨价，涉及车型近40款。多数车企整体价格涨幅都控制在了1万元以内，小鹏汽车全系涨价幅度在1.01万至3.26万之间。这些非正常锂电池原材料的价格剧增，成为了锂电汽车的卡脖子问题，目前看来并无很好的原材料替代品。（来源：经济日报，新浪汽车）

                                 图片来源：Wind，东兴证券研究所，侵删

氢能作为二次能源可补充能源安全。氢气作为所有燃料中能量密度（33.33 kWh/kg）**的二次能源，由一次能源（煤炭、石油、天然气、水力）转换而来，并不受任何上游单一原材料的来源所限制，因此氢能在保障能源安全里扮演重要的角色。氢气可作为灵活的能源载体，通过水电解制氢技术及氢气与其他能源品种之间的转化，可提高可再生能源的消纳、提供长时间储能、优化区域物质流和能量流，进而建立多能互补的能源发展新模式。目前中国氢供应主要还是来自于石油化工制取氢气，未来会逐渐过渡为利用风，光，水，地热等清洁能源电解水制氢设备取为交通所需的氢气。