靠电动车称霸全球的中国,下一个目标是"氢能霸权":面对巨额投入,日本能否抗衡?

原文作者:井元康一郎(汽车记者)

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丰田"MIRAI"推广受阻,日本推出"氢能大动脉构想"

日野与三菱扶桑,氢能重卡的两条技术路线

燃料电池车明明很有魅力,为什么卖不动?高昂的燃料费

日本氢能战略靠补贴?2030年低价目标的难题

日本氢能战略的王牌"高温气冷堆",能否重回世界第一?

中国想在氢能上复制电动车的成功,日本为何必须现在行动

日本把氢能利用定为下一代能源方案的支柱之一,但眼下的处境相当艰难。

氢不是石油、天然气、核能这样的一次能源。它是二次能源,由一次能源转化而来,便于运输、储存和使用。如今应用最广的二次能源是电力,而电力早已有输电网这一成熟的基础设施。氢则几乎还没有这样的基础,所以困难重重,也在情理之中。

丰田"MIRAI"推广受阻,日本推出"氢能大动脉构想"

汽车是积极推进氢能应用的领域之一。但今年1至9月,燃料电池车(FCEV)累计销量不足400辆,在整个市场中占比极小。

乘用车有四款:丰田"MIRAI"和"皇冠FCEV"、本田"CR-V e:FCEV"、现代"NEXO"。面向个人的零售销量估计很少。商用车方面,卡车全部还停留在示范试验阶段,实际在售的只有丰田的公交车"SORA"。

汽车本来就可以方便地使用汽油、柴油、液化石油气等一次能源,还有能直接用现成电网的纯电动车(BEV)。作为新能源车的FCEV,天生就没有多少插足的余地。

10月,汽车产业商务展「Japan Mobility Show Bizweek 2026」与CEATEC同期举办。日本汽车工业会以丰田倡导的"多路径"(Multi-Pathway)为主题设了联合展区。其中最醒目的,正是处境艰难的"氢能普及"。

"氢能大动脉构想"是日本经济产业省今年6月提出的。名字叫"大动脉",却不是要铺设输氢管道、改造整个平台。它的做法是把投资集中到物流需求旺盛的区域,比如太平洋沿岸工业带、濑户内至北九州一带。

2014年丰田推出第一代MIRAI,此后以零售为主的氢能战略十几年几乎毫无起色。日本现在放弃了这条路,转向以长途运输等车队用途为主,想借此稳住氢气需求。目的不言而喻:把氢气成本降到社会能够接受的水平以下。

展会上,除了构想本身的展示,还有大量面向氢能普及的技术展品:

丰田与工程公司千代田化工建设联合开发的电解制氢模块(电解槽),功率5MW,每小时可制氢96kg。

大发工业的氨/氢混烧发动机。

川崎重工的氢发动机踏板摩托车。

日野与三菱扶桑,氢能重卡的两条技术路线

展品中尤其引人注目的,是日野汽车和三菱扶桑卡车·客车的氢能重卡。重卡是氢能大动脉构想的核心,承担着物流运输。

日野走燃料电池路线,三菱扶桑走氢发动机路线。我向两家的工程师请教,他们都说各有利弊。两种技术要走到一起,还需要很长时间。

燃料电池型的特点是:货物半载、巡航速度较低这类负荷较轻的工况下,效率极高。但满载、平均车速高时,即便搭配燃料电池和蓄电池的混合系统,效率也会大幅下降。

氢发动机型正好相反。满载时效率依然很高,有工程师甚至说"完全不怕输给燃料电池"。但长途卡车里空载、回程的情况也不少,这时"低效得不忍直视"。

在车重上,发动机型也占优势。如果设计进一步打磨,即便装了氢气罐等重物,最大载重量的减少也能控制在比柴油卡车略低的水平。

据此可以说:燃料电池型适合载重变化大的中短途运输,发动机型适合长途运输,前提是运输计划要尽量避免空载。

不过,即便两种卡车都作为量产车上路,氢能也未必能按预想普及。物流领域用得越多,氢气需求自然会增加,但这能否带来价格下降,完全是未知数。

燃料电池车明明很有魅力,为什么卖不动?高昂的燃料费

目前,供FCEV使用的高压氢气,每公斤售价1650至2750日元。最低的1650日元由岩谷产业定价,它占氢气市场约七成份额。这个价格大概是龙头企业硬撑出来的。最高的2750日元比它高出1100日元,但由于销量太少,无论哪个价位都不赚钱。

即便如此,也比美国便宜。美国面向公众的加氢站基本只在加利福尼亚州,便宜的也要26美元/kg。按1美元=158日元折算,约4100日元。花这么多燃料费,乘用车只能跑100多公里,半挂卡车不到10公里。从经济合理性看,可持续性几乎为零。

那么,FCEV作为汽车就没有魅力吗?完全不是。在最大功率和静音性上,BEV略占上风。但FCEV加注燃料只需很短时间,也比BEV更轻,运动性能上同样有优势。

我第一次在公路上驾驶FCEV,是2008年本田开始租赁"FCX Clarity"之后不久。据说开发负责人坚持要把它做得比雅阁V6车型更轻,所以车重只有1625kg。

车上还有不少巧思,比如把重物集中布置在车身中央。效果非常明显。我开着它跑首都高速时,悬挂明明很软,却表现出极好的敏捷性。我至今记忆犹新。

尽管有这些优点,2014年丰田推出全球首款面向普通消费者的FCEV"MIRAI"之后,一般用户依然几乎不理睬。在我身边,今年买了现款MIRAI的,只有老家鹿儿岛的一位高中同学。

鹿儿岛市的港口区有加氢站,所以日常使用没问题。但那里的氢价是2200日元/kg。按今年11月2日补贴前的普通汽油均价222.4日元/升换算,相当于约10升汽油。花这么多燃料费,只能跑100多公里,成本上还是吃不消。

说到底,氢能能否普及,几乎全看这个高价能降到什么程度。

日本氢能战略靠补贴?2030年低价目标的难题

经济产业省设定的目标是:2030年把氢气供应成本降到每标准立方米(Nm³,0℃、1个大气压下的体积)30日元,约合334日元/kg。

再加上高压氢气的运输和车辆加注成本,就是1000日元/kg出头。这只是在设备能保持高利用率的前提下。若计入设备费和运营费,1500日元/kg出头才有可能盈利。

另一方面,汽油和柴油价格波动不定。眼下的高价能持续多久,还是会成为新常态,目前不明朗。如果运输领域的燃料价格持续高企,氢能就可能获得一定竞争力。

问题在于,氢价下降未必靠制造成本降低来实现。

目前制氢大部分靠天然气重整。但天然气价格高涨,光是重整前的原料费,就接近目标的氢气批发价。因此业内的主流看法是,2030年的30日元目标,会像欧洲一样靠充沛的氢能补贴硬性达成。

如果能用比天然气更便宜的原料制氢,就是最快的降本办法。褐煤曾被视为有力的候选。它杂质多,不适合直接当燃料,但用来重整制氢没有问题,价格又极低。人们原本认为它很适合作制氢原料。

然而,随着国际燃料价格上涨,把褐煤用作燃料和工业原料的趋势迅速扩大,这一设想实际上已经落空。

日本氢能战略的王牌"高温气冷堆",能否重回世界第一?

这样一来,氢气降本只能依赖未来技术。能源行业设想的技术中,实用化路线图相对清晰的有三种:

① 用可再生能源电力电解水。

② 用催化剂或激光直接分解天然气。

③ 利用第四代反应堆之一的高温气冷堆产生的热量制氢。

其中,适合在日本国内制氢的,大概只有③。

①为了压低设备成本,必须有大规模的可再生能源设施,比如巨型光伏电站、密布大型风机的风电场。但日本选址有限,日照和风况都算不上好,并不适合。真正有优势的,是晴天率极高的沙漠地带,或全年有稳定信风的地区,全世界也只有少数几处。

②的关键是在气田附近建制氢工厂。如果把天然气液化,再用油轮运到日本,就无法降低成本。

高温气冷堆把核裂变产生的能量直接以热的形式用于制氢,不必转换成电力。此外,一旦商用堆的建造技术成熟,造价也有望比现行的3.5代堆更低。

据预测,若能商用化,从建设、运行到退役的全生命周期来看,常压氢气的制造成本可以做到每公斤300日元左右。这是日本制氢的首选。

日本起初在高温气冷堆的研发上领先世界。但第四代堆的研发过分偏重快中子增殖堆,结果被其他国家反超。如今看来,这完全是个失误。

日本至今仍掌握着多项核心技术,包括精密制造高温气冷堆核燃料的技术,以及提升堆性能必不可少的尖端技术。作者认为,只要政策得当,日本在综合技术实力上重回世界第一,也并非不可能。

不过,这只是技术层面的事。真要建设,选址等问题会和现有核电站一样冒出来。要是能果断决定,把老化的现有反应堆提早退役,换成高温气冷堆,当然最好。但日本不擅长这种大胆的决断,所以不会轻易推进。

无论如何,这些低成本、低环境负荷的技术要跨过投资门槛,在与现有能源的竞争中取胜,实现商业化,乐观估计也要到2040年前后。视世界局势,也可能拖到本世纪后半叶。在那之前,各国都不得不依赖巨额补贴。

这样想的话,有一种看法或许有道理:2026年就推进氢能大动脉构想是浪费,应该等今后形势大致明朗再动手。

从经济合理性看,这种想法完全正确。技术尚不成熟就建设大规模基础设施,一旦技术趋势变了,此前的投资就可能白费。

中国想在氢能上复制电动车的成功,日本为何必须现在行动

即便如此,现在就着手也并非没有意义。原因在于中国的动向令人不安。

中国目前正对氢能进行巨额投资。氢价低的地方是35元/kg(约830日元,按1元=23.7日元折算)。中国物流企业测算,如果降到25元/kg(约593日元),就能与柴油卡车竞争。

中国的氢为什么便宜?并不是因为制氢本身成本低。钢铁厂的副产氢本来在厂内自用更高效,也更利于低碳化。中国却把它低价转给了运输领域。

这种做法对减少二氧化碳几乎没有贡献。但中国把创造氢能需求放在首位。内蒙古和塔克拉玛干沙漠正在建设大型可再生能源电站,气田也在建甲烷直接分解装置。在这些设施建成之前,副产氢就是过渡的办法。

中国如此强硬地推动氢能普及,恐怕与BEV的成功经验分不开。2009年,全国人民代表大会把BEV定为下一代汽车技术的支柱。此后一段时间,用尚未成熟的技术造出的BEV大量涌向市场,起初各种问题接连爆发,这并不意外。

然而,在强力推广BEV的过程中,电池、电机、功率控制单元等技术都有了进步,供应链也建立起来。成本大幅下降,最终各国在价格上都敌不过中国造的BEV,只能靠保障措施等贸易防御手段应对。

能源的根本转型,靠的不只是单个行业的努力,更是国家的综合实力。深知这一点的中国,下一个瞄准的目标就是氢能。

对中国来说,这是比纯电BEV汽车更大的赌注。但如果成功,世界下一代能源的命脉,就可能被中国攥在手里。

要避免这种局面,就必须在氢价下降的前景还看不清时,先行动起来。即便经济合理性不足,也有足够的理由去做。

起步阶段即便靠补贴,只要能在物流领域推动转向氢能、扩大需求、降低氢气售价,视汽油和柴油价格而定,氢能车的使用就可能从物流扩展到普通用户。这样的时代何时到来,会不会到来,都是未知数。今后的动向,作者表示会继续认真关注。