鑽石舞台

來源：險峰創（ID：xianfengk2vc）

每每站在科技變革的十字路口，投資人總在思考哪些關鍵技術會對世界產生最大的價值和影響。

但偏偏，每種技術間卻總存在着不同路線的競爭，各種學科的相互交叉和意外突破，都往往會給行業格局帶來不可預知的改變。

就像無論寧德時代或是比亞迪，復盤他們的「成王之路」，都會發現一個共通的邏輯——就是在輿論普遍對某條技術路線不看好的情況下，敢不敢賭一個未來的需求？

從電動車戰勝燃油車，到「磷酸鐵鋰」逆襲「三元鋰」，一個個真實的例子告訴我們：

永遠不要輕視任何一條潛在的技術路徑。

鋰電如此，氫亦如此。

在本篇里，我們將探討以下問題：

為什麼說中國未來的新能源產業鏈，一定不會是單一技術的「一家獨大」？

未來碳中和重構的新能源格局下，氫將扮演怎樣的角色？

在氫能領域，哪些方向更適合早期VC和初創公司進入？

01

鋰or氫：不完美的替代品

隨着2021年一眾互聯網大廠宣布造車，曠日持久的「氫鋰之爭」似乎迎來了終局，然而即便如此，今天的鋰電仍有3個技術鴻溝很難逾越：

首先是低溫衰減。當環境溫度降低，一部分鋰會附着在負極表面，不再參與放電反應，導致電池容量下降。

第二，是能量密度不足。

一塊標準的18650電池中，鋰含量只有1克左右，占電池總質量的2%；換句話說，鋰電池中大約有98%的物質是不參與能量交換的，且技術上改進的空間已經不大。

第三也是最關鍵的，是產業鏈安全。

中國在鋰、鈷、鎳這三種核心金屬的全球儲量，分別只有5.9%、1.2%和3%；上游原料幾乎全部依賴進口。

儘管中國企業也在不斷收購海外的鹽湖和鋰礦，但作為全球純電汽車保有量最多的國家，一旦外部局勢惡化，依然還是無法擺脫「卡脖子」問題。

自己不掌握定價權，終究是個巨大的隱患。

（圖：2019年中國電池產業鏈在全球的產量份額分布）

說完了鋰電的問題，再來看看氫能——事實上，氫的槽點一點也不比鋰少。

其中最大的問題，是運輸困難。

氫的重量太輕，在不加壓的情況下，一輛罐車只能運輸自身重量2%的氫氣，非常不划算。

相比之下，管道運輸是個不錯的方案，但成本實在太高。

（註：天然氣管網混氫是一個很有希望的研究方向，但仍在試驗階段，氣體分離等技術難題還有待攻克。）

其次，是制氫過程非常不環保。

氫氣並不天然存在於自然界，是一種典型的二次能源。其中，煤制氫與天然氣制氫因為成本較低，應用也最為廣泛，兩者合計占到氫氣總產量的90%以上。

（圖：2020年中國氫氣生產與消費量；數據來源：中國氫能聯盟）

而這也是當年馬斯克質疑氫能的主要原因——人類為了制氫，反而消耗了更多的化石燃料，如果算上中間的能量損耗，還不如直接燒煤和天然氣更環保。

總之，目前現實里制氫和運輸的成本依然還很高：消費者沒有動力使用，企業也沒動力研發，最後成了死循環。

02

鋰電+氫能：一種雙贏的可能？

綜上，總結一下。

無論「氫能」還是「鋰電」，身上都有着太多「物理層面」無法解決的硬傷。

本質來看，還是傳統的化石能源已然足夠優秀——當人類對於能源的追求從「效率」轉向了「環保」，我們才驚訝地發現，大自然中並不存在一個完美的替代方案。

那麼，該如何實現人類脫碳的終極目標？

一個最有可能的解決方案是：「氫鋰聯手」。

今天中國的光伏和特高壓技術已經獨步全球，而能夠承載這兩項技術的能源載體，除了「鋰」之外，也只有「氫」這一個選擇。

面對諸多鋰電無法解決的場景，大力發展氫能也就幾乎成了一種必然。

正如中國科學院院士、電動汽車百人會副理事長歐陽明高所指出的：「中國的光伏和風電在全球是有優勢的，現在已經具備更大規模推廣條件，但是儲能是瓶頸，需要靠電池、氫能和電動車解決」。

「發展氫能不僅僅是為了汽車，發展氫能汽車使命之一就是為了帶動氫能全面發展。」

從整個國家的產業鏈來看，出行固然是一個萬億級別的消費場景，但放在中國碳中和大循環的背景下，造車卻並不是氫能的主戰場。

氫能最擅長的領域，其實在能源電氣化後的工業生產和電網系統的儲能調配。

（圖：碳中和背景下氫能產業鏈分布圖；資料來源：IRENA Hydrogen from Renewable Power 2018）

借歐陽院士的觀點，我們不妨大膽設想一下：

未來，西部青海新疆萬畝的光伏田和巨型風車，源源不斷地生產着廉價電力，通過特高壓送到東部各大城市，驅動着鋰電車支持人們的短途出行。

白天那些用不掉的電能，會通過「電解水」轉化成「綠氫」，在夜晚為整個電網系統「削峰填谷」，部分替代掉昂貴的儲能電池。

此外，氫能還可以通過管道+各類幹線運輸到各個固定式加氫站，甚至在站內直接制氫，用以滿足那些續航要求較高、或者寒冷地區的出行/運輸需求。

某些相對封閉的場景（如礦山、湖泊、工地、保護區），將會成為各類功率更大、續航更久的氫能船、氫能機械和氫能重卡施展拳腳的舞台。

很多工業部門，如合成氨、甲醇，鋼鐵冶煉等領域，也可以通過氫能來替代化石燃料，提供當下技術可行的低碳解決方案。

天空之上，大量螺旋槳支線飛機會改用氫燃料作為動力源，城市之間也會出現垂直起降的鋰電載人飛行器；對於大部分噴氣式飛機而言，亦可通過混入式燃料的實現脫碳化。

傳統的化石能源也不會徹底退出歷史舞台，而是通過碳捕集技術，成為整個能源大閉環的重要補充。

最終，這套「光伏+特高壓+鋰電+氫能+碳捕」組成的多種能源系統，會達成一種「你中有我、互相依存」的平衡狀態。

從這個角度來說，未來以電力為核心的新一代能源產業鏈，一定不會是單一技術路徑的「一家獨大」。

畢竟，大家擅長的領域和場景都是不同的，也不存在「誰必將替代誰」的絕對邏輯。

在這個大的終局之下，無論風電、光伏、氫能、鋰電，都將占據重要的一極，共同構成面向碳中和的未來智慧能源大系統。

或許，這就是40年後「中國能源大三角」的完全體。

03

政策：增長的驅動力

前途可期，但道路曲折。

由於起步較晚，中國氫能技術水平相較於歐美發達國家（特別是日本）的差距十分明顯。

但儘管如此，這樣的差距也並非不可追趕。中西方在內燃機技術上的差距是以「百年」來計算的，而在氫能領域，即使是最為領先的日本，以舉國之力押注氫燃料技術也不過才是2013年的事情。

從這個角度來說，未來在政策扶持和風險資本的推動下，氫能將很可能會複製中國在光伏、鋰電上的逆襲之路。

因此，這幾年我們也能明顯感到，國家在氫能領域的支持力度方面的不斷增強。

2019年，氫能產業首次寫入了 《政府工作報告》，並明確了具體負責部門。

此後，五部委進一步明確了獎勵補貼的規範細則，同時選出了北京上海廣東等成為了首批「示範城市」，單個城市群在示範期內最高可獲得18.7億元獎勵。

截至 2021 年 6 月，國家層面提及「燃料電池」和「氫能」的規劃文件共發布了47個，相關財稅補貼政策17個。

根據《中國氫能源及燃料電池產業白皮書（2019年版）》的規劃：到2050年，氫需求量將由目前的2000多萬噸提升至約6000萬噸，氫能產業鏈價值將超過10萬億元。氫的終端銷售價格將降至20元/kg，加氫站數量將達到12000座，氫燃料電池汽車保有量達到3000萬輛。

在碳中和背景下，未來中國的氫能源產業註定將是一個萬億級的市場，每個細分產業鏈上都有機會誕生一批偉大的公司。

而反觀現在的市場格局，即便是億華通這樣的龍頭企業，2020年所占氫燃料電池的市場份額也只有15%，對應的年出貨量約400台（套）左右。

換句話說，大家的體量都還很小，差距也遠沒有拉開。

所謂「乾坤未定，你我皆是黑馬」，這是創業者們最喜歡的畫面，也是屬於每個後來者的時代機遇。

04

交通+電控+儲能：氫能投資的三個機會

從產業鏈來看，氫能分為上游的「制氫」，中游的「儲運、加氫站」，和下游的「燃料電池系統與應用」三大部分。

相比於前期投入高昂、回款依賴全產業鏈聯動的氫能中上游，下游環節因其直接面向消費者、產品化程度高、技術待突破點多的特點，或許是一個更適合早期VC和初創公司進入的方向。

（圖：氫能源產業鏈）

其中，險峰也在三個細分領域上進行了布局：

1、交通

如前所述，氫能因能量密度高、續航里程長，更適合作為叉車、重卡和長途車的動力來源，然而經過數年發展，這幾條賽道的競爭也日益激烈，誕生了眾多頭部公司。

因此，越來越多的初創公司，開始把目光轉向了天空和水面。

這個方向上，跑得最快的是一家美國公司，叫做Universal Hydrogen。

這是一家2020年創立於洛杉磯的飛機氫燃料電池技術公司，他們的產品是針對兩款現役渦輪螺旋槳飛機（ATR72和Dash-8）的改造套件，包括替代傳統渦輪螺旋發動機的燃料電池總集，以及自己研發的模塊化的氫氣膠囊。

這種氫膠囊可以使用機場的貨運升降機裝卸進入機艙，雖然比傳統燃油箱多占用9m長的空間，但不會對座艙空間造成太大的損失。

（圖：Universal Hydrogen的燃料電池總集與氫氣膠囊）

2021年4月，成立僅一年的Universal Hydrogen剛完成原型系統的開發，便獲得了來自Playground Global、騰訊、豐田、空客、捷藍航空等在內的共計2050萬美元A輪投資，市場熱度可見一斑。

反觀國內，由於中外在技術水平和出行市場上的客觀差距，相比於客運飛機，「船舶」的氫能化改造或許是一個更為現實的選擇。

2021年，險峰種子輪投資了氫動力船舶項目「ExploMar擎波探索」，他們自主研發的首艘搭載ISLANDWAVE島波/ 氫能動力系統的60尺遊艇Demo將於2022年投放，其在北美、歐洲、東南亞等區域的海外商業項目也已啟動。

（ExploMar擎波探索氫能船舶動力系統設計原型）

除此之外，「氫能無人機」也是一個值得關注的方向。

2020年，中國無人機市場規模為599億元，5年複合增速30%。其中，工業無人機市場為273億元，最大的應用領域是測繪與農林植保，兩者合計占比超過50%，用戶主要來自電力、公安、氣象、國土資源和森林消防等部門。

（2020年中國工業無人機市場分布，資料來源：Frost & Sullivan）

因為大多情況下要在野外惡劣環境中使用，為了保證長距離續航，這些工業級無人機基本無法使用鋰電，只能依賴於汽油、柴油提供動力。

未來，隨着隨着碳中和政策的不斷落地，燃油無人機將逐漸被淘汰，這塊市場大概率也會被氫能替代。

因此，險峰也在去年天使投資了「濟美動力」，這是一家聚焦於氫能燃料飛行器電池技術應用的科技公司，創始人宋珂博士曾任同濟大學燃料電池創新研究所所長，目前團隊自研的第一代氫動力原型機已經試飛成功。

（濟美動力的氫燃料無人機）

2、電控系統

作為氫能領域的關鍵部件和價值核心，無論工業、運輸還是儲能，所有的應用場景都離不開相應的「氫燃料電池系統」。

而這也是氫燃料產業鏈中利潤最豐厚的部分之一。

舉個例子，在一輛FECV的整車中，僅電池系統的成本占比就超過了60%。

如果繼續向下拆解，氫燃料電池系統又可以分為三大部分——電堆、元器件和電控系統。

前兩者屬於「硬件」，後者則以「軟件」為主。

前面提到，中國之所以在氫燃料電池市場化方面一直做的不太好，除政策因素外，主要原因還是成本降不下來。

其中，「硬件」是個慢功夫，很難有什麼快速超車的方法——比如上面提到的壓縮氫氣瓶，只能依靠我們的材料科技和製造業不斷升級，才能追上發達國家。

但是歸根到底，「硬件」作為工業品，遵循的還是產能+成本邏輯，以中國的技術潛力和市場規模，只要假以時日，一定可以取得突破。

但在「軟件」方面，比技術更落後的，其實是個「觀念問題」。

目前的燃料電池系統，每個「部件」（即BOP）都有一套單獨的「子控制器」，各個子控制器只服務於自身的功能，例如空壓機有空壓機的電機控制器、節溫器有節溫器的橋驅動控制器。

這導致每個部件的設計生產都是獨立的，彼此沒有交集，即使把它們整合集成在一起，協調起來也會非常困難；此外，由於各個「子控制器」都是由不同供應商單獨特製的，缺乏規模效應，成本也就變得很高。

（圖：目前的氫燃料電池系統控制結構與成本曲線）

到這裡，熟悉新能源的朋友可能已經發現：氫燃料電池所面對的情況，幾乎就是當年「燃油車智能化」困局的翻版。

對此，特斯拉其實早已經給出了解決方案：那就是把原來「各自為戰」的電控單元，整合成一個統一的「大腦」，用「系統集成化」替換掉過去的「分立式模塊化」來控制整個系統。

這樣一來，不僅可以提升控制效率，而且可以實現整個「軟件」成本的快速下降。

（圖：集成後的氫燃料電池系統控制結構與成本曲線）

當然，其中研發的過程其實非常困難，畢竟鋰電的控制系統只需要解決「電」的問題，而氫燃料電池系統除了「電」以外，還需要解決「氫」的問題。

作為典型的交叉學科，它要求團隊具備橫跨汽車製造、氫能、電控三大行業的學識和經歷，且對每一類元器件的原理和性能必須全部精通。

因此，險峰在2021年天使投資了氫能科技公司「溯馭技術SEEExTECH」——這是一群來自哈工大PEED實驗室、曼徹斯特大學ACS課題組的青年博士&碩士。他們希望通過自主研發的IAAP算法架構，希望為上游企業提供多場景的氫能應用解決方案。

（圖：未來高集成一體化氫燃料電池發動機系統架構）

3、綠色發電&儲能

就像動力電池分為「三元鋰」與「磷酸鐵鋰」一樣，燃料電池也並非只有一種類型。

按照燃料種類、電解質的不同，燃料電池主要可分為以下6種：

其中，「質子交換膜燃料電池」（PEMFC）因其體積質量小、能量密度高、可室溫啟動，最適合「即起即停」的交通應用，成了目前國內最常見的燃料電池。

比如前面提到的氫能飛機、氫能車或者氫能船，採用的都是PEMFC。為了避免混淆，我們之前提到的所有燃料電池，也都默認是指PEMFC。

但還記得開篇的例子嗎，永遠不要輕視另一條潛在的技術路徑。

當前不主流，不代表以後不主流。

在燃料電池領域，還有另一條更為早期的技術路線，叫做「固體氧化物燃料電池」（SOFC）。

相比於PEMFC，SOFC具備能量轉化效率高、燃料可選範圍廣、不需要貴金屬催化劑等很多優點。

（圖：固體氧化物燃料電池SOFC原理及特點）

簡單總結一下就是：

同樣是燃料電池，如果大家都用氫，SOFC的發電效率更高；如果不用氫，那只有SOFC可以支持其他傳統燃料，且排放更少，燃效更高（比普通火電燃氣輪機高一倍）。

因此，SOFC也被譽為「21世紀最有前景的綠色發電系統」。

但是，這麼好的技術卻有兩個限制條件，阻礙了它的推廣：

第一，SOFC需要高溫來維持電極上化學反應的活性，因此只能在600-800攝氏度的高溫下才能運行，天然不適合用於電動車。

SOFC擅長的是那些需要24小時不間斷供電的場景，比如工廠、寫字樓、社區、數據中心等等，其實更適合用於儲能。

不過在碳中和時代之前，這些基本也鮮有人問津。

第二個缺陷，是由於規模尚小，SOFC用起來還很貴。

在SOFC領域，最為頭部的是一家名為Bloom Energy的美國上市公司，最高市值到過百億美金，其創始人是原NASA火星探測項目燃料電池模塊的設計師。

2021年，Bloom Energy的營收達到9.7億美元，同比增長22.4%。

然而，儘管有聯邦政府稅收減免的加持，Bloom Energy一套100kw發電系統依然要賣到70-80萬美元，因此真正能用得起的客戶，只能是谷歌、蘋果、微軟這樣「不差錢」的互聯網巨頭。

不過近年來，隨着技術與規模的演進，SOFC的成本也在不斷降低，逐漸進入商業化應用的初級階段。

日本從 2009 開始，至少已安裝了30多萬套千瓦級家庭用分布式熱電聯供系統，運行壽命已經超過10年，預計2030年達到530萬套，占日本家庭的10%。三菱電力公司也從 2012年開始示範運行的250千瓦 SOFC-MGT（微燃機）分布式發電系統，2015年開始在日本推廣應用。

總之，碳中和的大背景下，今天這條技術路徑的機會正變得逐漸清晰。

一個看得見的證據是：從三四年前開始，美日等國家已開始將SOFC技術和產品列為「戰略高技術」，對中國禁售禁運。

這樣的背景下，險峰也在去年天使投資了一家中國SOFC科技公司——深圳通微。

公司創始人邵博士在歸國前，已在SOFC研發以及應用中擁有超過十年的經驗積累，其自主研發的新一代燃料電池，比傳統的流延法性能提高30%，同時大幅降低了製造成本。

未來，他和團隊將進一步研發25kw-1GW的大型SOFC供電系統，應用於城市中的工廠、寫字樓、醫院、高校等等場景，與分布式光伏一起，成為未來中國綠色能源大網絡中的組成部分。

05

寫在最後

以上，是我們在2021年氫能投資中的一些思考和探索。

其實無論鋰電還是氫電，光伏或是風能，所有的「路線之爭」，都不過是「碳中和」這個宏大命題下「硬幣的兩面」。

本質上，VC投資本身也是一門「在不確定中尋找確定性的藝術」，回看歷史，每件事情似乎都是確定的，但身在其中者往往卻不會知曉。

就像今天電動車已然是全球最為火熱的投資賽道，但僅僅在2年前，特斯拉還徘徊在破產邊緣，就連馬斯克當時也不知道，中國超級工廠將會成為挽救自己的那塊多米諾骨牌。

科技的突破之路，總是充滿艱辛、一波三折，沒人能預知轉折會在何時到來。

但我們知道，它終將到來。

版權聲明：部分文章推送時未能與原作者取得聯繫。若涉及版權問題，敬請原作者聯繫我們。