氫能被認為是“21世紀最具發展潛力的清潔能源”，已成為“全球脫碳時代”能源競爭的新焦點。近年來，美歐等發達國家持續加大氫能戰略投入，高密度出臺產業支持政策，不少國家甚至將氫能視作“世紀機遇”并提高到國家戰略的高度，成為競爭高技術制高點的重要組成部分。但當前氫能發展仍面臨諸多“后天不足”，在制取、運輸、存儲、應用等四大環節過程中存在的瓶頸問題，尚未得到根本解決。建議密切關注全球氫能產業發展前沿動態，不斷強化頂層設計和前瞻布局，超前開展產業試點示范，著力優化財稅政策供給，著力搶抓規則制定主導權，牢牢卡位全球氫能“主賽道”。
關鍵詞：氫能；脫碳；國家戰略競爭；主賽道
氫能被認為是“21世紀最具發展潛力的清潔能源”，已成為“全球脫碳時代”能源競爭的新焦點。近年來，美歐等發達國家持續加大氫能戰略投入，高密度出臺產業支持政策，不少國家甚至將氫能視作“世紀機遇”并提高到國家戰略的高度，成為競爭高技術制高點的重要組成部分。
一、全球主要國家選擇不同路線加速布局氫能
一是以德國、挪威為代表的歐洲國家實施激進的“脫碳”路線，投入巨大成本押寶“綠氫”。德國《國家氫能戰略》明確將“綠氫”列為重點發展方向，并明確了“綠氫”生產制造和行業應用等系列扶持政策。挪威以“綠氫”生產先驅自居，據稱具有革命性的液態“綠氫”項目將在2024年正式投入使用，2030年后“綠氫”則將在其國內全面取代“藍氫”。預計未來10年歐洲各國“綠氫”投資規模將達百億歐元。
二是以日本、韓國為代表的亞洲國家奉行務實路線，將“藍氫”作為氫能產業政策發力點。日本認為，當前“綠氫”無法大量制備且應用價格高昂，未來很長時間內并不具備大規模商用條件，故將政策扶持重點轉向以“藍氫”為主要驅動力的氫燃料電池車。與此同時，韓國政府也在加速布局氫能，在其最新發布的“氫經濟先行者”計劃中將下大力氣拓展藍氫產能，希望能夠以藍氫為杠桿推動能源結構調整，在2050年使得氫能替代石油成為韓國最大的能源消費品種。
三是以美國、加拿大為代表的美洲國家側重氫能全生態構建，著力推進氫能基礎設施建設。雖然美國早在2002年就已出臺氫能發展戰略，但到目前并未取得先發優勢。拜登政府認為氫能可在應對氣候危機中扮演關鍵角色，故其正在行政層面力推“氫生態”，具體措施包括加快布局氫能基礎設施、鼓勵初創企業參與氫能技術研發等。加拿大2020年發布的氫能戰略報告顯示，其將在2050年前投入12萬億加元用于構建氫能產業生態。
四是以澳大利亞、新西蘭為代表的大洋洲國家高度重視氫能國際合作，希望在消費終端直接引入成熟氫技術。澳大利亞是最大的煤炭和天然氣出口國之一，其迫切希望在氫能“新賽道”也能獲得類似的全球重要地位，但由于起步晚且資源稟賦約束，相關氫能產業發展相對滯后。目前，澳大利亞政府正在西澳斥巨資打造氫能產業超大項目，欲借助德國等歐盟國家成熟技術來助其實現“后發趕超”。新西蘭則與日本簽署了氫能技術合作備忘錄，希望在“藍氫”終端領域奪得一席之地。
二、全球主要國家發展氫能的實踐做法與借鑒
一是重視經濟增長和產業結構。歐盟高度重視氫能發展，通過“三步走”發展戰略提升“綠氫”產量，推動“綠氫”的技術，進而促進經濟增長、創造就業機會和鞏固全球領導地位。德國的氫能戰略更加重視自身的能源結構和產業結構，明確發展和利用氫能的優先領域主要為航空、運輸、軌道交通、鋼鐵、冶金等較難通過其他技術實現碳中和的領域。澳大利亞、俄羅斯等國由于擁有豐富的氫能資源，通過氫能出口的方式打造經濟新增長極。日本由于國內能源資源較為匱乏、能源高度依賴進口，提出建設“氫能社會”的愿景，從氫能應用、氫能供應和全球化氫能社會描繪日本氫能藍圖，最終實現建立零碳的氫能供應系統。韓國則較為重視氫能技術研發，通過氫能產業下游應用推動上游和中游研發，擁有全球領先的氫燃料汽車和燃料電池相關技術，并將氫能與人工智能、大數據并列為新增“三大戰略投資”領域。此外，韓國計劃到2040年，通過發展“氫經濟”每年提供42萬個就業崗位，創造43萬億韓元經濟附加值。
二是重視氫能全產業鏈的構建。一方面，各國重視氫能產業鏈的構建。以澳大利亞為代表的資源型國家，全面發展生產、運輸、存儲、加氫、出口、供熱以及合成燃料等環節，并積極拓展氫能海外供應合作。以韓國為代表的技術型國家不僅建立了包括生產、運輸、存儲、使用等環節的產業鏈，并且更加重視拓展氫能的應用場景，探索氫燃料電池在汽車、家庭和商業建筑中的應用。此外，基于自身的技術優勢，以美國、歐盟、日本為代表的發達國家也在不斷爭取氫能領域的國際話語權，例如主導制定國際標準、開展氫能國際貿易、組建國際氫能和燃料電池技術合作聯盟等。另一方面，各國還重視氫能與其他產業鏈的融合。歐洲各國將氫能視為深度脫碳實現能源轉型的重要載體，并將氫能發展貫穿在工業、交通、建筑等領域。以德國為例，其高度重視氫能發展對產業的支撐，開展氫能交通、工業原料、基礎設施建設等專項行動，在航空、航運等領域進行氫能的技術創新，并推動建立歐洲共同利益（IPCEI）氫能項目、建立泛歐氫能合資公司等。
三是重視頂層政策引導。據不完全統計，全球已有20余個國家和地區制定了氫能國家發展戰略，部分國家和地區還專門設立了支持氫能發展的委員會。美國作為最早將氫能納入國家戰略的國家之一，于2003年牽頭成立氫能與燃料電池國際伙伴關系，并建立全球“氫安全委員會”，設立氫安全知識工具平臺，旨在多方位引領全球氫產業發展。德國在《德國國家氫能戰略》中明確展示其國家氫能戰略的治理結構，包括國務委員氫能委員會、國家氫能委員會和部際協調辦公室等機構。韓國成立國家氫經濟委員會，負責發布實施氫戰略的具體行動計劃。為了提高氫能產業的競爭力，韓國氫經濟委員會發布了《氫經濟實施第一次基本計劃》《加氫站策略部署計劃》《氫能港口建設計劃》《海洋綠氫生產技術發展計劃》《氫能產業自由特區計劃》等發展計劃。此外，韓國政府還制定了《氫經濟法》《綠色新政》等法規，為氫能發展奠定法律基礎。
四是重視配套政策制定。一方面，各國政府加大對氫能產業發展的資金支持。美國能源部平均每年投資氫能產業項目超過1.2億美元。美國政府還通過《基礎設施投資和就業法案》投資95億美元，用于區域氫能中心建設以及氫能全產業鏈示范與研發。日本新能源技術綜合開發機構（NEDO）設立總額為2萬億日元的“綠色創新基金”，為大型氫供應鏈建設、可再生能源制氫以及下一代飛機開發、船舶開發、智能出行、燃料制造、塑料制造等氫氣應用場景提供資金支持。德國則是投資90億歐元用于加速國內氫能技術轉化與推廣，以及構建氫能國際伙伴關系。另一方面，各國政府加快完善支持氫能產業發展的政策體系。歐盟通過出臺支持性政策、構建功能完善的市場、建立清晰的規章制度和氫能生態系統。同時，歐盟通過鼓勵歐盟成員國之間的合作，提升歐盟氫能市場在全球的影響力。美國、日本等國家重視企業在推動氫能產業發展中的作用，呼吁政府與企業攜手共建氫經濟，建立政企協力合作、國際供應鏈合作以及先進標準合作等模式，以強化氫能產業發展的規模效應。
三、當前制約全球氫能發展的四大難題
一是氫能產業鏈成本居高不下。從制氫過程來看，受制于電價制約，其短期內大幅降成本的空間并不大，與國際機構預計的化石燃料制氫0.5美元/千克和電解水制氫1美元/千克有較大差距。從運氫過程來看，無論是高壓氣氫、低溫液氫還是管道輸氫，都有嚴格的溫度和壓強要求，不僅能耗高而且投資大。從加氫過程來看，僅單個加氫站的投入成本至少需200萬美元。
二是氫能轉化效率亟待大幅提高。以氫動力汽車為例，據測算，電解水制氫過程能量損失約45%，氫能轉化為電能過程再損失55%，氫動力汽車的綜合能源轉化效率僅有25%左右。而從制氫過程來看，未來具備全球產業規模意義的“光伏+電解”制氫技術目前的轉化效率僅為15%左右，短期內尚沒有明確的技術路線可以有效突破上述瓶頸。
三是氫能安全使用面臨的現實挑戰。由于氫有易燃易爆性且能量大、破壞性強，故在國民經濟社會發展過程中大規模投入使用后，在制氫、儲氫、運氫、加氫、用氫等過程中均有可能出現潛在泄漏和爆炸的風險。同時，氫易與鋼中的碳發生化學反應生成甲烷，將導致鋼性能不可逆劣化，鋼制運輸管道或將出現脆化開裂現象。此外，科學界對“氫脆”機理尚不清楚，相關氫能設備材料面臨突發失效的風險。
四是制氫過程溫室氣體溢出難以消除。目前，全球消耗的氫氣95%來自化石燃料制備（主要是煤炭氣化和蒸汽甲烷重整），每生產1千克氫氣將釋放約10千克二氧化碳，同時制取過程中也將產生一定規模的甲烷逃逸。據研究測算，化石燃料制氫過程排放的溫室氣體量較天然氣燃燒取暖和燃煤取暖高出20%以上，較柴油燃燒取暖高出近60%。
四、政策建議
預計到2030年，全球氫能產業鏈投資總額將超3000億美元，到2050年全球“氫經濟”市場規模將達2.5萬億美元，并創造3000萬個工作崗位，主要國家圍繞“氫經濟”的戰略博弈勢必將更加激烈。我國是全球最大能源生產和消費國，也是氫產量第一大國，在氫能產業發展方面具有得天獨厚的市場優勢，我國宜提前部署，借勢著力破解瓶頸制約，積極搶占全球氫能發展制高點。
一是加快落實好氫能產業發展規劃。我國已將氫能產業作為戰略性新興產業，碳達峰、碳中和“1+N”政策體系明確要加快氫能“制儲輸用”全鏈條發展，30個省市（除西藏自治區）已將氫能納入“十四五”規劃，并配套出臺了一系列扶持政策。但也應該看到，我國目前氫能發展不同程度存在“九龍治水”“多點掣肘”的現象。建議錨定《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》，落實落細氫能短期、中期、長期發展路線圖，推動實現氫能發展跨部門、跨行業、跨學科深度協同。
二是以應用為導向開展試點示范。考慮到目前我國仍將氫氣列為危化品（序號1648），要求必須在化工園區內生產，此舉嚴重制約了氫能上下游產業做大做強。因此，建議在條件成熟的部分地區試點將氫氣納入能源類產品管理，逐步實現站內制氫，切實轉變“談氫色變”現象。京津冀地區發展氫能“有基礎、有積極性、有特色”，建議有序擴大氫燃料電池新能源汽車試點示范，探索經濟可行的整車推廣模式，為產業化規模化發展奠定基礎。此外，氫能在電力、供暖、航空、建筑等領域也有廣泛應用，可有效助推我國碳達峰碳中和目標的實現。
三是加快完善財稅支持政策體系。我國已初步建立起覆蓋氫能“制儲輸用”重點環節較為完整的產業鏈，也具備了一定的規模化發展能力，但卻仍面臨著核心技術受制于人、關鍵零部件依賴進口、產業配套能力不足等瓶頸制約。建議發揮中央財政資金的引領撬動作用，以吸引更多社會資本特別是產業基金參與氫能催化劑、質子交換膜、雙極板、擴散層、循環汞等“卡脖子”技術攻堅。建議探索制定可再生能源制氫優惠電價的相關政策措施，通過一次性定額補貼等方式加大對規模以上加氫站建設、運營環節的財稅支持力度，采用提高車輛購置補貼標準等方式鼓勵氫燃料電池汽車發展。
四是搶抓國際氫能規則制定主導權。雖然我國氫能國家標準已有80余項，行業標準和地方標準也有40多項，但與國際主流氫能標準相比仍顯滯后，不少標準尚未制定。建議立足“低碳氫”供應和氫能產業化發展需求，積極對接國際標準。在氫制備、氫儲存、氫輸運、氫加注、氫安全等領域，加快構建氫能技術標準體系，盡快填補我國氫能國際標準的空白。考慮到目前歐洲國家在氫能規范標準制定方面擁有較大話語權，建議將氫能合作納入中歐高層對話重點議題清單，通過創建常態性對歐氫能技術交流機制和合作試點項目等方式，來提高我國參與氫能國際標準的能力和水平。
Practical Experience and Policy Suggestion of Developing Hydrogen Energy in Major Countries in the World
Abstract:Hydrogen energy is considered as "the clean energy with the most development potential in the 21st century", and has become the newest focus of energy competition in the "global decarbonization era". In recent years, developed countries such as the United States and Europe have continued to increase their strategic investment in hydrogen energy and issued high-density industrial support policies. Many countries have even regarded hydrogen energy as a "century opportunity" and raised it to the height of national strategic competition. However, it should also be noted that the current development of hydrogen energy still faces many "acquired deficiencies", and the bottleneck problems in the four links of production, transportation, storage and application have not been fundamentally solved. It is suggested to pay close attention to the cutting-edge trend of the development of the global hydrogen energy industry, constantly strengthen the top-level design and forward-looking layout, carry out industrial pilot demonstration ahead of time, focus on optimizing the supply of fiscal and tax policies, actively seize the leading role in rule making, and firmly lock in the "main track" of the global hydrogen energy.
Key words:Hydrogen Energy; Decarbonization; National Strategic Competition; Main Track
作者簡介
金瑞庭，中國宏觀經濟研究院對外經濟研究所研究室副主任、副研究員，主要從事國際經濟、大國關系、貿易投資等領域研究。
文章來源
本篇文章發表于《中國能源》雜志2022年第7期。
