國際社會促進(jìn)氫能研發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的舉措與借鑒

王雪瑩，薛 雅

（上海市科學(xué)學(xué)研究所，上海 200235）

氫能的發(fā)展和利用已成為全球范圍內(nèi)新一代能源革命的主要賽道。近年來，氫能因其清潔、高效、零碳排放、來源廣泛等特點(diǎn)越來越受到世界各國的關(guān)注，特別是利用可再生能源生產(chǎn)的綠色氫氣，被認(rèn)為是未來能源替代的終極解決方案之一[1]。為了獲取未來能源競爭優(yōu)勢，世界主要發(fā)達(dá)國家和經(jīng)濟(jì)體紛紛出臺氫能戰(zhàn)略，加大氫能領(lǐng)域的公共研發(fā)投資，并實(shí)施促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各類政策，試圖搶占?xì)淠芗夹g(shù)、產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)[2]。對相關(guān)國家、地區(qū)促進(jìn)氫能發(fā)展的策略和舉措進(jìn)行總結(jié)分析，對我國加快氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、參與更高水平的國際競爭具有重要的參考借鑒意義。

1 制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和路線圖

近年來全球主要發(fā)達(dá)國家和地區(qū)普遍制定了促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中長期戰(zhàn)略規(guī)劃，提出了相應(yīng)的發(fā)展路徑和目標(biāo)，見表1。截至2021年初，已有30多個經(jīng)濟(jì)體發(fā)布了氫能發(fā)展路線圖。如2017年日本發(fā)布了氫能基本戰(zhàn)略，提出了2050年“氫能社會”的未來愿景，戰(zhàn)略規(guī)劃中涵蓋了氫能科技研究、制氫、儲氫、氫能利用和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等氫能全產(chǎn)業(yè)鏈布局，并設(shè)定了2020、2030、2050年及更長久的具體發(fā)展目標(biāo)[3]。歐盟2020年發(fā)布的氣候中性的歐洲氫能戰(zhàn)略提出，2024年建成至少6吉瓦的可再生電解制氫設(shè)備，清潔氫氣產(chǎn)量達(dá)到100萬噸[4]。2030年歐洲本土建成40吉瓦的可再生電解制氫設(shè)備，氫氣產(chǎn)量達(dá)到1 000萬噸。2020年美國能源部發(fā)布了氫能項(xiàng)目計(jì)劃2020，提出到2050年，氫能將滿足美國終端能源需求的14%，并列舉了美國氫能關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展需求和目標(biāo)，提出了技術(shù)、市場與政策相互配合的發(fā)展路徑，見表2[5]。2021年，美國能源部進(jìn)一步提出了氫能發(fā)射計(jì)劃，提出在10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)綠氫成本降低80%[6]。

表1 全球主要經(jīng)濟(jì)體提出的氫能發(fā)展戰(zhàn)略和目標(biāo)

表2 美國“氫能項(xiàng)目計(jì)劃2020”列出的關(guān)鍵技術(shù)需求

總體而言，大多數(shù)國家在規(guī)劃中都制定了2030年左右氫能產(chǎn)能的較高目標(biāo)，美國、日本、澳大利亞及俄羅斯等國家還提出了氫氣生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低的目標(biāo)。如果這些目標(biāo)得以落實(shí)，屆時全球氫能領(lǐng)域?qū)霈F(xiàn)較為激烈的市場競爭，而掌控氫能關(guān)鍵技術(shù)將成為各國在國際氫氣市場上競爭力和話語權(quán)的重要決定因素。

2 加大氫能領(lǐng)域公共研發(fā)投入

近年來，主要國家和經(jīng)濟(jì)體對于氫能領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)的公共投資呈現(xiàn)先降低之后回升的趨勢。圖1顯示了2004—2019年間經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）國家在氫能領(lǐng)域（包含氫氣、燃料電池等領(lǐng)域）的公共研發(fā)支出總額[16]。由圖中可見，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織國家對氫能技術(shù)的公共投資在2008年達(dá)到峰值的8.52億歐元之后逐步下降，直到2016年降到谷底的3.95億歐元。這一下降的主要原因是燃料電池研究方面的支出受到純電動汽車等其他領(lǐng)域發(fā)展的強(qiáng)烈競爭。

圖1 2004—2019年經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織國家氫能公共研發(fā)支出總體情況

但自2016年《巴黎協(xié)定》簽署以來，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織國家在氫能領(lǐng)域的公共研發(fā)支出呈現(xiàn)快速增長的趨勢，其中占據(jù)主要增幅的是氫氣領(lǐng)域的研發(fā)公共投資，從2016年的1.52億歐元快速升高到2019年的3.71億歐元。2019年，用于氫能領(lǐng)域的公共研發(fā)支出占經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織國家能源相關(guān)研發(fā)支出總額的約3.3%。2019 年以來，歐盟在“地平線 2020”框架計(jì)劃下，通過公私合作伙伴關(guān)系（PPP）方式為約 250 個氫能研究項(xiàng)目提供

了規(guī)模達(dá) 9.85 億歐元的研發(fā)支持[17]。

表3統(tǒng)計(jì)了經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織主要國家2016年和2019年在氫能研發(fā)方面的公共支出金額。其中，2019年日本氫能研發(fā)公共投入占GDP的比例達(dá)到了百萬分之61.8，顯著高于其他所有國家。韓國和荷蘭分別排在第二和第三位，比例分別為百萬分之21.8和百萬分之19.7。2019年美國氫能研發(fā)公共投入占GDP的比例為百萬分之6.3，在經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織主要國家中最低。值得注意的是，美國氫能研發(fā)公共投入力度與在任政府的能源戰(zhàn)略有很大關(guān)聯(lián)性。拜登政府2021年上臺后，在其基礎(chǔ)設(shè)施投資計(jì)劃中承諾了大力加強(qiáng)對氫能等新興能源技術(shù)的投入支持，包括為下一代更低成本、更綠色的電解制氫設(shè)備提供資金[18]。

表3 經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織主要國家氫能公共研發(fā)支出情況

3 實(shí)施氫能技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)政策

各國促進(jìn)氫能發(fā)展的政策主要分為三類：針對技術(shù)創(chuàng)新環(huán)節(jié)的政策主要是通過政府投資和補(bǔ)貼，支持氫能新技術(shù)研發(fā)和試點(diǎn)示范；針對產(chǎn)業(yè)化環(huán)節(jié)的政策主要是通過政府資金、基金等，引導(dǎo)支持企業(yè)投資氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展；針對市場化環(huán)節(jié)的政策主要是通過需求側(cè)補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠政策，促進(jìn)氫能更廣泛的使用和消費(fèi)。

一是支持氫能新技術(shù)研發(fā)和試點(diǎn)示范。英國實(shí)施開發(fā)氫能新技術(shù)的懸賞競賽，其中包括6 000萬英鎊的低碳?xì)錃夤?yīng)方案競賽[19]，以及6 800萬英鎊的長時間儲能方案示范競賽[20]，鼓勵企業(yè)開展技術(shù)創(chuàng)新。法國、德國和澳大利亞分別設(shè)立了8.5億歐元、3億多歐元和13億澳元（約8.1億歐元）的年度預(yù)算，用于支持綠色氫氣技術(shù)試點(diǎn)示范的公共補(bǔ)貼。

二是通過政府資金/基金引導(dǎo)支持氫能產(chǎn)業(yè)化。美國拜登政府在其基礎(chǔ)設(shè)施投資計(jì)劃中為氫能等新興能源技術(shù)安排了150億美元的預(yù)算，以支持氫能產(chǎn)業(yè)化和市場化。英國新建立了凈零氫基金（NZHF），在2022—2025年間提供高達(dá)2.4億英鎊的政府共同投資，支持建設(shè)新的低碳?xì)錃猱a(chǎn)能[21]。澳大利亞建立了多個氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金，為清潔氫產(chǎn)能發(fā)展提供投資和融資支持。

三是實(shí)施需求側(cè)補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠政策促進(jìn)氫能市場化。日本政府為提升氫動力汽車的市場需求活力，為氫動力汽車提供相當(dāng)于與同類燃油汽車市場價格差的補(bǔ)貼[22]。目前日本消費(fèi)者購置氫動力汽車的均價（不含補(bǔ)貼）約450萬日元，國家提供的補(bǔ)貼約為200萬日元，而地方政府提供的補(bǔ)貼約為100萬日元。日本政府還對消費(fèi)者購置氫動力汽車給予減免車輛環(huán)保稅的優(yōu)惠。韓國也實(shí)施了類似的氫動力汽車購車補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠制度，并為以氫燃料為主的企業(yè)提供補(bǔ)貼[23,24]。美國多個州政府出臺了促進(jìn)氫能商業(yè)化落地發(fā)展的稅收優(yōu)惠、補(bǔ)貼等措施，如佛羅里達(dá)州對氫動力車及材料、加氫站建設(shè)等領(lǐng)域企業(yè)給予年度營業(yè)稅優(yōu)惠；加里福尼亞州對居民購買氫動力汽車給予補(bǔ)貼等。表4概述了主要國家和地區(qū)實(shí)施的氫能補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠政策。

表4 主要國家和地區(qū)實(shí)施的氫能補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠政策

4 部署建設(shè)氫能基礎(chǔ)設(shè)施

氫能的大規(guī)模發(fā)展離不開氫儲存、輸配網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支撐，因此，在國家層面上對于氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的公共投資和支持可以大大加快氫能的開發(fā)和部署。鑒于氫基礎(chǔ)設(shè)施從頭開始建設(shè)的高昂成本，許多國家正在積極探索為原有的天然氣管道、加油站等設(shè)施系統(tǒng)開發(fā)輸氫、加氫等功能。

一是對現(xiàn)有天然氣系統(tǒng)進(jìn)行改造以支持氫氣輸送。歐盟氫能戰(zhàn)略提出，通過重新利用天然氣管道為主的途徑，到2030年初步建成一個6 800公里長的輸氫管道網(wǎng)絡(luò)，到2040年輸氫管道覆蓋整個歐洲，長度達(dá)到23 000公里。英國正在探索推進(jìn)英國氫氣網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，該網(wǎng)絡(luò)將連接全國各地的產(chǎn)業(yè)集群，可能長達(dá)2 000公里，并重新利用現(xiàn)有天然氣管道的25%；近期英國與法國合作，共同部署了天然氣中含氫氣比例達(dá)總體積20%的試點(diǎn)項(xiàng)目。荷蘭政府提出利用新的和現(xiàn)有的天然氣管道用于氫氣配送，逐步將混合氣中氫氣占比從2%增加到10%~20%，成為歐洲“氫氣主干線”的重要環(huán)節(jié)。加拿大也在積極推進(jìn)將可再生氫氣混合到現(xiàn)有天然氣系統(tǒng)中的燃?xì)夤芫W(wǎng)改造試點(diǎn)項(xiàng)目。

二是部署燃料電池汽車加氫站建設(shè)。根據(jù)美國燃料電池和氫能協(xié)會（FCHEA）于2019年發(fā)布的美國氫能經(jīng)濟(jì)路線圖，到2030年，美國計(jì)劃建設(shè)5 600座加氫站[25]。2021年1月，美國氫燃料公司PowerTap與Andretti集團(tuán)簽訂合作協(xié)議，于當(dāng)年開始為Andretti集團(tuán)的部分加油站安裝PowerTap的加氫設(shè)施，共同擴(kuò)大美國加氫站網(wǎng)絡(luò)。歐盟已規(guī)劃了覆蓋全歐洲的加氫站網(wǎng)絡(luò)，截至2020年，歐洲已有18個國家擁有或正在建設(shè)加氫站。日本政府在其氫能基本戰(zhàn)略中提出了到 2025 年將加氫站增加至 320 座的目標(biāo)。為達(dá)成這一目標(biāo)，日本政府對個體經(jīng)營者和企業(yè)建設(shè)商業(yè)加氫站提供不高于總建設(shè)費(fèi)用 2/3和1/2的補(bǔ)貼（實(shí)際補(bǔ)貼率根據(jù)站點(diǎn)加氫能力而定），并取消了對加氫站建設(shè)地點(diǎn)的限制。韓國“氫經(jīng)濟(jì)路線圖”提出到2040年建成1 200座加氫站的目標(biāo)，并為加氫站建設(shè)提供相當(dāng)于建設(shè)成本的50%、上限15億韓元的補(bǔ)貼。

5 推進(jìn)氫能法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)完善

氫能作為新興產(chǎn)業(yè)，在法規(guī)和監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)方面仍有很大的不確定性和不統(tǒng)一性。主要國家近年來積極開展氫能法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)研究制定的競爭，爭取通過規(guī)范化治理進(jìn)一步加快社會對氫能更廣泛的接納，加快搶占全球氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)制主導(dǎo)權(quán)。

2020年2月4日，韓國政府頒布了《促進(jìn)氫經(jīng)濟(jì)和氫安全管理法案》（The Hydrogen Economy Promotion and Hydrogen Safety Management Act），該法案于2021年 2月5日生效[26]。這是全球范圍內(nèi)的首部氫能立法，為政府的氫能發(fā)展承諾和氫能安全標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施奠定了法律基礎(chǔ)。其主要內(nèi)容包括規(guī)定政府促進(jìn)氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展的義務(wù)，建立專設(shè)部門國家氫經(jīng)濟(jì)委員會，支持氫能專業(yè)企業(yè)發(fā)展，推進(jìn)氫能基礎(chǔ)設(shè)施和試點(diǎn)示范項(xiàng)目建設(shè)，推進(jìn)氫能相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，保障氫產(chǎn)品和設(shè)施安全等。歐盟正在積極推進(jìn)氫能法案的制定，其中包含氫基礎(chǔ)設(shè)施法案、氫市場法案兩項(xiàng)法案[27]。氫基礎(chǔ)設(shè)施法案將重點(diǎn)關(guān)注和推進(jìn)歐盟區(qū)域內(nèi)的混合氫氣和天然氣輸配網(wǎng)絡(luò)、氫谷和泛歐氫支柱基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；氫市場法案將激勵綠氫生產(chǎn)，增加對氫能的市場需求，并出臺產(chǎn)地保證（GOs）和引入生產(chǎn)關(guān)稅以保護(hù)歐洲氫能市場。

在氫能標(biāo)準(zhǔn)化方面，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）已經(jīng)發(fā)布了17個與氫氣相關(guān)的ISO標(biāo)準(zhǔn)，還有16個ISO氫氣標(biāo)準(zhǔn)仍在開發(fā)中。國際氫和燃料電池經(jīng)濟(jì)伙伴關(guān)系（IPHE）致力于提出一種具有國際共識性的方法和分析框架，以確定與氫產(chǎn)量相關(guān)的溫室氣體排放量，這項(xiàng)工作可能會形成一個新的氫能ISO標(biāo)準(zhǔn)。主要國家、地區(qū)也積極推進(jìn)自身主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)和應(yīng)用。歐盟正在加快制定與氫能法案相配套的氫能生產(chǎn)設(shè)施的低碳門檻和標(biāo)準(zhǔn)，以及低碳和綠色氫氣認(rèn)證的綜合術(shù)語和歐盟標(biāo)準(zhǔn)，試圖打造氫能領(lǐng)域的環(huán)保壁壘。美國正在與加拿大等國家合作，積極推進(jìn)制定氫能技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施的統(tǒng)一規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。日本在《日本高壓氣體安全法》《普通高壓氣體安全條例》中，制定了氫氣生產(chǎn)、儲存和運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

6 對于我國促進(jìn)氫能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議

面向創(chuàng)新發(fā)展、綠色發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展的需求，我國近年來對氫能更加重視。但與先發(fā)國家相比，我國氫能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍相對落后。2015—2019年，中國發(fā)明人占全球PCT專利總數(shù)的15%，但在全球氫能相關(guān)PCT專利中所占比例不到4%。在全球氫能產(chǎn)業(yè)注冊商標(biāo)中，中國也僅占5%。從國家層面進(jìn)一步加大對氫能科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持力度已成為當(dāng)前的迫切需求。為此，借鑒主要發(fā)達(dá)國家促進(jìn)氫能發(fā)展的策略，提出以下建議：

一是進(jìn)一步加大國家對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃引導(dǎo)和支持力度。目前全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處于從依賴政府補(bǔ)貼扶持向自主可持續(xù)發(fā)展跨越的關(guān)鍵階段，國家有力的引導(dǎo)和支持對于我國氫能產(chǎn)業(yè)在未來的全球競爭中取得優(yōu)勢具有重大意義。我國已發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，為氫能全面發(fā)展提出了階段目標(biāo)和路線藍(lán)圖。建議有關(guān)部門、各地方以中長期規(guī)劃為指導(dǎo)，加快研究、系統(tǒng)謀劃氫能產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。在科技、產(chǎn)業(yè)等相關(guān)規(guī)劃中，加強(qiáng)對氫能的重視和部署，進(jìn)一步加大氫能領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的公共投入力度，促進(jìn)我國氫能產(chǎn)業(yè)把握關(guān)鍵機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)躍升發(fā)展。

二是加大對氫能關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新的支持力度，搶占核心技術(shù)高地。聚焦氫能關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)需求，實(shí)施“揭榜掛帥”“懸賞制”“賽馬制”等激勵競爭的科研支持模式，引導(dǎo)凝聚各界力量參與技術(shù)創(chuàng)新。進(jìn)一步加大對在氫能領(lǐng)域具有研發(fā)優(yōu)勢的科研院所、高校、企業(yè)及新型研發(fā)機(jī)構(gòu)等的支持力度，加強(qiáng)戰(zhàn)略引導(dǎo)，鼓勵開展面向市場、面向產(chǎn)業(yè)的策源攻堅(jiān)，形成自主核心技術(shù)，打造國家氫能戰(zhàn)略科技力量。加大氫能技術(shù)創(chuàng)新補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等激勵扶持政策力度，大力支持氫能新技術(shù)、新產(chǎn)品的試點(diǎn)示范推廣，鼓勵、引導(dǎo)私營投資、金融資本等積極參與支持新技術(shù)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

三是因地制宜部署氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，打造氫能產(chǎn)業(yè)鏈和示范區(qū)。結(jié)合氫氣產(chǎn)能分布、當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、清潔能源需求以及氣候環(huán)境等影響因素，充分利用既有管路、加油站等基礎(chǔ)設(shè)施，率先在有基礎(chǔ)、有需求的區(qū)域綜合布局集供給、輸送、分配、利用和安全于一體的氫能基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，并依托網(wǎng)絡(luò)發(fā)展氫燃料電池汽車、氫氣發(fā)電和供暖等商業(yè)應(yīng)用。綜合考慮氫能產(chǎn)業(yè)布局、周邊區(qū)域氫氣產(chǎn)能、環(huán)保需求及華北冬季氣溫對純電動汽車?yán)m(xù)航性能的影響等因素，建議以京津冀區(qū)域作為氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的先發(fā)引領(lǐng)區(qū)域，加快跨行政區(qū)的氫能體系規(guī)劃布局，充分發(fā)揮北京冬奧會綠色氫能示范的良好效應(yīng)，打造全球領(lǐng)先的氫能產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)和氫能生活示范區(qū)。

四是加強(qiáng)氫能領(lǐng)域的國際合作，積極參與國際規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)的制定。面向全球氫能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展、氫能國際市場的加快形成和擴(kuò)大，我國迫切需要進(jìn)一步推進(jìn)氫能領(lǐng)域自主規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌。在諸如低碳?xì)?、清潔氫與可再生能源氫的標(biāo)準(zhǔn)、不同方式氫氣運(yùn)輸儲存標(biāo)準(zhǔn)、氫能交通工具安全標(biāo)準(zhǔn)、氫能綠色社區(qū)標(biāo)準(zhǔn)以及新的全球氫能市場規(guī)則等重要方面，我國應(yīng)更加積極地參與全球化討論和國際規(guī)則建構(gòu)，爭取不斷放大“中國聲音”在國際氫能領(lǐng)域的話語權(quán)。■