姜士宏：国内外氢能发展动态及发展趋势研判

氢能是一种来源广泛、清洁灵活、应用场景丰富的二次能源。同属于二次能源的氢能和电能，均可以存在于能源生产、存储、输送和消费的各环节，表1所示是电能和氢能的定性对比分析。从生产的角度说，电能和氢能均能以化石能源（+CCS）、非化石能源作为原料制取；从运输的角度说，电能通过输配电网进行实时传输，氢能通过输气管道、陆/海运输方式进行输运；从存储的角度说，电能和氢能都可以进行存储。从消费的角度说，电能和氢能均可以在交通、电力领域进行应用，是具有能源属性的。然而，氢能还有电能无法替代的原料及燃料属性，可以应用于化工和冶金领域，也就是说，氢能和电能最大的区别在于氢能是具有物质形态的二次能源。这也就决定了在未来高比例可再生能源系统中，氢能可以作为清洁电力的有力补充，在能源领域发挥独特的优势。

为了更加直观全面地了解电能和氢能的技术特点区别，我们用定量分析的方法对两者再次进行对比。有研究以单位热量作为标尺，通过在不同维度对电能和氢能的安全、运输、效率、密度、存储和价格等方面进行比较发现，相较于氢能，电能在能量转换、运输和终端售价存在优势，而氢能在储能、质量能量密度两个方面更优于电能。

正是因为预见了氢能在能源系统中的独特优势，全球范围内正在兴起氢能发展热潮。

二、国际氢能发展

（一）规划与政策分析

世界各主要国家和地区在氢能战略中明确了氢能发展定位，并制定了分阶段实施的氢能发展目标，这些目标主要包括氢能在终端能源消费结构中的占比、可再生能源电解水制氢装置规模、加氢站规模、氢燃料电池车规模、氢气生产成本和销售价格等。

GDP总量在全球排名前50名（共占全球GDP90%以上）的国家中，共有12个国家制定了国家层面的氢能发展战略和路线图，欧盟发布了氢能发展战略，另有近30个国家已经开展氢能发展布局。

总体而言，各主要国家发展氢能的出发点主要包括保障能源安全、应对气候变化、保持技术领先、占领氢能市场。由于各国国情不同，发展氢能产业的主驱动因素也有所差异。

保障能源安全。日本是以保障能源安全为主要目标而发展氢能的典型国家。日本国内能源资源极度匮乏，存在能源对外依存度高、能源自给率低的问题，煤炭、石油的对外依存度均达到99%以上，天然气对外依存度达到97%以上，其能源自给率不足12%。尤其是福岛核事故之后，日本亟需寻找一条支撑本国社会经济发展的能源发展道路。此外，日本制定了温室气体减排目标，已经承诺到2050年实现碳中和。基于上述原因，日本实施了一系列促进氢能发展的战略和政策，主要包括：开展海外化石能源+CCS制氢及本国可再生能源电解水制氢，加强进口和国内氢运输、分配基础设施建设，促进氢在汽车、家庭热电联供和电力等各个部门的应用等。韩国、德国、爱尔兰等国家发展氢能均有保障能源安全方面的考虑。

应对气候变化。以德国为代表的欧盟一直在积极探索向脱碳能源系统转型。德国一直以来积极发展新能源，制定了2022年的退核计划及2038年的退煤计划。此外，德国能源对外依存度达到90%以上，其天然气主要依靠从俄罗斯进口，能源供应随时受到国际关系变化的影响。为了维持本国能源安全，以及应对气候变化、推动能源转型，德国对于氢能的发展主要基于以下逻辑：1.发展以可再生能源电解水制氢技术，实现低成本零排放制氢，以消纳更高比例的可再生能源；2.提出以氢替代部分天然气用于合成燃料（合成甲烷、煤油、甲醇和氨）；3.利用现有的天然气基础设施，加快构建氢气管道运输网络。德国已经将氢能确立为重载交通、航空、航海等领域的替代能源，并持续推动氢作为工业原料进行使用。法国、意大利等欧洲国家发展氢能均有应对气候变化方面的考虑。

保持技术领先。由于美国页岩油气革命相关技术逐步成熟，美国能源结构和能源安全等问题并不突出，但美国重视对各类战略性新兴技术的占领，各届政府都将氢能与燃料电池作为先进技术进行战略投资，确保其技术经济领先地位。2019年发布的《美国氢能经济路线图》将氢能发展作为碳减排的重要途径之一，并明确通过氢经济活动扩大美国在全球能源领域的领导地位。

占领氢能市场。澳大利亚具有丰富的煤炭资源，制定氢能发展战略除了考虑实现氢能技术领先外，更多是考虑采用类似煤炭和油气的国际贸易模式，将氢作为商品出售给氢气需求国，其制定的《氢能战略目标》中明确的一个重要目标就是将澳大利亚打造成亚洲三大氢气出口地之一。目前，澳大利亚已经和日本达成合作意向，由澳大利亚褐煤制得的氢气，通过海运的方式运输到日本，日本川崎重工与澳大利亚已合作开展液氢输运船下水试验。智利、南非、沙特等新能源资源禀赋丰富的地区发展可再生能源制氢也主要是考虑占领氢气出口市场。

（二）定位与趋势研判

从各主要国家发展氢能的动因及氢能战略部署可以看出，围绕安全、绿色、低碳的能源主题，氢能发展定位可以概括为三点。

降低对传统化石能源的依赖。氢能是具有物质形态的二次能源，可替代部分或全部天然气以降低天然气消费量，通过加强天然气掺氢、纯氢管网的基础设施建设，促进氢气的规模化输送和利用，提高低碳化水平。

提高可再生能源开发利用比例。各国纷纷布局可再生能源电解水制氢，鼓励风电、光伏、新型低碳或零碳制氢技术的发展，以提高绿氢的比例。

在难以减碳的领域进行深度脱（低）碳。聚焦重型交通工具、化工合成、冶金、高品质供热等，鼓励氢能在上述领域的技术研发及工程应用。

各国结合自身资源禀赋及经济发展阶段，对制氢、储运和应用方面的发展有不同的侧重。

在制氢方面，日本和韩国提出近期和中期以化石燃料制氢（需配置碳捕集及封存或利用装置）为主，中远期氢气主要来源于可再生能源电解水制氢。德国和其他主要欧盟国家则提出重点发展可再生能源电解水制氢技术，并分阶段实现可再生能源电解水制氢规模的不断扩大。

在储运方面，世界各主要国家因地制宜、结合运输距离和具体运输条件，研究探索气态储运、低温液态储运、有机液态储运和固态储运技术的示范应用，开展天然气管道掺氢技术的应用。对于日本、韩国，重点开展本国境内气态氢储运的布局，对于远距离氢气输送则主要采用远洋液态运输、有机液态运输的方式；对于德国等天然气管道基础设施完善的国家，则主要考虑依托现有的管网基础设施，开展天然气管道掺氢、纯氢管道输氢的布局。

在应用方面，各国对交通领域的氢能应用进行了重点发展布局，主要关注加氢站和氢燃料电池车，尤其是重型氢能交通工具的开发及应用、加氢站规模的布局；电力和建筑领域主要关注燃料电池发电及热电联供、掺氢及纯氢燃机的开发及应用；工业领域主要关注氢冶金、氢化工合成等低碳化应用。

三、我国氢能发展

（一）规划与政策分析

国家层面上，我国虽然尚未出台国家层面的氢能发展战略或路线图，但是一直通过政策文件鼓励、财政补贴支持等方式引导氢能产业健康稳步发展。

在氢能政策方面，2019年3月，国务院《政府工作报告》首次提及氢能；2020年4月，国家能源局印发《中华人民共和国能源法（征求意见稿）》，首次将氢能纳入“能源”范畴；2020年3、6月，氢能先后被写入《2021年国民经济和社会发展计划草案》和《2020年能源工作指导意见》；2020年3月，国家发展改革委、司法部印发《关于加快建立绿色生产和消费法规政策体系的意见》，提出2021年完成研究制定氢能、海洋能等新能源发展的标准规范和支持政策。2021年2月印发的《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》中提出“因地制宜发展水能、地热能、海洋能、氢能、生物质能、光热发电”。

在产业政策方面，我国从2001年起支持氢能产业发展，重点布局加氢和车用燃料电池领域。自2009年起，我国燃料电池车和电动车一起享受财政补贴，2014年，我国单独出台了对加氢站的补贴，自2018年起，燃料电池车和新能源车的补贴力度出现差异，在大幅调整其他新能源车型补贴时，对氢燃料电池汽车仍保持原有补贴支持。2020年，我国采用“以奖代补”的方式，对入围示范的城市群根据目标完成情况进行补贴，重点支持自主化技术研发应用、新技术示范等方面。

地方层面上，据统计，截至2020年12月，我国共有20多个省份、涉及近50个市（县）正在编制或已经发布氢能专项规划和推广补贴政策，在文件中规划加氢站规模，制定产业产值、氢燃料电池汽车推广、固定式发电应用、企业培育等目标，并配套车辆购置补贴、加氢站建设补贴、加氢补贴等不同程度的扶持。

从各地支持的力度看，我国氢能发展支持力度最大的地区为珠三角、长三角、京津冀鲁等经济发达地区及市（县）。氢能的商业化发展适合从有一定经济实力基础的省市起步，广东、山东、江苏等地对氢能发展支持力度大、财政补贴金额多，这些地区前期氢能积累较多、也是氢能快速发展应用的地区。

从资源禀赋的角度看，西北地区风光资源丰富，具备发展可再生能源电解水制氢产业的优势。随着我国碳达峰、碳中和目标的逐步推进，碳排放水平高、化工产业聚集的地区对于氢能发展的迫切需求将逐渐凸显，有望出台氢能发展政策，增加氢能发展支持力度，支撑地方能源转型。

（二）定位与趋势研判