隨著應對氣候變化壓力增大、能源低碳轉型加速，氫能以其清潔、靈活高效和應用場景豐富的優勢備受世界矚目。歐美日韓等國家和地區通過戰略引領、路線規劃、產業支持政策以及持續投資，在氫能產業發展上取得了實質性進展。
在氫能戰略布局上，歐洲將氫能作為能源轉型和低碳發展的重要保障，美國重視氫能產業技術優勢的建立和前瞻技術的研發，日韓致力于構建氫能社會和氫經濟。技術發展上，可再生能源電解水制氫、鹽穴儲氫、管道輸氫以及利用氫替代天然氣供熱將成重點發展方向。本文重點分析各國在氫能發展方向、目標、路徑和政策等方面的推進現狀，觀察全球氫能技術最新動態，并提出中國氫能產業發展的建議，供參考。
一、全球氫能產業戰略布局
（一）12國制定發展戰略
2019～2020年，多個國家和地區相繼出臺具有實操性的氫能戰略和氫能發展路線圖。一些國家對氫能技術應用進行具體部署，主要以氫能在交通運輸領域的應用為主。部分國家著手設定工業、建筑和發電等部門的氫能發展目標（見表1）。推動氫能發展的政府計劃（包括政府制定的目標、承諾、激勵措施等）中，重點聚焦于乘用車、車輛加油站、公共汽車、電解裝置、卡車五大應用領域。此外，在建筑物供暖和供電、發電與工業領域也有國家出臺政策助力應用。
表1 2019～2020年主要國家氫能戰略/路線圖
日本高度重視氫能產業發展，明確提出將氫能社會納入國家發展戰略。日本先后發布《日本復興戰略》《能源戰略計劃》《氫能源基本戰略》《氫能及燃料電池戰略路線圖》，規劃實現氫能社會戰略的技術路線。在2019年4月發布的《第五次能源基本計劃》中，日本計劃將氫能源汽車數量從2020年的4萬輛增加到2025年的20萬輛，2030年氫能源汽車數量將達到80萬輛。
2020年7月，歐盟委員會推出歐盟氫能戰略，將綠氫作為未來氫能發展重點。作為氫能戰略的一部分，歐盟委員會宣布成立清潔氫能聯盟。在此之前的6月，成員國中德國已率先推出國家氫能戰略，明確綠氫的優先地位，并計劃到2030年將其國內綠氫產能提高至5吉瓦，到2040年進一步提高至10吉瓦。
除歐盟、日本外，俄羅斯、美國、韓國、澳大利亞等國也已發布國家氫能戰略。俄羅斯新版《2035年能源戰略草案》明確將氫能作為能源行業戰略重點，目標是通過擴大氫氣產能到2035年成為全球重要的氫能經濟國家。2020年，俄羅斯聯邦能源部公布本國第一份氫能戰略發展路線圖，提出2024年前在俄境內建立一個完全由傳統能源企業主導的、涉及上下游的氫能產業鏈。未來俄羅斯氫氣將通過管道運輸的方式（改造現有天然氣管道）出口至歐洲國家，氫氣將成為繼天然氣之后俄羅斯出口歐洲的又一重要能源資源。值得一提的是，俄羅斯氫能計劃中大力發展的氫氣，并不是通過可再生能源水解方式制備，而是通過天然氣裂解、天然氣高溫催化裂解、核電水解方式制備而成。
（二）成立產業聯盟
為協同推進氫能市場化和產業化進程，歐美日韓等建立了由政府、非政府組織、學術界、企業界等組成的產業聯盟，作為推動氫能產業發展的重要平臺。
日本的Japan H2 Mobility聯盟，2017年由豐田、日產、本田、新日本石油、巖谷、東京燃氣、日本發展銀行等機構聯合出資成立，橫跨政府、金融、產業、學術界，包括氫能產業鏈各環節，涵蓋了研發、示范、推廣等各階段，樹立了協同推進的樣板。
歐盟推進氣候和能源轉型的政策框架中，采取了組建跨區域、跨產業聯盟的方式，由政府牽頭、產業鏈各環節龍頭企業參與，協同推進氫能發展。歐洲清潔氫聯盟，2020年由歐盟相關企業、民間機構、國家及地區能源官員和歐洲投資銀行共同發起，旨在為氫能大規模生產提供投資、促進技術合作。企業成員包括蒂森克虜伯、西門子、殼牌、空客，以及丹麥和挪威的一些公司等。此外還有歐盟倡議成立的氫能聯盟，歐盟和氫能聯盟共同規劃歐洲共同利益重要項目，以帶動產業發展和產業鏈整合和強化。氫能聯盟擬推動280家企業參與制氫電解槽的相關產業鏈，并推進實施1吉瓦規模的電解槽項目。
德國為加大氫能和燃料電池汽車的開發與商業化應用，先后成立多個技術聯盟和產業聯盟。最為典型的是2015年法國液化空氣集團、戴姆勒、林德、OMV、殼牌和道達爾等企業聯合組建H2 Mobility聯盟，以社會產業資本的身份與國家氫能和燃料電池技術組織（NOW）一同支持德國氫能產業發展。H2 Mobility計劃在漢堡、柏林、魯爾、法蘭克福、斯圖加特、慕尼黑六大都市圈的主干道和高速公路上建成100座加氫站，以上六大都市圈各布局10座，其余40座布局在相鄰城市之間，作為加氫站網絡的連接站和目的地站，形成環網狀氫能高速公路。截至2019年年底，H2 Mobility已建成75座加氫站，其中絕大多數已實現運營。
（三）加大政策支持
1.提供補貼和稅收優惠
目前國外氫能產業發展的財政補貼和稅收優惠政策主要集中在燃料電池和加氫基礎設施建設方面。隨著燃料電池關鍵技術的突破，日本政府開始對車用、家用、商業及工業用燃料電池以及加氫基礎設施建設給予持續全面補貼，設立清潔能源汽車補助金和燃料電池汽車加氫站建設補助金。目前可為每輛豐田Mirai和本田Clarity分別補貼202萬日元、208萬日元；每座加氫站根據供氫能力、供應方式不同，可獲得0.6億～3.9億日元補貼。燃料電池車主可享受免繳汽車重量稅和購置稅等優惠政策。在財政補貼和稅收優惠政策的鼓勵下，Ene-farm家用燃料電池和燃料電池汽車推廣成效顯著。
韓國政府高度重視汽車產業與氫能協同發展，于2019年10月推出氫能城市計劃，當年為氫燃料電池汽車提供財政補貼1304億韓元。根據韓國政府計劃，到2022年將為15000輛燃料電池汽車和1000輛氫氣公交車提供資金，還將資助310個新的氫氣加氣站，未來5年內用于氫燃料電池以及加氫站的補貼將達到20億歐元。
美國通過向消費者提供經濟補貼和稅收減免，間接促進企業加大開發力度，推動燃料電池產業化和商業化進程。加州政府啟動了清潔車輛補貼項目，其中為氫燃料電池汽車提供5000美元的補貼，該補貼政策將持續至2024年1月1日前。截至目前，加州氫燃料電池汽車數量始終位于全美首位。2019年，美國實施了幾項對氫能和燃料電池市場持續增長至關重要的政策，包括恢復并延長對交通運輸和固定燃料電池應用的稅收優惠等。
2.研發投入與融資支持
2019年，除化石燃料下降4%外，國際能源署成員國所有能源技術研究、開發和示范（RD&D）投入均有所增加，其中氫能和燃料電池技術領域增幅最大（為18%），是有史以來的第二高值（2018年增幅25%）。日本則是成員國中氫能和燃料電池研發領域投入最多的國家，2019年該領域投入達到2.97億美元。
從現在到2050年，歐洲對可再生能源制氫的累計投資可能高達1800億～4700億歐元。歐盟2014～2020年期的“地平線2020”投資計劃，支持設立了燃料電池和氫能聯合項目，重點領域包括氫能合成航空燃料、氫動力航空電池、氫能航空發動機研發等。2020年后，歐盟科研支持計劃“地平線歐洲”將加大對氫能的科研支持。歐盟近期準備力推可再生融資項目分類標準改革，引導投資者加大對綠氫等綠色項目的支持。歐盟諸多公共投資機制，包括新冠肺炎疫情后推動經濟發展的恢復基金、多年期預算框架下的區域發展基金、團結基金、投資歐盟（invest EU）等，均將加大對氫能項目的支持力度。
3.完善市場配套機制
歐盟通過碳交易配額等市場手段，縮小可再生能源制氫與化石能源制氫的成本差距。未來歐盟將對碳排放交易機制（ETS）中有關氫能以及制氫方法的概念進行界定，改革相關標準，使化石燃料制氫受到碳排放交易機制的成本約束。
西班牙2020年氫能戰略中提出的監管行動包括引入原產地保證制度，確保氫氣100%由可再生能源制取，通過價格信號引導綠氫消費。
2019年，標準普爾全球普氏能源資訊發布全球第一款氫價評估產品。目前標準普爾共有3套計算氫氣生產價格的方法，計算因素包括天然氣、電力、甲醇、水、碳排放配額、資本支出等。氫價格指數既可以顯示目前主要的制氫方式，也可以反映目前運輸等環節成本在終端氫氣價格中的占比。
4.完善安全標準體系
氫氣易燃易爆，其利用過程中的安全措施一旦失當，容易引發起火爆炸事故，造成人員傷亡和財產損失，在生產、存儲、運輸以及終端應用過程中必須謹慎對待。2020年2月，韓國率先發布全球首個《促進氫經濟和氫安全管理法》，為氫能供應和氫設施安全管理提供支持，以促進基于安全的氫經濟建設。該法的頒布，將明確政府對氫能產業和氫能企業的行政和財政支持，為氫能企業的培育、援助、人才培養、產品標準化等產業基礎事項奠定法律基礎，同時為電解水制氫等低壓氫氣設備及氫燃料使用設施的安全管理提供了法律依據。
日本加快修訂完善車用氫能安全標準體系，在車用氫能領域建立先進、完整的標準體系，如針對氫燃料電池汽車、高壓氫系統（包括高壓儲氫瓶和容器主閥），適用《高壓氣體保安法》，其余車輛系統適用《道路運送車輛法》；針對加氫站，適用的法律標準、規范主要有《高壓氣體保安法》《消防法》《建筑基準法》《加氫站安全檢查標準》等。
（四）建立示范區域和氫能城市
從全球范圍看，德日韓等國在推動氫能示范區域和氫能城市建設方面力度較大，走在世界前列。德國注重推廣氫能示范區項目，韓國推出氫能城市計劃，日本、英國和瑞典則大范圍推廣氫能源住宅社區。
作為德國國家創新計劃氫和燃料電池技術（NIP）的一部分，氫能示范區（HyLand）計劃自2019年初提出以來獲得各地積極響應，共有154個地區提交申報材料。先后于9月和12月確定了3批次共25個氫能示范區試點。根據資助類型的不同，德國氫能示范區可分為側重于理念萌芽或著手組織搭建的地區（HyStarter）、側重于創建集成概念和具備開展項目可行性分析的地區（HyExperts）、側重于已著手方案具體實施的地區（HyPerformer）三類。2019年，德國共有130個地區申報HyStarter，28個地區申報HyExperts，6個地區申報HyPerformer。通過申報，德國運輸和數字基礎設施部掌握了已經在能源系統中部署氫能或尋求加快實施氫能的地區情況，大量的申請也反映出整個德國對改變能源供應現狀的強烈需求。
2019年10月，韓國國土交通部在全國檢查和調整會議上宣布氫試點城市推廣戰略。同年12月，韓國國土交通部宣布選擇安山、蔚山、完州與全州作為氫經濟示范城市試點，每個城市規劃出3～10平方千米，在住宅和交通區域引入和采用氫技術。韓國政府將在三個示范城市各投資290億韓元（合1.73億元人民幣），其中50%由地方政府支付。根據韓國政府的計劃，到2040年全國40%的城市將成為氫能城市，總計運營825000輛氫能汽車和12000輛氫能公交車。
日本東京奧運會的運動員村5000多戶住宅和街區的商業設施全部采用氫燃料電池，這是日本首次在新式街區大范圍推廣使用氫能源。選手村每套公寓均采用家用氫能源燃料電池作為基本電源，同時在社區內建設大型加氫站和氫氣管線管控中心，通過管線直接將氫氣輸入到各戶家庭的燃料電池中，使得燃料電池成為永久性發電系統。另外，社區內所有商業設施、路燈用電，以及巡回巴士也將使用氫能。按照規劃，奧運會結束后這里將成為規劃入住1.2萬人的全新氫能街區。
英國政府2020年公布的《綠色工業革命十點計劃》提出，從2023年開始建設氫能社區，到2025年建成氫能村落，最終實現在十年內建成一座氫能城鎮，相當于數萬個住宅。瑞典市政住宅供應商V?tterhem計劃建造以氫能為動力的住宅。該住宅樓將氫作為燃料，通過燃料電池技術進行發電，項目目標是做到100%脫離電網供電，實現電力自給自足。
（五）加強國際合作
國際合作對于加速氫產業發展至關重要。2020年，荷蘭和葡萄牙簽署諒解備忘錄，將各自的2030年綠氫計劃聯系起來。兩國政府希望將葡萄牙在錫內斯的氫項目與歐洲最大的海港鹿特丹連接起來，并發展戰略性的進出口價值鏈，以確保綠色氫氣生產及運輸至荷蘭。
歐盟積極探索與非洲特別是北非地區合作發展可再生能源制氫行業的可行性，推動周邊鄰國發展電解氫產能，使其2024年制氫產能達到40吉瓦。在投融資方面，歐盟通過其主導的多邊投資機構或開發銀行，支持周邊國家綠氫建設，其中“西巴爾干投資促進框架”是其重要抓手。
澳大利亞與日本合作建立氫能試點供應鏈，并與韓國簽署意向書，以實現氫能進出口方面的合作，此外正在與德國進行氫能合作的可行性研究，探討向較遠目的地出口氫氣面臨的高昂海運成本問題。
二、全球氫能技術最新動態
（一）制氫領域
當前，工業部門（如煉油、合成氨、化肥生產等）對氫能的需求在氫能市場中占據主導地位，氫能已經在工業部門實現了規模化應用。在1975～2018年的40多年間，全球工業部門對氫能的需求增長了三倍多，從1975年的1820萬噸增長到2018年的7390萬噸。然而，目前氫氣主要通過化石燃料制取，每年制氫產生近8.3億噸的二氧化碳排放。改進現有制氫工藝，或者開發全新的綠色制氫工藝以減少碳排放，是氫氣規模化應用的一大挑戰。解決上述挑戰的潛在路徑有兩條：一是針對現有化石燃料生產氫氣的設施進行碳捕集、利用和封存（CCUS）改造；二是利用可再生能源制氫（如可再生能源富余電力電解水制氫）實現綠色生產。
1.“化石燃料制氫＋CCUS”引導向綠氫過渡
目前，全球絕大部分氫是利用化石能源生產的，其中，76%基于天然氣、23%基于煤炭。在短中期內，將常規制氫與CCUS相結合仍然是低碳制氫的主要途徑，這是目前最具成本效益的制氫技術（見圖1），即在化石燃料制氫系統的后端配合運行CCUS裝置。根據國際能源署數據，截至2019年底，共有6個CCUS常規制氫項目投產，每年可生產低碳氫35萬噸。另有20余個新項目在2020年宣布投產，主要集中在歐洲北海周邊國家。
資料來源：IEA
圖1 2023年不同技術制氫成本預測
2.可再生能源電解水制氫將成技術發展方向
利用可再生能源（太陽能、風能等）生產氫氣，也就是將可再生能源轉化為氫氣或者含氫燃料的能源載體。一方面，可再生能源制氫能夠將可再生能源電力長期穩定存儲，以平抑可再生能源的長周期波動性和間歇性，有效促進可再生能源消納，緩解風能、太陽能等可再生能源大規模、高比例接入電網帶來的巨大調峰調頻壓力；另一方面，可以通過遠距離輸運氫燃料或者含氫燃料，將可再生能源從資源豐富的地區高效轉移到用能負荷中心，有效解決可再生能源供需存在的區域錯配問題。
可再生能源制氫可以通過電解水來獲得，而電解過程所需的電能則來自成本低廉的風電和太陽能發電。近年來電解制氫項目數量和裝機容量快速增長，從2010年的不足1兆瓦增至2019年的25兆瓦以上。預計有數百兆瓦的電解制氫項目將在2020年后開始運營。2020年7月，沙特和美國空氣產品公司（Air Products）達成投建巨型綠色制氫工廠的合作，預計總投資達70億美元。該工廠配有裝機4吉瓦的太陽能、風能和儲能發電系統，2025年投產后氫產量有望達到650噸/日。據彭博新能源財經數據，過去五年中，電解槽成本下降了40%。如果電解槽的部署規模進一步擴大，成本還將繼續下降。
利用風能等可再生能源制氫，還可以使可再生能源發電波動更低、電力系統更加靈活。在所有可再生能源制氫方案中，海上風電制氫最有潛力。海上風電的高容量系數和不斷下降的成本使之成為可再生能源制氫的最佳選擇，綠氫為海上風能提供更多的市場增長機會。據測算，一個1吉瓦的海上風電項目可以生產足夠的氫，為大約25萬個家庭供暖。目前歐洲、澳大利亞已有不少綠氫項目正在規劃建設中。
（二）儲運領域
氫的特定物理化學性質決定了其存儲和運輸的技術復雜性和高成本特點（見圖2），氫的存儲和運輸方式是其最終價格形成過程中的重要因素，選擇最佳的儲運方式可以降低氫的存儲和運輸成本。
資料來源：BNEF等
圖2 不同技術儲氫成本對比
彭博新能源財經指出，未來儲氫技術的布局可能呈階段性特點。在短期內，商業儲氫方式主要是利用鹽穴和高壓儲氫罐，因為這兩者成本較低、成熟度較高。高壓儲氫罐會廣泛普及，儲罐也會變得更輕更堅固，并且儲氫量也會不斷提高。高壓儲氫仍是小規模、短期儲氫的首選技術，因其具有價格低廉、不受地域限制、易于運輸、可快速加注和排空的特點。
1.液氫儲運成本相對較低
液氫的密度是常溫常壓下的800多倍，因此液氫儲氫密度高、儲運成本低、儲存壓力低，也更安全。
目前國外液氫發展已經比較成熟，從液氫的儲存到使用，包括加氫站建設都有比較規范的標準。日本已經將液氫供應鏈體系的發展作為解決大規模氫能應用的前提條件，基本思路是以澳大利亞的褐煤為原料生產氫氣，再通過碳捕捉實現去碳化，然后通過船舶運回日本使用。為了支撐液氫供應鏈體系的發展，解決液氫儲運方面的關鍵性技術難題，企業積極投入研發，推出的產品大多已經進入實際檢驗階段，如巖谷產業開發的大型液氫儲運罐，通過真空排氣設計保證儲運罐高強度的同時實現了高阻熱性。
現階段液氫儲運逐漸成為研發重點，日、美、德等國已將液氫的運輸成本降低到高壓氫氣的八分之一左右。目前全球液氫儲氫型加氫站占比接近40%，主要集中在美、歐、日。日本巖谷產業公司已建立液氫加氫站16座，美國液氫加氫站建設企業以Plug power、Air product公司為主，法國液氫加氫站建設企業主要是林德公司。
2.鹽穴最適合大規模儲氫
長時且大量的氫氣可以被儲存到鹽穴、枯竭油氣層或含水層。目前鹽穴應用較廣泛，鹽穴儲氫相對成本較低、污染較小。自20世紀七八十年代以來，英國和美國的化學部門已將鹽穴用于儲氫。鹽穴的成本通常低于0.6美元/千克氫氣，效率約為98%，且儲存的氫氣受污染的風險較低。
一個典型的鹽穴可在200帕左右的壓力下儲氫，儲氫能力約為6000噸，包括管道、壓縮機和氣體處理在內的總安裝成本約為1億歐元。相比之下，如果將這些能量儲存在電池中，成本為100歐元/千瓦時，總投資成本將達到240億歐元。可以說，在鹽穴中以氫的形式儲存能量比電池儲存電量至少便宜100倍。
如果條件允許，鹽穴最適合大規模儲氫。歐洲、北美、中東、俄羅斯和澳大利亞在地質條件上有優勢，鹽巖沉積范圍大、厚度大，利于建造鹽穴儲氣庫，因此儲氫成本相對較低。其他大規模的儲氫技術成本則要高很多。歐洲有許多可供大規模儲氫的空鹽穴。除了新的氫專用鹽穴外，還可以在歐洲不同的鹽地層中開發儲氫能力。最近的一項研究表明，歐洲鹽穴具有巨大的儲氫潛力（見圖3）。目前英國有3個鹽穴可以儲存1千噸氫氣，德國計劃于2023年建設1個3.5千噸氫氣的鹽穴儲存示范項目。
資料來源：Caglayan等
圖3 歐洲鹽穴儲氫潛力
3.管道輸氫將成未來氫能運輸主要方式
一是采用純氫的管道輸氫，這種運輸方式運營成本低，管道使用壽命可達40～80年，但建設成本高，需獲得通行權。若運輸距離不超過1500千米，管道輸氫最為便宜，成本約為1美元/千克氫氣。目前全球已建成超過5000千米的氫氣管道，其中美國擁有2600千米以上的氫氣管道，歐盟1500千米以上。我國已有多條輸氫管道在運，如中國石化洛陽煉化濟源-洛陽的氫氣輸送管道全長為25千米，年輸氣量為10.04萬噸。
二是全球多國已嘗試利用天然氣基礎設施輸送氫氣。為逐步達到碳減排目標，向現有天然氣管網中注入氫氣是快速提升低碳氫需求以促進其發展的有效方法。盡管歐盟各國大力發展氫能經濟，但快速新建大量氫氣運輸管網一時也難以實現。法國的GRHYD項目，2018年開始向天然氣管網加注6%的氫氣，2019年摻入氫的比例已達到20%。俄羅斯天然氣工業股份公司表示，在舊天然氣管道中，最多可混合20%氫氣，而在諸如“北溪2號”這樣的新管道中，氫氣的混合比例可高達70%。
構建更多氫氣骨干管網，在推動氫氣遠距離傳輸等同時還能更好地服務于氫能貿易。目前，法國與德國天然氣管網運營商已開始討論合作事宜，計劃在兩國建設跨境純氫氣運輸管網，將現有的天然氣基礎設施管道改造為只運輸氫氣的管道。據悉，該管道設計長度為70千米，每小時可運輸氫氣2萬立方米。一旦建成，這一項目將成為歐洲首個跨境純氫氣運輸管道項目。德國、奧地利、法國、荷蘭、比利時和盧森堡的能源部長曾共同強調加大對于氫氣運輸基礎設施的投資。
值得一提的是，相比電纜輸電，管道輸氫的經濟性更勝一籌。電纜輸送電力和管道輸送氫氣的根本區別在于基礎設施的容量。一條電力傳輸電纜的容量在1～2吉瓦之間，而一條氫管道的容量在15～30吉瓦之間。此外，通過電纜輸送電力會產生損耗，而通過管道輸送氫氣的損耗則要小很多。相關測算顯示，輸送同樣的能量所需的管道建設成本要比電纜建設成本低大約10～20倍。
（三）終端應用領域
氫的傳統用途主要在工業領域，例如作為煉油、合成氨、甲醇生產等化工流程的原料，某些工業過程的保護氣，以及航天等特殊領域的燃料。近10年來，氫燃料電池汽車在歐洲、美國、日本、韓國、中國等國家或地區開始進行示范或商業級的應用。此外，歐洲在論證將氫用于規模化供熱的可行性。歐盟提出的2050年“零碳歐洲”目標計劃中，交通和供熱是氫能未來重要的應用場景。
1.氫燃料電池汽車
國際能源署數據顯示，2019年，燃料電池汽車在亞洲市場獲得大幅增長。其中，日本、韓國和中國的銷售量均有所增長。中國和韓國2019年燃料電池汽車銷量接近，中國為4400輛，韓國為4100輛。中國快速發展的主要原因是對燃料電池公交車和輕型卡車的政策支持，這兩種車的保有量分別達到近4300輛和1800多輛，這使得中國燃料電池公交車（97%）和卡車（98%）保有量在全球遙遙領先。
受亞洲市場增長的影響，全球燃料電池汽車市場蓬勃發展。2019年底，全球燃料電池汽車的保有量為25210輛，年銷售量達12350輛，比2018年的5800輛增加了一倍（見圖4）。美國是全球燃料電池汽車保有量最大的國家，占全球保有量的三分之一，其次是中國、日本和韓國。2020年初，全球氫燃料電池乘用車保有量達17000輛，氫燃料電池公交車4250輛，商用氫燃料電池車1000輛。
資料來源：IEA
圖4 全球及部分國家燃料電池汽車部署情況和發展目標
2.加氫站
燃料補給基礎設施的推廣是燃料電池汽車的一個關鍵要求，歐盟計劃為氫燃料電池公交汽車和卡車建設更多加氫站，并圍繞加氫站部署電解槽產能，在港口和機場等交通樞紐布局氫能制造及輔助基礎設施。歐洲目前擁有超過200個加氫站，科隆、羅馬、奧斯陸、鹿特丹等城市已投入使用氫燃料電池巴士。根據國際能源署數據，截至2019年底，全球在運加氫站共有470個，同比增長20%以上。其中日本加氫站數量最多（113個），其次是德國（81個）、美國（64個）和中國，2019年中國在運加氫站數量從20個增加到61個，緊隨其后的是韓國和法國。
3.氫能供熱
目前化石燃料仍是全球主要的供熱能源，而氫是極優質的儲能媒介，利用氫替代天然氣供熱是實現供熱系統低碳轉型最有潛力的方向之一。對比歐洲各國的電網和天然氣管網負荷曲線可以發現，天然氣管網負荷的波動程度顯著高于電網（見圖5）。以英國為例，英國居民用氣負荷的峰谷比約為5～7倍，遠高于電網的1.7倍。因此，如果利用可再生能源制取的氫作為儲能載體，在管道天然氣中摻混一定比例的氫，有助于電網和天然氣管網協同調度，在實現供熱系統低碳轉型的同時，有效提高電網和天然氣管網的整體調峰能力。
資料來源：IHS Markit
圖5 英國和法國電網與天然氣管網負荷波動對比
●替代管道天然氣供熱
英國天然氣管網公司Cadent和Northern Gas Networks正在與挪威國家石油公司合作開展氫供暖示范項目H21。該項目計劃在英國北部海岸利茲市建設9套1.35吉瓦規模的天然氣自熱重整制氫裝置并配套碳捕集和儲存裝置（二氧化碳將通過管道注入北海海底的鹽水層），對該地區的能源結構進行大規模氫替代。該項目已進入工程設計階段，計劃2023年可完成投資決策開工建設，利茲市計劃從2028年開始對居民供暖管網基礎設施進行配套改造用以輸送氫氣。通過合理規劃氫輸配管網，預計項目可替代利茲市370萬居民供暖、工業和發電的全部天然氣需求。
●可再生能源制氫供熱
2020年，英國天然氣網絡運營商SGN啟動了世界上第一個直接利用海上風電制造綠色氫能供熱的項目。此次試驗依托的是蘇格蘭Levenmouth海上風電試驗項目，風場為制氫工廠供電，所制取的氫氣為蘇格蘭法夫郡的300戶家庭供熱。海上風力發電可提供大規模清潔能源，是一種新型供熱思路，為氫氣的可持續增長解決了關鍵難題，同時有助于地區減排脫碳。
4.平衡電力需求和供應
隨著越來越多的可再生能源接入，電網需要更多的靈活性解決方案。氫能的季節性儲能價值在未來可再生能源高比例開發利用的情景下尤其重要，但當前成本還是過于高昂。目前世界各地有多個試點項目致力于研究如何通過大規模制氫消納富余的可再生能源，促使電網平衡并不斷滿足日益增長的電力及能源需求，為電網中的薄弱區域提供可再生能源的發電支持等。以壓縮氣體、氨或合成甲烷的形式，氫有望成為一種周期儲能選擇，用以平衡電力需求或可再生能源發電的季節性變化。
三、全球氫市場預測及啟示
（一）全球氫市場發展預測
綜合各大機構對全球氫市場的展望（見圖6），國際可再生能源署、殼牌、澳大利亞可再生能源署等機構認為，到2050年全球氫市場規模將達到500～2000太瓦時；而國際氫能委員會則認為，屆時氫市場有望達到16100太瓦時，占世界能源總消費的18%。也就是說，如果從目前氫在非能源領域的消耗水平來看其未來的絕對產量，根據最樂觀的預測，到2050年氫產量有望增長6.5倍，或者說到2050年的復合年均增長率約為6%。
資料來源：根據公開資料整理
圖6 到2050年全球氫市場發展預測
在BP《世界能源展望2020》的快速轉型情景和凈零排放情景中，到2050年全球95%以上的氫為綠氫和藍氫，其余是未配備CCUS的、由天然氣或煤炭制取的灰氫。BP認為，隨著技術發展、成本下降及碳價上漲，氫能將在2035～2050年顯著增長（見圖7）。到2050年，氫能在終端消費中占比將達到7%（快速轉型情景）或16%（凈零排放情景）左右。在快速轉型情境中，中國和發達經濟體中氫能發展較為突出；凈零排放情境中，氫能適用范圍更廣，在印度和亞洲其他發展中國家也有顯著增長。
資料來源：BP
圖7 2035和2050年不同部門和不同地區氫能消費量
（二）對我國的啟示
總體來看，世界主要國家氫能產業發展導向基本明朗，主要包括明確的氫能產業發展戰略及產業定位、政府相關部門分工、制氫技術路線，以及推進氫燃料電池試點示范與多領域應用、持續的氫燃料電池技術研發支持、不斷完善的氫能產業政策體系等方面。在我國，2020年公布的《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》明確將氫能納入能源范疇，這是繼2019年《政府工作報告》中涉及氫能的論述后，從頂層設計角度規劃氫能產業發展。目前，已有多個省市發布了氫能和氫燃料電池汽車的發展規劃，上海、如皋、佛山、張家口、武漢等城市積極謀劃氫能城市建設，形成了華東、華中、華南、華北、東北、西南六大氫能和氫燃料電池汽車的產業群。然而我國氫能和燃料電池相關技術和產業發展仍面臨巨大挑戰，燃料電池和氫能核心技術能力、關鍵部件與裝備、標準體系建設等方面亟待加強。
1.強化頂層設計和戰略規劃
全球范圍內對氫能的政策支持力度正在加強。最近一兩年間，多國相繼發布氫能戰略和路線圖，將氫能上升到國家能源戰略高度，明確氫能在未來能源體系中的定位，一些國家還制定了氫能技術發展目標。在我國，約有40個地方政府出臺了氫能發展規劃，但是全國性的專項規劃還未出臺。建議盡快從國家層面制定我國的氫能戰略發展路線圖，科學測算發展目標，優化技術發展路徑，統籌規劃產業布局。科學引導地方政府充分結合自身資源稟賦特點、產業基礎等發展氫能產業，避免同質化發展，防范低端惡性競爭和行業無序發展。
2.促進基礎研發，加快關鍵部件和設備國產化進程
氫能產業鏈條長，制取、儲運、加氫設施及下游應用，涉及不同環節不同技術路線。日本、美國、韓國、歐盟等國家和地區在氫能產業發展過程中投入巨資研發核心技術，目前已掌握了主要氫能技術及大量核心專利。近年來，我國在科技專項、創新工程等方面重點布局，氫能及燃料電池重點領域技術取得較大進展。當前發展階段，應推動關鍵技術攻關。制取環節，推動以煤制氫為主向可再生能源電解制氫轉變；儲運環節，加快高壓、液態儲運技術研究，提高長距離儲運水平；應用環節，支持氫燃料電池多場景應用；同時還應加強氫燃料電池電堆、關鍵材料、系統集成的研究，突破產業發展瓶頸。
3.加快完善氫能供應體系，降低氫能供給成本
根據國際能源署、國際可再生能源署最新報告，到2030年可再生能源制氫成本將大幅下降（可能下降30%），氫能將在全球實現大規模利用，可再生能源制取的綠氫將成為最主要的氫源。建議國內因地制宜發展綠氫，探索發展光伏、風電（含海上風電）、水電等可再生能源制氫，支持光解水、生物發酵等綠色制氫技術示范及產業化發展，推動開展吉瓦級可再生能源制氫試點示范，逐步構建以綠氫為主的多元化制氫體系。
4.推廣終端應用試點示范建設，探索建立市場化發展機制
作為積極推進氫燃料電池示范應用的國家，德日韓等國都提出了氫能示范區計劃。結合國際經驗，建議國內開展氫能終端應用試點示范建設，支持示范城市開展氫能交通、備用電源、分布式發電等氫能終端產品示范應用。同時支持以工業副產氫（僅限于既有產能）、可再生能源制氫替代煤炭或天然氣制氫，應用于傳統煉鋼、化工等行業，開展綠色化工（合成氨、甲醇等）試點示范。建議國內積極打造產業生態鏈，探索成熟可行的商業模式，建立氫能產業市場化發展機制。
5.加強國際交流合作，積極融入國際氫能市場
發展氫能，不僅需要國內產業和市場的發展，還需要借助國際合作、依托國際市場。國際氫能委員會預計，要建立氫能經濟，到2030年全球每年需要投資200億～250億美元，同時需要各國在長期的政策框架支持下大規模部署氫能，通過規模效應降低氫能生產和應用成本。這樣才能全面實現大規模可再生能源的整合和發電、跨部門和跨地區的能源分配、提高能源系統的抗御能力、加速在氫能運輸、建筑熱能、電力及工業領域的脫碳過程以及為工業提供清潔的原料等氫能發展的總體目標。因此，氫能產業未來也必然具有全球性流動特征，“走出去”是大勢所趨，國內氫能從業者需要準備好面對全球化氫能市場的競爭格局，加強技術和人才交流，加強標準化合作，主動融入全球市場競爭。(能源研究俱樂部 )
參考文獻：
[1]IEA.The Future of Hydrogen.Seizingtoday's opportunities[R].2019.
[2]IEA.The Future of Hydrogen-Tracking report[R].2020.
[3]BP.BP Energy Outlook 2020 edition[R].2020.
[4]Hydrogen Europe.Green Hydrogen for a European Green Deal A 2x40 GW Initiative[R].2020.
[5]BNEF.Hydrogen as a Source of Grid Flexibility[R].2017.
[6]珊克瑞•斯里尼瓦桑,周希舟,張東杰.歐洲氫能發展現狀前景及對中國的啟示[J].國際石油經濟,2019,27(04):18-23.
[7]CASEnergy.BP:可再生引領能源轉型 氫能作用日益凸顯[Z].中科院先進能源科技戰略情報研究中心,2020-06-25.
[8]董一凡.歐盟氫能發展戰略與前景[J].國際石油經濟,2020,28(10):23-30.
[9]景春梅,何七香,歐訓民.從日韓氫能產業看我國氫能發展[J].能源,2019(12):25-27.
[10]符冠云,熊華文.日本、德國、美國氫能發展模式及其啟示[J].宏觀經濟管理,2020(06):84-90.
[11]李麗旻.歐盟“綠氫”戰略面臨運輸瓶頸[J].中國能源報,2020-07-20(007).
[12]趙青,鄭佳.全球主要國家2019年氫能發展政策概述[J].全球科技經濟瞭望,2020,35(04):11-20
