全球氢能产业发展的现状与趋势

全球氢能产业发展的现状与趋势全球氢能产业发展的现状与趋势张然*摘要：关键词：所有，清华大学图书馆下载使用全球氢能布局加速，从能源发展规律和影响变量来看，氢能产业已进入新发展阶段所有，清华大学图书馆下载使用产业加快布局，形成了较为清晰的发展轮廓，氢能的主要开发方式是氢燃料与核聚变发电，虽然可控核聚变技术仍在研的三网融合将组成世界能源网络新结构，氢能将成为实现多能互补、能源有效转换的核心枢纽，发展前景广阔。可再生能源氢能氢能产业一影响全球氢能发展的主要因素 (一)能源博弈再平衡与地缘政治调整1.能源博弈与地缘政治休戚相关能源是国民经济的命脉。化石能源具有很强的地理属性、稀缺性以及分布的不均衡性，世界大国从各自利益出发，争相角逐对能源供应、运输通道以及能源市场的控制权。国际能源博弈塑造全球能源治理体系，影响国家竞*张然，经济学博士，北京大学经济学院博士后，中国社会科学院研究生院国际能源安全中心研究员。世界能源蓝皮书争力和国际地缘政治格局。可再生能源在地理分布上具有高均衡性和高渗透率，可再生能源发展将改变长期以来由化石能源主导的地缘政治格局，催生新的地缘政治。2.能源安全与能源变革密不可分所有，清华大学图书馆下载使用2008年金融危机以来，能源供给更趋多元化，许多国家的能源独立性增强，但保障能源安全仍然是重要的国家战略。不同国家出于自身对能源安全的考虑，对待氢能的态度也有所不同。化石能源净出口国希望通过发展氢能，延续自己的能源主导地位；化石能源进口国则视氢能发展为从根本上解决能源紧缺问题的重要机遇。国家安全战略是要研究“今天做什么才有未来”，为了生存和发展，各国对待变革的态度并不一样，能源供给被卡着脖子的国家所有，清华大学图书馆下载使用 (二)能源转型速度与全球应对气候变化的决心1.可再生能源的发展速度基于耦合机制，可再生能源占比提高将加速氢能产业发展，没有相关的技术、产业和市场支持，彼此的发展速度都会大受影响。可再生能源发电将逐步主导电力系统，采用可再生能源制氢是构建多能互补一体化系统的基础前提。可再生能源和电力系统的储能相结合，给氢能的可持续发展提供了一条现实路径。2.能源互联网的推进速度能源互联网的推进，是氢能高速发展的重要动力。“电网、气网、氢网”三网协同融合，形成了多种能源高效协同的互联共享网络。氢能是“能源互联网”中的重要枢纽，通过氢能和燃料电池发电，相当于把气网和电网联系起来，增加和提高了能源的使用场景和渗透率，也为提升能源转化率创造了一条氢路线。3.全球气候变化的治理决心和一致行动全球气候变化问题已经由技术、经济问题向重大的国际地缘政治问题演变。特朗普上台后，美国执意退出《巴黎协定》，并重启化石燃料开采计全球氢能产业发展的现状与趋势划。中美之间的能源博弈具有互斥关系，还没有发展到共生关系，如果世界的前两大经济体不能达成一致行动，新能源如氢能产业的推进速度自然会大打折扣。 (三)氢能技术进步与经济性1.加快技术进步是氢能产业发展的基础所有，清华大学图书馆下载使用氢能产业发展涉及一系列技术创新和科技融合。由于氢的物理性质和使用特点，氢气的压缩、液化等过程对机器设备及操作水平都有较高的技术要求。而且，氢燃料属于二次能源，需要来自一次能源的能量转化，这一转化过程本身就要消耗能量，如果能量转化率低，氢路线就不一定是最优选择。从制氢、储氢、运氢、加氢到用氢，需要清晰的全生命周期技术操作路径，需要提升全流程转化效率。能源互联网、人工智能等前沿科技也对氢能产业有所有，清华大学图书馆下载使用2.提高经济适用性是氢能普及化的前提“技术上可行”不代表“经济上可行”。氢能产业环节较多、技术路线复杂、应用场景多样、经济成本高是影响氢能产业发展的主要障碍，氢的经济性需要全链条的大协作才能体现。降低供应成本和减少生命周期排放将是氢能产业长期需要面对的课题。随着技术持续进步以及氢能产业规模的扩大，边际成本逐步被社会接受。新能源汽车领域将是未来能源竞争的主战场之一，氢能的适用性与经济成本将决定氢燃料电池汽车相对纯电动汽车的竞争力。 (四)新能源治理体系与新国际贸易关系1.氢能产业协同体系的建立发展氢能产业需要制订有效的行动计划，促进共同协作并降低不确定性风险。越早建立氢能与电网、气网的协同体系，越早形成法律、贸易、标准等协作机制，越有利于氢能产业快速发展。减少无效的技术路线开发和过热盲目投产，在合适的技术周期阶段给予必要的政策扶持和补贴，在一致行动所有，清华大学图书馆下载使用所有，清华大学图书馆下载使用世界能源蓝皮书2.全球能源供需结构变化北美能源崛起带来重大能源秩序调整。从需求方面来看，能源需求中心转向亚口依赖度较高，需要大力发展可再生能源以保障能源安全。全球一次能源生产增图1全球一次能源生产增长趋势及供给结构所有，清华大学图书馆下载使用全球氢能产业发展的现状与趋势所有，清华大学图书馆下载使用图2全球一次能源消费增长趋势及需求结构世界能源蓝皮书3.新的国际贸易关系新旧能源贸易体系的变革，提高了氢能产业发展的不确定性。在经济一体化、新能源时代，国际贸易有利于发挥氢能产业的比较优势，通过资源交易和技术合作实现整体效益最大化。然而，美国发起贸易战带来了逆全球化浪潮，给全球贸易形势带来不确定性。与此同时，国际能源贸易合作主体力量发生变化，新兴经济体话语权增强，冲击了全球能源工业长期以来被美国垄断的局面。 (五)氢能的消费理念与社会文化1.氢能产业的福利效应所有，清华大学图书馆下载使用氢能产业的发展最终要反映在提高社会总福利水平上。产业是由政府、企业、科研机构和用户共同运行的体系，氢能产业将从生产端和消费端创造福利效应。福利效应受贸易体系、氢能关税、垄断势力以及政府规制等因素影响，需要消费偏好引导和社会发展理念的协同所有，清华大学图书馆下载使用2.分布式能源结构与去中心化的社会结构能源关系与社会治理结构相互协同。在某一特定的能量流通过程中，人们使用的技术和工艺都服从于一种共同的能源关系。当一种能量流通过程达到熵的分界线时，新的能源技术和制度将取而代之。①一方面，能源互联网、分布式能源结构加速了去中心化的社会结构变化；另一方面，社会治理结构的变化速度，也会对分布式能源结构以及高效的能源转化率提出更多需求，这将提高氢能的供需弹性。3.能源消费的社会文化理念能源关系不再是一个简单的经济问题，已经上升到文明、道德和伦理层面。人类需要建立一种“生命共同体”的能源伦理，从价值上摆正人与能源、人与社会、人与自然的生态文明关系。氢消费的替代性竞争，也是一场①〔美〕杰里米·里夫金、特德·霍华德：《熵：一种新的世界观》，吕明、袁舟译，上海译全球氢能产业发展的现状与趋势消费观念与技术革命的较量。能源替代的冲突并不全是利益冲突，还有理念冲突。只有通过提升认知、增进理解、加强合作，才能有效减少冲突，树立互利共赢的全球能源观。二全球氢能产业的发展与现状 (一)全球氢能发展概况1.战略体系所有，清华大学图书馆下载使用“今日的氢能与以往有所不同，以前所未有的势头蓬勃发展。”多国政国家已明确将氢能规划上升到国家能源战略高度，纷纷制定了较为明确的时间表和路线图。各国从多个角度推动氢能发展，包括深度评估挖掘氢能潜力、全面促进氢能技术研发、系统规范氢能产业国际标准、协调推进氢能供应链建设、持续加强世界氢能合作等所有，清华大学图书馆下载使用国际氢能协作组织和活动效果明显。1974年，国际氢能协会(IAHE)源署(IEA)的24个会员国成立了IEA氢气协调会(HGG)，建立了氢能技3年，“氢能经济国际合作伙伴”(IPHE)会议在美ENER技术合作联盟的意向，这是首总投资达40亿元的FCP中德氢能源产业园项目在山东奠基；2019年9月，解备忘录；2019年11月，中法签署世界能源蓝皮书2.支撑体系所有，清华大学图书馆下载使用实现燃料电池车和家用热电联供系统的大规模商业化推广；美国氢能专利数所有，清华大学图书馆下载使用标准化支撑方面。标准化是氢能产业规范规模、有序有效发展的必要前提，发达国家积极介入和开展技术规范和标准的制定，以求最大化影响氢能产业的准入“门槛”。美国、日本和欧洲组建联盟，希望通过全球协调机制，将自己的氢能标准和规制实现国际化通用。政策服务支撑方面。世界主要经济体纷纷围绕氢能产业的公共服务、招才引智、技术标准、金融助推、财政补贴、示范应用和国际交流等方面，打造配套政策服务体系。美国每年有数亿资金投向氢能领域，燃料电池乘用车保有量全球排名第一；日本政府先后投入数千亿日元进行氢能及燃料电池技术的研究和推广，并对加氢基础设施建设和终端应用进行补贴。 (二)氢能供应链动态制氢①：以化石能源制氢为主全球制氢结构以天然气为主，灰氢和蓝氢所占比例在95%以上，其余为绿氢。中国目前仍以煤制氢为主，基本为灰氢和蓝氢，绿氢仅占1%左界主要制氢来源。蓝氢成本较低、碳排放量低，产量有限。绿氢能源转化率①氢的制取目前主要采取三种路线：灰氢、蓝氢、绿氢。技术都已成熟。灰氢是指通过以煤炭、石油、天然气为代表的化石能源重整制氢；蓝氢是指通过以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产物提纯制氢；绿氢是指通过以电解水制氢为代表的可再生能源制氢。面向未来的还包括热化学制氢、光催化制氢、光电化学制氢、太阳能直接制氢技术等。表全球氢能产业发展的现状与趋势表对比制氢方式优点缺点化石燃料制氢工业副产物制氢成熟、成本低、环境友好、适合大规模制氢提纯工艺相对复杂电解水制氢技术成熟、产氢杂质少、电力资源丰富、制氢过程碳排放量低、环境友好能耗高、成本较高、减排效果受电力来源结构影响光解水制氢料丰富所有，清华大学图书馆下载使用所有，清华大学图书馆下载使用2不同制氢路线的技术参数对比2制氢工艺原料能源能量密度 能量转化率 二氧化碳排放量 化石能源重整烃类天然气煤化物生物质太阳能煤化物煤炭煤炭水核能水水力5水潮汐1水风能4水太阳能光催化水太阳能热化学循环水核能2.储氢①：高压气态储氢最广泛高压气态储氢技术成熟、成本较低，当前应用最广泛；低温液态储氢技术成熟、成本较高，主要在航天等领域得到应用；有机液态储氢已无主要技术障碍、成本较高；固体材料储氢尚在技术提升阶段、成本高，在燃料电池车上优点明显。有机液态和固体材料储氢将是未来的主流方式(见表3)。目前，固体材料储氢已经在分布式发电、风电制氢、规模储氢中得到示范应用，德国燃料电池潜艇已被采用。①氢的储存主要有四种形态：高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢和固体材料储氢。主要技术指标有容量、加注便捷性、耐久性等。世界能源蓝皮书表3储氢技术对比储氢技术成熟度环境要求储氢密度(mol/L)氢质量占比(%)高压气态储氢商业应用液态储氢商业应用超低温(低于-240℃)金属氢化物技术研发有机液体技术研发①：以长管拖车为主所有，清华大学图书馆下载使用气态和液态是目前的主流运输方式，高压气态氢运输主要有长管拖车和式，日本正探索通过液氢船将澳大利亚褐煤制氢气通过海运运回国。由于与远距离 (1500公里以上)输电相比，直接输氢更具经济性，②全球范围内输氢管道长度有限，不到4500公里。其中，美国和欧洲分别有2500公里和1569公所有，清华大学图书馆下载使用表4几种主要运氢技术的对比和应用输氢形式氢的状态适用场景长管拖车高压气态短途天然气管道混输高压气态纯氢管道高压气态近距离航运超远距离4.加氢④：加氢焦虑得到缓解2015~2019年，全球加氢站保有量增加了135%，亚洲和欧洲增速最①氢的运输按形态分主要有三种，即气态运输、液态运输和固体运输；按运输方式分为三种，即陆运、海运和管网运输。②计算表明，约1500公里以内，采用天然气管网混合输氢的方式具有价格竞争力；超过1500公里，将其通过特高压直流输电至负荷中心具有价格竞争力，因为在当地制氢成本更低。④针对加氢站的技术路线，根据氢气来源分为外供氢加氢站和内制氢加氢站；根据氢气的存储方式分为高压气氢站和液氢站。相比气氢储运，液氢储运加氢站占地面积更小、存储量更大、成本更低，但是建设难度也相对更高，适合满足大规模加氢需求。全球约30%为液氢储运加氢站，主要分布在美国和日本，中国现阶段的压氢站主要为高压气氢站。所有，清华大学图书馆下载使用全球氢能产业发展的现状与趋势所有，清华大学图书馆下载使用快，2016年以来，北美加氢站保有量增长基本陷入停滞(见图3)。①截至的60%左右，显示出它们在氢能与燃料电池领域的领先地位(见图4)。地区加氢站数量变化对比地区加氢站数量变化对比全球加氢站数量变化情况布的关于中国的统计数据并不全面，但这不影响本报告中的数据分析结果。世界能源蓝皮书5.氢贸易：国际氢供应链初见雏形因制氢方法不同，欧洲和日本制氢成本相对较高，美国、中东、澳大利亚、北非、南美等地区的成本较低，这就为跨国跨区域的氢贸易提供了市场原动力和商业机会。国际氢供应链发展潜力巨大，有望形成新的国际能源供应格局。日本已经与澳大利亚、新西兰、文莱等国家建立供应链合作关系。①跨海大宗船舶运氢正成为全球能源贸易的新品类。 (三)氢能主要应用动态1.氢燃料电池所有，清华大学图书馆下载使用氢能应用主要是以氢燃料为核心构建的生产和消费场景。氢燃料电池与内燃机对比，有绝对的应用优势。②以丰田公司为领头羊的日本氢燃料电池技术独步全球。三星、现代、通用、戴姆勒以及联合技术动力公司(UTCPower)五大厂商专利总和也不如丰田一家多。中国已经在燃料电池产业链中部署了整车、系统和电堆，但燃料电池零部件的技术研发和产品供给不足，尤其是基本关键材料部件(例如质子交换膜、催化剂等)，与国际先进产品相比存在很大差距，进口依赖性很强。所有，清华大学图书馆下载使用2.交通运输领域应用燃料电池汽车领域是氢能应用最广泛的领域。④目前，美国氢燃料电池①2019年11月27日，文莱“加氢厂”建成揭幕，文莱将把生产的氢气运输到日本，这标志着世界第一个基于有机液体储氢的全球氢供应链已经开始运营。2018年，日本与新西兰签署了氢出口合作备忘录。2018年，日本川崎重工与澳大利亚政府合作，在维多利亚州打造全球首个褐煤制氢商业试点项目，制出氢后把氢液化运输至日本。②氢燃料电池的工作方式不同于内燃机，氢燃料电池通过化学反应产生电能来推动汽车，而内燃机车则是通过燃烧产生热能来推动汽车。由于使用燃料电池，汽车在工作过程不涉及燃烧，因此无机械损耗及腐蚀，氢燃料电池所产生的电能可以直接被用在推动汽车的四轮上，从而省略了机械传动装置。各发达国家的研究者都已强烈意识到氢燃料电池将结束内燃机时代这一必然趋势。使用氢燃料电池发电，是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，能量转换率为60%~80%，污染少、噪声小，装置可大可小，灵活高效。所有，清华大学图书馆下载使用全球氢能产业发展的现状与趋势所有，清华大学图书馆下载使用0%以上)。截至2019年12月，全球氢燃料电池汽车保有量为24132辆，主要销售区域为韩国、美国和日本，基本为乘用车(见图5)。2019年，现代NEXO销量排名第一，Mirai，我国氢燃料电池汽车产量复合增有量情况资料来源：中国汽车工业协会。16~2019年中国氢燃料电池汽车生产和销售情况资料来源：中国汽车工业协会。①截至2019年12月，我国氢燃料电池汽车保有量达6165辆，已达成《节能与新能源汽车技术路线图》中到2020年实现5000辆燃料电池汽车规模的阶段性目标。世界能源蓝皮书在清洁船舶领域，欧洲对该项研究的支持力度最大，相关技术国际领日本试飞的氢燃料电池无人机不断打破续航纪录；在电车高铁领域，2019年，德国RMV公司已向阿尔斯通采购27辆氢燃料电池列车，我国中车公司已开发燃料电池有轨电车。3.电力和工业领域应用所有，清华大学图书馆下载使用在分布式发电和家用热电冷联供系统方面，欧美日韩等发达国家和地区投入使用28万多套家庭分布式燃料电池热电联供系统。在应急电源和移动电源方面，氢燃料电池在通信基站、信息部门和银行医院等重要机构的应急电源系统里已有应用，笔记本电脑所有，清华大学图书馆下载使用年的复合增速达42%，超过25000辆叉车已经投入商用，保有量全球第一。化石能源清洁优化利用方面，氢气是炼油企业提高轻油收率、改善产品质量必不可少的原料，在炼厂原料成本结构中，氢气成本仅次于最大占比的原油成本。工业领域的很多应用是将氢气作为工业原料而非能源原料来使用。4.军事航天等特殊领域用途氢是航天飞机和火箭的核心燃料，是人类走向太空的能量供给系统的优先项。从静音、红外隐蔽、燃料效率和环境适应性来看，燃料电池在军用领域里的优势明显。尤其是基于军事和航空的特别性，军事意义和战略目的才是第一考虑要素，经济成本不是最重要的考虑要素。目前，在舰艇、无人机、便携式电源等方面，氢燃料电池都被应用。三主要经济体和能源企业的氢能产业规划与政策 (一)美国：追求产业领导地位作为已实现能源自给自足的全球第一经济强国，美国对能源以及能源变表全球氢能产业发展的现状与趋势表革重要性的理解相当深刻，形成了成熟的“前期评估与前景预测—技术研发和政策支撑—示范应用与成熟推广”的产业周期战略设计。美国注重氢能全产业链的综合协调发展，商业化应用市场基础雄厚，有着较为丰富的发展经验。所有，清华大学图书馆下载使用20世纪70年代，受石油危机影响，美国率先布局氢能。在美国能源部的组织下，建立起“国家实验室+大学、企业和研究机构”的综合性科研体系。目前，美国能源部已推出了“氢和燃料电池计划”，主要目标是提高产业经济性和技术适用性，内容覆盖氢能全生命周期和全发展维度。美国的先发优势和综合实力为氢能产业的发展提供了强大保障(见表5)所有，清华大学图书馆下载使用5美国氢能产业主要政策规划5时间政策规划第一次氢能国际会议在迈阿密召开；同年底，国际氢能协会(IAHE)在迈阿密成立，这一组织也是迄今为止历史最为悠久的国际氢能组织年管理计划”，期待在最短时间内，采用较为经济的方法，突破氢生产、分配及运用过程中的关键技术美国能源部的“氢能源计划”开始实施《氢能前景法案》，基本明确了氢能发展方向，正式踏入技术研发、示范阶段，开始商业化推广美国总统布什在《国家能源政策》中明确指出，作为高度可被接受和环境友好的能源，氢能可能成为美国未来的重要能源之一美国颁布了《向氢经济过渡的国家观点》，阐述了氢能替代化石能源的必要性和驱动，制定了氢能路线图。同年11月，美国能源部颁布了国家氢能路线图，对氢能制取、储存、运输和应用相关技术进行了阐述美国正式启动“总统氢燃料倡议”，计划未来5年投入12亿美元，重点研究氢能生产、储运技术，促进氢燃料电池汽车技术及相关基础设施在2015年前实现商业化美国两院通过了能源政策法案，提出汽车制造商在2015年前为消费市场提供氢燃料电池汽车的目标美国提出了氢经济制造业的研发路线图，并于2006年1月开始实施。该路线图拟在政府的推动下，解决氢能相关设计制造过程中的关键技术问题，计划2015年实现相关技术的商业化，并于2020年将其全面推向市场世界能源蓝皮书续表时间政策规划据不完全统计，仅美国能源部在“氢和燃料电池计划”中投入约9亿美元，主要用于制10个主题的研究。美国能源部在每年5月中旬邀请全世界范围内的氢能技术专家对其所有管理下的项目的执行情况进行评估，并依据相关技术情况对整个国家的氢能发展规划进行及时修正美国能源部颁布《燃料电池项目计划》，计划在2014~2020年逐步实现燃料电池移动电源、固定电站以及车载燃料电池发动机的产业化。与此同时，美国鼓励清洁能源产业发展并制定减税政策，以发展战略性新兴产业并促进就美国总统奥巴马将2013年政府预算中的63亿美元拨给美国能源部，用于燃料电池、氢能、车用替代燃料等清洁能源的研发和部署。与此同时，美国重新修订了氢燃料电池政策方案，将燃料电池税收方面政策细化为3个层次，对燃料电池系统的效率转换提出更高要求，并对国内任何运行的氢能基础设施进行30%~50%美国制定了2020年的氢价格目标，延长了各州税收抵免政策的实施时间，同时加利福州共同签署了《州零排放车辆项目谅解备忘录》，计划到2025年发展330万辆包括氢燃料特朗普政府宣布每年的10月8日为氢能与燃料电池的美国国家纪念日。美国计划在 (二)欧洲：率先大规模部署20世纪70年代的两次石油危机，加深了欧洲的能源焦虑，加快了欧洲寻找替代性新能源的探索步伐。欧洲氢能的起步晚于美国，但发展速度较快。欧洲国家已经陆续出台了一系列氢能发展路线图和项目(见表6)，密集制定了一批产业发展政策。欧洲重视燃料电池在交通领域的商业推广，传统车企(例如奔驰、宝马等)的链条成熟、产业联盟行动积极(例如建设加氢站)、资金投放和政策补贴较多、示范工程和基础建设起步早，氢能和燃料电池产业链已趋于完善。尤其是氢能产业的思想市场较为成熟，这得益于欧洲根深蒂固的环保意识。全球氢能产业发展的现状与趋势表6欧洲氢能产业主要政策规划年份政策规划esearchAreaERA氢能和燃料电池技术研发平台，重点攻关氢能和燃料电池领域的关键技术欧盟出台的燃料电池与氢联合行动计划项目(FCH-JU)，被认为在促进欧洲所有氢能和燃料电池应用中发挥了至关重要的作用；该项目确定在2008~2013年至少斥资9.4亿欧元用于氢能和燃料电池的研究与发展，涉及项目包括ZER0-REGI0项目和小型车辆氢气项目公开实验等。2010年追加投资7亿元，调入27个项目。截至2011有，清华大EneField，项目包含欧盟12个成员国、9家燃料电池系统制造商和接近1000套微型住宅燃料电池热电联产系统，项目投资5300万欧元，至少持续3年。该项目为确保整个欧洲的能源消耗和微型热电联产适用性提供了宝贵的数据，同时降低有，清华大014~2020年启动Horizon2020计划，预计将在氢能和燃料电池产业投入220亿欧元的预算英国低排放汽车办公室批准600万英镑(约970万美元)的加氢站基础设施补助金，为购买FCEV的消费者提供4500英镑(约6600美元)的补助德国交通部计划于2019年前投资2.5亿欧元(约18亿元人民币)，用于氢燃料电池汽燃料电池驱动的零排放火车示范项目；2018年9月，氢动力列车已正式下线，在库克斯港、不来梅港、布雷默沃德和布克斯特胡德之间约100公里的线路上运送乘客；2016年，为进一步降低氢能和燃料电池技术成本和激发市场活力，德国宣布燃料电池和氢气技目提供了约161万欧元的补贴欧洲燃料电池和氢能事业联合组织发布了《欧洲氢能路线图：欧洲能源转型的可持续发展路径》 (三)日本：产业优势整体领先日本氢能产业战略布局清晰果断、实施措施有序有力、开发应用齐头并表表世界能源蓝皮书统连贯(见表7)，综合竞争力全球领先。在政府持续的巨额财政支持下，基础设施建设和规模化应用最为成熟，已基本解决“加氢焦虑”，加氢站数量目前世界第一。已形成较完备的氢能制取、储运等供应链体系，以及先进的电堆技术、整车制造等产业能力，并做了很多超前的技术产品研发储备工作，可谓蓄势待发。NEDO(日本最大的公立研究开发管理机构)、丰田和本田等企业机构的氢能和燃料电池技术和产品研发水平，在全球具有明显的领先优势。所有，清华大学图书馆下载使用7日所有，清华大学图书馆下载使用7年份政策规划日本成立“氢能源协会”，以大学研究人员为中心进行氢能技术研发，氢能与燃料电池的发展拉开序幕新能源和产业综合开发机构NEDO牵头开展了一项为期10年的氢能源系统技术研究开发项目日本燃料电池商业化协会(GCCJ)制订2015年向普通用户推广燃料电池车计划日本政府发布《燃料电池汽车和加氢站2015年商业化路线图》，再次明确了日本燃料电池的商业化进程安倍晋三政府推出的《日本再复兴战略》，把发展氢能提升为国策，并启动加氢站建设的前期工作基本计划》，将氢能定位为与电力和热能并列的核心二次能源，提出建设“氢能源社安倍晋三政府在施政方针演说中表达了实现“氢能社会”的决心，旨在继续建造燃料电池加氢站之后，通过氢能发电站的商业运作来增加氢能流通量并降低价格；NEDO出台氢能白皮书，将氢能定位为国内发电的第三支柱日本发布《氢能基本战略》，将氢能作为重要的二次能源进行示范应用，提出2030年实现氢燃料电池发电商业化，建立大规模氢能供给系统，2050年全面普及氢燃料电池汽车，建成零碳氢燃料供给系统；鼓励家用燃料电池消费，采用ENE-FARM替代家庭传统能源 (JHyM)经营实体，加快推进氢能基础设施建设和运营日本发布《氢能利用进度表》，明确氢能应用的关键目标；在与国际能源署合作发布的报告《氢能的未来》中，日本呼吁尽快启动第一条氢贸易国际航线；日本将大规模拓展氢气海外贸易，积极发展燃料电池汽车海外销售市场全球氢能产业发展的现状与趋势 (四)中国：产业热度高涨所有，清华大学图书馆下载使用中国是世界上少数拥有氢弹和掌握可控核聚变技术的国家，是全球唯一一个具备完善工业体系的国家，氢能发展的前期产业化基础配套能力已经具备。近年来，20多个省区市密集出台了氢能产业发展政策，政府财政支持和补贴逐年递增，氢能产业热度骤涨。当前，我国氢能发展已经进入关键期，正在提升全产业链的配套能力、成熟度以及国产化水平，着力在关键技术领域实现突破。我国的氢能产业空间地理版图隐现，长三角、珠三角、环渤海等经济发达地区纷纷制定了氢能规划，已有佛山、广州、济南、青岛、大同等近十个城市制定了打造中国“氢谷(氢都、氢岛)”的目标，一批氢能科技园、氢能产业园、氢能小镇等主题园区已从规划进入实施阶段(见表8)所有，清华大学图书馆下载使用年份政策规划江苏省如皋市开始布局氢燃料产业，2016年被联合国开发计划署命名为“中国氢经济示范城市”工信部组织制定的《节能与新能源汽车技术路线图》明确提出，我国在2020年实现5000辆级燃料电池汽车应用，在2025年实现5万辆级的应用；国家发改委、国家能源局联合“氢能与燃料电池技术创新”任务，将可再生能源制氢、氢能与燃料电池技术创新作为重点任务科技部和交通运输部出台的《“十三五”交通领域科技创新专项规划》明确提出，要推进氢气储运技术发展、加氢站建设和燃料电池汽车规模示范，形成较完整的加氢设施配套技术与标准体系。计划到2050年，氢能将成为能源结构的重要组成部分，氢能产业成为我国产业结构的重要组成部分；广东省佛山市建成国内首个商业化运营加氢站武汉市出台《武汉经济技术开发区(汉南区)加氢站审批及管理办法》，其为全国首个加重庆等地纷纷加快发布相关政策支持本地氢能及燃料电池产业发展，同时成立氢能与燃料电池汽车联盟和产业基金，以企业发展和资本投入为纽带，开展了一定规模的示范应用。一些地方政府开始把氢能产业作为经济发展新引擎，特别是东部、南部省区市对氢能与燃料电池产业发展的推进力度较大世界能源蓝皮书续表年份政策规划《政府工作报告》明确强调，继续执行新能源汽车购置优惠政策，推动充电、加氢等基础公交站点等设施建设；国家发改委联合14个部门发布了《关于推动先进制造业和现代服务业深度融合发展的实施意见》。意见中第三大类“探索重点行业重点领域融合发展新路径”里的第八个类目提到“加强新能源生产使用和制造绿色融合”“推动氢能产业创所有，清华大学图书馆下载使用展氢能写入《政府工作报告》，山东、浙江等省区市陆续发布本地氢能产业发展规划；随着国有企业的进驻与发展，更多的会议和组织开始关注氢所有，清华大学图书馆下载使用 (五)国际能源企业：氢能产业推进的实施主体企业是市场主体，以壳牌为代表的传统油气公司是能源变革和产业推进的风向标。国际能源企业的市场反应迅速、资金实力雄厚、产业经验丰富、趋势把握透彻，具有很强的市场和政策影响力。能源企业对氢能前景趋势的判断、对氢能产业的布局、对氢能市场的理解、对氢能技术的研究、对氢能发展节奏的把握，最具参考价值。一些大型国际能源企业在氢能发展规划和产业实践方面，已积累很多成功经验，是世界氢能产业发展的拓荒者、实践表9国际能源企业氢能产业实践措施企业政策规划BP认为氢能兼有二次能源和储能媒介双重角色，并将在2030~2050年得到广泛应用。BP拥有超过40年的制氢经验和超过10年的汽车加氢站运营经验。BP已参与了多个氢能示范项目，包括同戴姆勒-克莱斯勒、福特公司合作研究先进燃料电池技术，在北京建成了中国第一座加氢站年全球氢能产业发展的现状与趋势续表企业政策规划壳牌华图书馆下载使用壳牌全面进军氢能领域。壳牌2013年发布的《新视野—世界能源转型的视角》报告指出：未来石油在乘用车领域的占比将逐年下降；与之相反，电能和氢能将快速增长，乘用车市场将全面脱离对化石燃料的依赖，电动汽车和氢燃料汽车将得到全面普及。基于上述预测，壳牌开始在氢能领域全面发力。2016年，壳牌与川崎重工签署协议，合作开发液氢运输船；日本岩谷产业、日本电源开发公司也与壳牌合作，将澳大利亚丰富的低质褐煤转化为氢气，液化后船运至日本。2017年2月，壳牌与丰田正式达成合作协议，在加利福尼亚州建造7座加氢站，并将在2024年增加至100座。两家公司将为该项目出资1140万美元，此外加利福尼亚州能源委员会将出资1640万美元。2018年，壳牌在华图书馆下载使用道达尔道达尔积极推进加氢站布局。2013年，在德国政府的主导下，道达尔与壳牌、戴姆勒等HMobility项目计划在2023年前在德国建设400座加氢站。截至目前，道达尔已经在德国建成了10座加氢站。此外，道达尔还与林德公司、宝马公司在氢气中国企业中国传统大型能源企业已经开始显著加大在氢能领域的投入力度。2018年2月，国家能源集团牵头成立了中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟，高调进军氢能产业，并已在江苏如皋投入建设商业加氢站：10月，国家能源集团下属三家单位与潍柴集团共同签署了《200吨级以上氢能重载矿用卡车研发合作框架协议》。2019年11月，中国石化与法国液化空气集团签署氢能合作备忘录，致力于进行氢能技术研发以及基础设施网络建设，联合打造氢能产业链和氢能经济生态圈。中国石化借2022年冬奥会东风，与亿华通签订协议，双方将在氢气供应、车辆加氢、加氢站运营等方面展开合作，为冬奥会氢燃料电池车运营提供保障。中化集团把氢能确立为公司新能源四大重点领域之一，于2018年10月在如皋成立了中化能源国际氢能与燃料电池科技创新中心，专注于研发氢燃料电池，标志着新能源业务进入战略突破和攻坚阶四全球氢能产业发展面临的问题与挑战 (一)氢来源不环保1.90%以上为灰氢和蓝氢基于成本优势，天然气和煤炭一直是氢气制备的主要来源，全球总占比近65%，工业副产气提纯制氢约占30%，可再生能源电解水制氢占世界能源蓝皮书全球应对气候变化的路径选择，任何国家都不可能片面地追求“零排放”。出于生存和发展均衡的考虑，以灰氢为主、以蓝氢为辅的路线在很长一段时间都将是主流。2.绿氢规模太小所有，清华大学图书馆下载使用如果用火电进行电解水制氢就失去了氢能的环保意义，那么就成了“为了用氢而制造氢，而不是为了清洁高效可持续而制氢”。氢的制取和应用可以大致分为四种情况：传统方法制氢用在传统应用领域，例如灰氢、蓝氢的工业应用；传统方法制氢用在新领域，例如用于燃料电池车；新方法用在传统领域；新方法用在新领域。如果灰氢和蓝氢的制取能满足目前新老领域的应用，那么绿氢发展依然会很缓慢。只有在应用市场需求弹性足够时，绿所有，清华大学图书馆下载使用 (二)经济性不够好1.供应链总成本竞争力不足目前，在制氢环节，绿氢价格是灰氢的3倍左右；在储运环节，氢燃料的技术要求比化石燃料高，价格上没有竞争优势；特别是在加氢站方面，“加氢焦虑”仍然是一个现实问题，焦虑只是在减缓，并没有彻底消除。即便制氢实现低成本，储运和加氢环节的高成本也会使终端应用的供氢价格居高不下。无论是灰氢、蓝氢还是绿氢，以氢全生命周期的市场价格来计算，没有比较优势，就无法形成大范围推广的商业条件，依靠补贴是始终无法实现产业跃迁的。2.产业规模量级不足实现规模化和产业化是氢能获得核心竞争力的必要条件。只有达到技术符冠云：《氢能在我国能源转型中的地位和作用》，《中国煤炭》2019年第10期，第15~全球氢能产业发展的现状与趋势新能源汽车等领域的应用，还没有实现规模经济和范围经济目标。自2014年12月丰田Mirai发布以来，其销量就一直被视为燃料电池汽车市场的晴雨年全球汽车销量的万分之一。①由于销量有限，Mirai的制造一直采用“手台。 (三)能源博弈不确定性提高1.美国优先政策所有，清华大学图书馆下载使用特朗普上台以来，推行美国优先政策所有，清华大学图书馆下载使用势。美国政府放弃全球责任而追求单方面利益，一些关键人员和部门对全球气候危机持消极态度。特朗普政府已经做出一系列举措，包括任命多位有化石能源企业背景的内阁成员、颁布《美国优先能源计划》、退出《气候行动计划》、宣布重启输油管道项目、大幅削减与气候变化相关的经费预算、推马政府的气候政策、退出《巴黎协定》等。2.化石能源利益集团对待氢能的态度石油的金融属性较为突出。全球石油金融市场交易几乎全部以美元定价，石油的美元本位制建立在美国一系列的战略布局和金融发展基础之上，几乎不可动摇。利益集团不会主动让出石油的金融地位。对能源的控制与反控制。利益集团通过军事、经济、地缘政治等手段的博弈实现对油气资源控制，并以此作为遏制手段。可再生能源的分布式和去中心化结构，将对百年来形成的能源地缘秩序带来巨大冲击。利益集团不会主动放弃已经取得的优势地位。3.碳配额成为博弈新手段在全球碳减排的背景下，美日欧等发达国家和地区都想借助经济、贸易①资料来源：GAD全球汽车数据库(GlobalAutoDatabase)。2019年，全球汽车总销量为9030万辆，其中，新能源汽车的销量为221万辆，丰田汽车的全球销量近970万辆。世界能源蓝皮书实力以及在低碳能源领域的技术优势，通过碳关税等低碳贸易壁垒，提高产品竞争优势，为其能源产业拓展全球市场。在很长一段时间内，围绕气候变化的责任、财政援助和技术转让等问题，发达国家和新兴经济体之间，以及发 (四)技术挑战1.技术垄断格局所有，清华大学图书馆下载使用日本、美国在全球氢能产业中具有绝对领先的技术优势，垄断了大量核心技术专利。这种垄断对前期的技术创新和市场应用具有激励作用，但从氢能全球布局以及能源互联网的去中心化趋势来看，不利于市场公平竞争与商业化拓展。尤其是中国和印度两大能源消费国，目前氢能的应用技术和基础研究能力还相对薄弱。当前，中美日之间国际关系的不确定性很大，这增加所有，清华大学图书馆下载使用2.标准化建设滞后氢能标准化建设滞后于产业规模化发展的需要。如果没有全球一体化的基础标准体系的支撑，那么氢能新产品、新市场、新应用的推广必定受阻。标高，标准体系必须与产业需求并行发展，确保产业走在良性轨道上。如何减少重复建设和技术路线偏差？如何把各国的绝对优势和相对优势进行匹配？站在时代发展的新起点，氢能产业标准体系建设必须达到新高峰。3.瓶颈技术有待突破在碳捕捉、燃料电池、储氢安全等方面的氢能产业核心技术还需要突破、完善和优化，从能用提升到好用，例如，氢燃料电池的核心系统是电堆，电堆系统的核心是催化剂和质子交换膜。目前，燃料电池的催化剂主要是铂基，铂价格高昂、储量有限，而且基本上只有日本和英国两家企业能够量产铂合金催化剂，二者共同垄断了全球市场。催化剂价格居高不下，对燃料电池大规模商业化应用阻碍很大，有必要开发高效低成本的低铂或非铂催化剂。全球氢能产业发展的现状与趋势 (五)全球氢能规制的有效性与协同性不充分1.顶层设计所有，清华大学图书馆下载使用能源结构的更替需要几十年甚至上百年的时间，我们没有理由认为氢能可以轻松跨过发展周期曲线。氢能产业驱动因素的不确定性在很大程度上与政府干预有关。没有顶层设计和政策激励，氢能的很多周期性和规律性的“死亡之所有，清华大学图书馆下载使用2.价格规制蓝氢和绿氢存在定价过高的问题，相关政策支撑不足。各国政府引入碳定价的行动不一致，二氧化碳的负外部性在能源市场价格上体现不足，没有充分货币化。需要完善碳定价机制，使碳价格充分反映在高碳排放的能源价格中，提升绿氢的相对竞争力，激励氢能产业发展。3.规制协同对氢能的开发与利用的“过冷”或“虚火”现象都不健康。当前，氢能缺乏协同性发展，在市场协同、税收协同、布局协同、人才协同、金融协同、补贴协同等方面还没有形成一个共治共享、有效有序的生态体系。全球氢能产业既存在重复性建设和产能过剩的风险，也存在产业无序竞争和供应链短板的挑战，要警惕空间布局错误和技术路线错误导致的战略误判。五全球氢能产业发展的前景与趋势 (一)从更广阔视角看氢能产业前景动态1.从内生变量与外生变量看氢能产业成长速度氢能产业发展的内生变量包括能源科技、经济供需、存量增量等，外生①世界能源理事会在2019年3月发布的《氢能—工业催化剂(加速世界经济在2030年前实现低碳目标)》报告中提出：许多工业氢应用目前正面临“死亡之谷”。世界能源蓝皮书变量包括地缘政治、能源博弈、金融秩序等。预测衡量氢能产业的发展，需要跳出氢能看氢能，从更大的宏观视角审视氢能的速度和规模，在这个过程中，容易被我们忽略的是信息技术进化带来的革命性影响。所有，清华大学图书馆下载使用信息革命对社会结构、文化结构、全球治理结构带来的耗散性和不确定性的影响的实际效果超出我们目前的常规预测和应对。根据熵增理论，社会进步必然需要增加能源消耗，而能量的增加会加快结构离散，社会结构的耗散趋势会更加明显，对分布式电能和氢能的需求增速就会加快。能源互联网和多元能源格局的技术拐点离我们越来越近，谁能先到达拐点，谁就能把握氢所有，清华大学图书馆下载使用2.从能源进化规律与能源发展历史看氢能产业未来前景从技术进步角度来看，能源演进是一个能量储存介质不断优化、能源效率不断提高、能源强度不断降低的过程。能源进化的本质规律遵循从低效到高效、从低密度到高密度、从低储量到高储量，以及从单一主导到多元集成的轨迹。从发生学①角度来看，没有终极能源，只有更好用的能源。往前看，化石能源的应用也不过200年左右；往后看，化石能源探明储量也就够用200年左右。氢能的开发利用无论放在一个长周期还是短周期来考量，当下就加快发展绝不是为时尚早。如果我们能够实现可控核聚变，并将其用于氢网储能和电网，那么这无疑将是一条梦寐以求的能源之路。3.从人类认知与生态文明看氢能产业驱动力能源的进化最终取决于社会的发展阶段和人的认知水平。氢能发展的根本驱动力在于人对美好生活的需要和向往，能源发展的最终目的是“人的解放”。技术发展和能源形态的衍化，不过是提升人类认知水平的工具而①发生学是指在地球历史发展过程中生物种系的发生和发展。这个概念不只用于动物种系的发生与发展，还会用在系统学各个层面的分类单元上。它也会被用到某一特征在生物发育过程中的进化这一方面。发生学是多学科嫁接的工作用语和逻辑方法。《资本论》创造性关于“历史发生学”“系统发生学”“现象发生学”“认识发生学”的客观逻辑和主观逻辑的统一，缔造了自然科学基础上的真正意义的社会科学。全球氢能产业发展的现状与趋势已。全球已经进入命运共同体的新阶段，能源博弈无论遇到怎样的波动，最终都不可避免地回到构建“气候命运共同体、能源命运共同体和人类命运共同体”的维度。既然如此，我们有理由相信，符合人类未来发展需求的能源才最有前景。 (二)氢能产业领先地区的前景目标1.全球前景目标①所有，清华大学图书馆下载使用20%左右的碳减排量任务；氢能产业在全球范围将催生2.5万亿美元的产值，创造3000多万个就业岗位；全球16%的发电量将用于生产氢气；在钢铁冶炼、化工机械、航空航运、重型卡车等难以脱碳的能量密集型行业所有，清华大学图书馆下载使用2.欧洲前景目标②亿欧元)；整个氢能行业可提供540万个就业岗位(到2030年预计为100万个)；用电需求的25%左右将由氢能提供。3.美国前景目标③uncil②欧洲燃料电池和氢能联合组织(FCH-JU)：《欧洲氢能路线图：欧洲能源转型的可持续发展③燃料电池和氢能源协会(FCHEA)于2019年11月发布《美国氢经济路线图执行概要报世界能源蓝皮书到2022年为5万到2030年，美国氢产值将达到1400亿美元，创造70万个工作岗位；。到2050年，氢能将占据美国能源需求的14%，，可提供340万个就业岗位。4.日本前景目标①所有，清华大学图书馆下载使用面普及氢能交通工具，燃料电池汽车价格降至与混合动力汽车持平；燃料电池汽车保有量达到20万台；建成320座加氢站；燃料电池发电效率要超过55%(未来要超过65%)，耐久性由9万小时增至13所有，清华大学图书馆下载使用车达到80万台(到2040年，基本实现燃料电池汽车的普及)；开发出无人驾驶公交车；氢气供应成本不高于传统能源；加氢站增至900座；家用热电联供系统达到530万套。 (三)氢能产业发展趋势预测判断1.发展阵营本、美国、韩国、德国在氢能开发技术市场上为第一阵营；中国的制氢量将长期保持第一，蓝氢和绿氢将持续保持较高增速；加