2020年9月21日，空客公司(Airbus)發(fā)布了其零排放的氫動(dòng)力概念飛機 “ZEROe”并計劃于2035年投入使用?，F在或許很難想象乘坐氫動(dòng)力飛機出行，但氫作為燃料并不是新鮮事——液態(tài)氫作為火箭推進(jìn)劑已經(jīng)有幾十年的歷史；雖然規模有限，但以氫燃料電池為動(dòng)力的汽車(chē)也早已投入使用。
推動(dòng)氫能發(fā)展的空前動(dòng)力不僅來(lái)自商界，也來(lái)自全球各國政府。2017年，日本提出了建設氫能社會(huì )的目標，韓國也在2019年發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)的國家規劃。2020年6月，德國政府通過(guò)《國家氫能戰略》，明確可再生能源制氫的優(yōu)先投資地位，并宣布成立國家氫氣委員會(huì )。到2019年6月，包括中國在內的世界各國宣布了近50項支持氫能發(fā)展的任務(wù)或政策，其中大部分集中在交通領(lǐng)域。
氫能受到如此廣泛的關(guān)注是有原因的。與電池相似，氫氣是一種儲存能源的介質(zhì)，依賴(lài)于太陽(yáng)能和風(fēng)能等一次能源來(lái)充電或發(fā)電，并在需要時(shí)轉化為電能。但氫氣在很多方面都優(yōu)于電池：生產(chǎn)過(guò)程更清潔，使用后無(wú)污染，能量密度更高。電池的生產(chǎn)通常依賴(lài)鋅、鎳、錳等礦物，它們在露天礦坑或海底開(kāi)采時(shí)和處理時(shí)都會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生不良影響；而氫氣的生產(chǎn)只需要水和電，轉化為電能時(shí)只產(chǎn)生水和熱。另外，氫氣的能量密度(33千瓦時(shí)/千克)比電池(約1千瓦時(shí)/千克)、汽油和柴油(約12千瓦時(shí)/千克)高得多，使得其成為一種輕便的移動(dòng)能源載體。
目前，交通運輸等領(lǐng)域仍缺乏明確的解決方案以達成宏偉的減排目標。氫氣有潛力實(shí)現這一目標，但巨大的研發(fā)缺口亟需填補。本文概述了中國的氫能行業(yè)現狀，包括政策、參與者、融資情況和挑戰，探索氫氣加速建設綠色“一帶一路”和“21世紀海上絲綢之路”的機遇，最后從四個(gè)角度提出政策和產(chǎn)業(yè)建議。
一、氫氣的基本情況、生產(chǎn)方式和應用
氫(H)是地球上最豐富的元素，但它通常既不以游離狀態(tài)存在，也不以氫氣(H2)的形式存在。它很容易與其他元素反應，形成水（H2O）和有機化合物。氫氣和氧氣反應的過(guò)程中，釋放出的能量可以轉化為電能。氫氣需要人工制取獲得，例如通過(guò)電解將水分解成氧氣和氫氣，或以工業(yè)過(guò)程中的剩余氣體（如甲烷）、煤、石油和生物質(zhì)為原料制取。不同制氫方法在成本和碳排放方面差異很大（見(jiàn)表1）。
表 1 氫氣的生產(chǎn)方式
來(lái)源：世界能源理事會(huì )
目前，世界上四分之三的氫氣是通過(guò)天然氣的蒸汽甲烷重整（SMR）和煤的氣化生產(chǎn)的。一般來(lái)說(shuō)，從煤、天然氣和其他化石燃料中提取的氫氣被稱(chēng)為 “灰氫”，因為它會(huì )產(chǎn)生大量的碳排放。在中國，煤制氫占中國氫氣總產(chǎn)量的62%，而全球平均水平為18%，日本為6%。
比“灰氫”更清潔的是 “藍氫”，指的也是利用化石燃料生產(chǎn)的氫氣，但在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)碳捕獲、利用和貯存（CCUS）技術(shù)大幅減少碳排放。雖然藍氫可以作為灰氫向綠氫的過(guò)渡，但由于目前CCUS技術(shù)的碳捕獲率較低、很難對捕獲的二氧化碳進(jìn)行監控，鼓勵“藍氫”可能會(huì )將可再生能源領(lǐng)域的投資重新導向化石燃料等問(wèn)題，長(cháng)期來(lái)看并不是最優(yōu)的氫氣生產(chǎn)路徑。
最清潔的氫氣被稱(chēng)為“綠氫”，是利用可再生能源產(chǎn)生的電力電解水制氫，在加速實(shí)現碳排放目標方面潛力最大。雖然與其他方法相比，其平均成本較高，但利用風(fēng)能生產(chǎn)的綠氫已經(jīng)表現出微弱的成本優(yōu)勢（圖1）。由于電解的大部分成本來(lái)自于電力，隨著(zhù)可再生能源價(jià)格的不斷下降，預計綠色氫氣的總體生產(chǎn)成本也會(huì )下降。
圖1 利用可再生能源和化石能源生產(chǎn)氫氣的成本
來(lái)源: IRENA國際可再生能源署
二、中國氫能發(fā)展現狀
（一）生產(chǎn)與應用
中國是世界上最大的氫氣生產(chǎn)國，其中大部分氫氣產(chǎn)自煤炭，電解水制氫只占總供氫量的3%。2019年，中國的氫氣產(chǎn)量超過(guò)2000萬(wàn)噸，約占世界總產(chǎn)量的三分之一。雖然理論上這些氫氣可以滿(mǎn)足中國10%的能源需求，但目前約2/3的氫氣都用于工業(yè)原料（如生產(chǎn)合成氨）。近年來(lái)，氫燃料電池在商用車(chē)領(lǐng)域的應用快速發(fā)展。到2020年1月，中國有61座加氫站，為氫燃料電池車(chē)（主要是公交）提供燃料加注服務(wù)，而德國有81座，日本有116座。目前，國內氫燃料電池車(chē)只在商用車(chē)領(lǐng)域應用，只占電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)總量的0.1%左右，但其產(chǎn)銷(xiāo)量在過(guò)去兩年保持了年均60%左右的增長(cháng)。
對于氫氣在其他領(lǐng)域的應用，中國也已經(jīng)進(jìn)行了一些試點(diǎn)：
1、有軌電車(chē)：2017年10月，中鐵唐山公司在河北唐山研發(fā)出第一輛燃料電池動(dòng)力有軌電車(chē)并投入商業(yè)使用。2019年11月，由中鐵青島四方打造的另一輛采用巴拉德公司（Ballard Power System）燃料電池模塊的氫燃料電池有軌電車(chē)在廣東佛山投入運營(yíng)。佛山的氫能有軌電車(chē)最多可以載客285人，最大運行速度為每小時(shí)70公里，續航能力可達100公里。
2、航空：2019年1月，一架以氫氣為動(dòng)力的有人駕駛飛機在沈陽(yáng)試驗成功。飛機飛行高度320米，全程零污染排放，由中科院大連化物所與遼寧通用航空研究院共同研制。此前，大連化物所于2009年研制出中國第一艘氫燃料電池飛船，2012年研制出第一架氫燃料電池無(wú)人機。
3、航運：中國 “十三五”規劃以及交通運輸部、中國船級社等政策文件都鼓勵航運業(yè)采用綠色能源。但由于缺乏補貼和指導意見(jiàn)，目前燃料電池只在少數中小型游艇和軍用船舶上使用。2020年9月，中國宣布將在2021年推出以水電為動(dòng)力的散貨船 。
4、供熱和發(fā)電：分布式燃料電池發(fā)電站可以作為主電網(wǎng)的補充。2016年，阿克蘇諾貝爾、MTSA和NedStack在遼寧營(yíng)口交付了一座容量為2MW的氫燃料電池電站，該電站每年可產(chǎn)生16MWh的電力 。應急備用電池也已經(jīng)應用于電信行業(yè)，但目前容量和規模都比較小。
5、物流：2018年6月，京東物流在上海引入150多輛氫能源車(chē)物流車(chē)，補充618時(shí)物流峰值的運力。這些卡車(chē)能夠在3分鐘內加注氫燃料，行駛里程超過(guò)350公里。其他電商和物流公司也進(jìn)行嘗試，但只限于區域運輸。
（二）政策支持
近五年來(lái)，中國國家和地方對氫能產(chǎn)業(yè)的政策支持力度不斷加大。2015年，國務(wù)院在《中國制造2025》中將氫能列為的關(guān)鍵技術(shù)之一，并提出了燃料電池汽車(chē)的發(fā)展目標：到2025年，關(guān)鍵材料、零部件實(shí)現國產(chǎn)化和批量供應，和傳統汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)相比具有一定的市場(chǎng)競爭力，制氫、加氫等配套基礎設施基本完善，燃料電池汽車(chē)實(shí)現區域小規模運行。2016年3月，國家發(fā)展改革委和國家能源局聯(lián)合發(fā)布《能源技術(shù)革命創(chuàng )新行動(dòng)計劃（2016 - 2030 年）》，提出三項氫能的戰略發(fā)展方向，即“氫的制取、儲運及加氫站”“先進(jìn)燃料電池”和“燃料電池分布式發(fā)電”，并在技術(shù)層面設計了氫能和燃料電池技術(shù)的創(chuàng )新目標和路線(xiàn)圖。2016年8月，國務(wù)院發(fā)布《“十三五”國家科技創(chuàng )新規劃》，將“可再生能源與氫能技術(shù)”列為清潔高效能源技術(shù)之一；在同年11月印發(fā)的《“十三五”國家戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃》中，提出“到2020年，實(shí)現燃料電池汽車(chē)批量生產(chǎn)和規?；痉稇谩?。
2019年，《政府工作報告》首次提及氫能，明確要“推動(dòng)充電、加氫等設施建設”，給市場(chǎng)和各級政府發(fā)出了積極信號。去年全年，中央發(fā)布的有關(guān)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策文件總計10余份，包括國家發(fā)改委等7部門(mén)印發(fā)的《綠色產(chǎn)業(yè)指導目錄（2019年版）》，國家發(fā)改委和商務(wù)部印發(fā)的《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄（2019 年版）》，工業(yè)和信息化部印發(fā)的《2019 年新能源汽車(chē)標準化工作要點(diǎn)》等。2020年，僅上半年就有來(lái)自工信部、財政部、國家能源局、科技部等部委的總計 6份政策文件中提到氫能，內容包括加快燃料汽車(chē)標準研制，完善氫能的制備、儲運和加注服務(wù)，鼓勵加氫站等基礎設施建設以及燃料電池在汽車(chē)、船舶等交通領(lǐng)域的應用等。
同時(shí)，中國各省市地方政府競相加強轄區內整個(gè)氫氣產(chǎn)業(yè)鏈的建設。截至2019年底，至少有10個(gè)省級（包括省和直轄市）政府、21個(gè)市級政府和5個(gè)縣級政府發(fā)布了專(zhuān)門(mén)針對氫氣的行動(dòng)計劃。由于產(chǎn)業(yè)結構和自然資源稟賦的多樣性，各地區氫能產(chǎn)業(yè)現狀差異較大，區域產(chǎn)業(yè)集聚效益明顯，北京、上海、廣東、江蘇、山東、河北等地走在前列（見(jiàn)圖2）。
圖 2 中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)分布
來(lái)源：中國氫能聯(lián)盟
（三）氫能行業(yè)主要參與者
對于氫氣的上游生產(chǎn)，參與者多為發(fā)電企業(yè)和化石燃料開(kāi)發(fā)商，包括國家電力投資集團公司（SPIC）、中國能源集團公司（CEIC）、華能、華電、中廣核、中國三峽集團公司（CTG）等。其中，中國能源集團氫氣年產(chǎn)量最多，每年煤制氫產(chǎn)量約400萬(wàn)噸，可為4000萬(wàn)輛FCEV提供動(dòng)力。中石化排名第二，年產(chǎn)氫200-300萬(wàn)噸，生產(chǎn)的氫氣主要來(lái)源于化工過(guò)程的副產(chǎn)品。電解水制氫在大連化學(xué)物理研究所（專(zhuān)門(mén)從事電解，特別是PEM技術(shù)的老牌研究所）、中國船舶重工集團公司718所（擁有國內65%的電解設備市場(chǎng)和先進(jìn)的堿水電解技術(shù)）、上海神力科技、淳華氫能科技等研究所和企業(yè)的帶動(dòng)下穩步推進(jìn)。
國家電投集團、中國能源、中船重工、中石化等眾多企業(yè)也在加氫站的建設和運營(yíng)中積極行動(dòng)。民營(yíng)企業(yè)中，上海氫楓和上海舜華是領(lǐng)先的加氫站解決方案提供商，各自已建成20多座加氫站。氫氣的應用，尤其是在燃料電池和汽車(chē)領(lǐng)域的應用，吸引了不同規模和背景的企業(yè)參與。同時(shí)，能源公司與政府或高校合作，設立產(chǎn)業(yè)基金支持研發(fā)，提升產(chǎn)業(yè)影響力（詳見(jiàn)附錄）。
（四）氫能行業(yè)融資現狀
中國政府通過(guò)多種激勵政策推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應用。國家對氫燃料電池車(chē)給予減稅優(yōu)惠，并根據車(chē)輛類(lèi)型和燃料電池的容量提供2萬(wàn)到5萬(wàn)人民幣不等的補貼，地方政府可按照不超過(guò)國家補貼1：1的比例疊加補貼。國家對加氫站的新補貼政策尚未最終確定，但很多省市政府對加氫站的建設提供了最高900萬(wàn)元的補貼。
各類(lèi)基金也是支持氫能項目的主力。其中，產(chǎn)業(yè)基金將公共和私人資產(chǎn)結合起來(lái)，參與方包括國有企業(yè)、研究機構、大學(xué)（如同濟大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)）、地方政府（如大連、武漢）、商業(yè)機構和民營(yíng)企業(yè)。例如，2019年6月，東方電氣集團與三峽資本、成都創(chuàng )新風(fēng)投簽署協(xié)議，發(fā)起設立東方電氣氫能產(chǎn)業(yè)基金，募資金額5億元；2020年5月，國家能源集團與東湖高新區、武漢資環(huán)工研院等簽署合作協(xié)議，在光谷成立氫能產(chǎn)業(yè)基金，一期基金規模10億元。
其他融資渠道包括銀行貸款和債券。2019年12月，美錦氫能科技獲得農村商業(yè)銀行提供的9800萬(wàn)人民幣貸款，由母公司美錦能源擔保。2020年9月，成都西部氫能產(chǎn)業(yè)園項目地方政府專(zhuān)項債成功發(fā)行，計劃發(fā)行總額15億元，期限為20年，擬分三年發(fā)行，本次發(fā)行額度2.24億元（約合3000萬(wàn)美元），利率為3.94%。
另外，股權投資也越來(lái)越常見(jiàn)。2019年10年8月，億華通在上?？苿?chuàng )板上市，市值超過(guò)100億人民幣（約15億美元）。此前的2019年10月，龍蟠科技收購了明天氫能科技10%的股票，總投資8000萬(wàn)元人民幣（約1300萬(wàn)美元）。重塑科技、廣東國鴻、武漢泰歌氫能汽車(chē)等其他燃料電池企業(yè)也曾通過(guò)股權融資獲取資金。
三、氫能在綠色“一帶一路”建設中的機遇
綠氫可以對促進(jìn)“一帶一路”的綠色化發(fā)揮重要作用，尤其是在交通等難以減排的領(lǐng)域。由于中國在“一帶一路”國家的許多投資都用于交通等基礎設施建設，而促進(jìn)貿易是 “一帶一路”的目標之一，因此將氫能納入航運、火車(chē)、重型卡車(chē)和公交等運輸方式的機會(huì )很多。
具體而言，液氫可以成為集裝箱船的燃料，打造綠色“21世紀海上絲綢之路”?！昂Ｉ辖z綢之路”涵蓋了中國在34個(gè)國家將要參與建設或運營(yíng)的42個(gè)港口。目前，全球航運業(yè)每年排放的溫室氣體接近10億噸二氧化碳當量。中國 “十三五”規劃以及交通運輸部、中國船級社等出臺的政策文件都鼓勵航運業(yè)采用綠色能源。
雖然目前燃料電池主要應用于少數中小型船舶和軍用船舶，但研究發(fā)現，對于99%的海外航運來(lái)說(shuō)，只要將5%的貨位換成氫燃料電池，就可以用氫氣替代柴油。根據聯(lián)合國國際海事組織(IMO)關(guān)于到2050年將全球航運業(yè)排放量至少減少一半的協(xié)議，中國作為船舶制造大國、港口所有者、物流運營(yíng)商，應制定航運業(yè)綜合氫戰略。
此外，在“一帶一路”國家，建立試點(diǎn)項目，如目前正在向LNG儲存設施轉變的斯里蘭卡的漢班托塔港。
從可再生能源資源、淡水資源和基礎設施投資潛力來(lái)看，摩洛哥、印尼、智利和納米比亞等帶路國家是可再生氫氣生產(chǎn)的潛力地區（圖3）。隨著(zhù)中國企業(yè)逐漸將海外投資從碳密集型項目轉向可再生能源項目，中國可以在新建或現存的可再生能源項目中加入制氫、儲運和氫能應用項目，既可以提高可再生能源效率，降低棄風(fēng)棄電率，也能為綠化“一帶一路”投資提供新的機會(huì )。
圖 3 全球可再生氫氣潛能地圖
來(lái)源: Pflugmann and De Blasio (2020). The Geopolitics of Renewable Hydrogen in Low-Carbon Energy Markets低碳能源市場(chǎng)中的可再生氫的地緣政治
四、 政策建議
氫能作為一種儲能手段潛力巨大。雖然中國已在氫能的制取、儲運和應用方面取得初步進(jìn)展，但要充分釋放氫能科技的潛力，政府、投資者、公司必須加大努力，并加強國際合作。
（一）關(guān)于國家政策的建議
首先，由工信部牽頭，在國家發(fā)改委和財政部、交通部等多個(gè)部委的支持下，制定全面的國家氫能發(fā)展戰略，涵蓋包括研發(fā)、生產(chǎn)、儲運和應用在內的氫能產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節。這將向國內廣泛的投資者、公司和研究組織等利益相關(guān)者發(fā)出信號，加大對氫能的開(kāi)發(fā)和應用。
其次，認識到綠色氫能在未來(lái)中國能源結構中的重要地位，以及對中國經(jīng)濟2060年實(shí)現碳中和承諾的關(guān)鍵作用。通過(guò)明確的政策信號和稅收優(yōu)惠，加快對綠色氫氣生產(chǎn)和儲存設施的投資。政策中應明確規定在2030年前完全使用可再生能源生產(chǎn)綠氫，以最大限度地降低藍氫和灰氫對氣候的負面影響。同時(shí)，可以分配有限資源支持灰氫的創(chuàng )新，例如CCUS技術(shù)在碳排放難以減少行業(yè)的應用。
（二）關(guān)于投資和綠色金融的建議
氫能產(chǎn)業(yè)提供了許多投資機會(huì )和要求。為實(shí)現從褐色能源到綠色能源的轉變，研發(fā)環(huán)節需要依托現有產(chǎn)業(yè)基礎，也需要政府基金和項目（如高校合作項目、創(chuàng )新試驗區等）來(lái)支持；氫氣儲運的基礎設施既是公共產(chǎn)品，又需要耐心資本的實(shí)現回報，因此可以通過(guò)政府和社會(huì )資本合作的方式進(jìn)行融資；氫能在交通等領(lǐng)域的應用可以由市場(chǎng)力量主導，根據氫能產(chǎn)品的成熟度和風(fēng)險選擇不同的融資工具，其中風(fēng)險較高的產(chǎn)品可以使用私募股權，而較成熟的公司或低風(fēng)險產(chǎn)品可以通過(guò)債券或貸款進(jìn)行融資。同時(shí)，國家或地方政府也應該繼續為氫技術(shù)的應用提供補貼，以克服目前氫能應用的成本劣勢。隨著(zhù)碳排放權交易體系（ETS）的完善，政府可以利用碳市場(chǎng)的利潤加快對氫能產(chǎn)業(yè)的支持。
（三）關(guān)于國際合作的建議
國際合作與氫能技術(shù)和應用的開(kāi)發(fā)是相關(guān)的，但必須謹慎對待。許多國家已經(jīng)制定了國家氫能戰略，并提出了宏偉的產(chǎn)業(yè)目標和投資計劃，氫能領(lǐng)域的許多核心技術(shù)也將成為不同國家的競爭優(yōu)勢。然而，為了確保中國氫能行業(yè)和產(chǎn)品的兼容性，至少要在制定標準方面加強國際合作，避免出現類(lèi)似電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)充電標準仍有爭議的問(wèn)題。中國應積極與國際氫能委員（Hydrogen Council）會(huì )和國際標準化組織（ISO）等機構共同推進(jìn)國際標準的制定和采用，以保證氫氣生產(chǎn)、運輸和加注的安全。此外，還可以在非核心領(lǐng)域拓展氫能技術(shù)和應用方面的國際合作。
（四）關(guān)于綠色“一帶一路”建議
為促進(jìn)氫能在綠色“一帶一路”中，特別是在運輸領(lǐng)域的應用，中國應發(fā)揮政策性銀行和國有企業(yè)的作用，通過(guò)建設提供氫氣燃料的試點(diǎn)港口和鼓勵中國航運公司改用氫氣燃料等措施，打造綠色海上絲綢之路。試點(diǎn)港口可以包括斯里蘭卡的漢班托塔港、希臘的比雷埃夫斯港和埃塞俄比亞的吉布提港。中國還可以考慮在“絲綢之路經(jīng)濟帶”進(jìn)行綠色運輸試點(diǎn)，將氫氣燃料應用于鐵路和公路貨運。
綜上所述，氫氣作為一種能源形式，在促進(jìn)中國零碳經(jīng)濟和綠色“一帶一路”創(chuàng )新方面有著(zhù)巨大的潛力。然而，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展尚處初期，研發(fā)、投資和強有力的政策以及國際合作的意愿對于提高氫氣的生產(chǎn)和儲運效率，以及保障該行業(yè)的長(cháng)期成功至關(guān)重要。
附錄：中國氫能產(chǎn)業(yè)主要參與者及活動(dòng)
來(lái)源：作者根據公開(kāi)信息整理
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[15] “成都西部氫能產(chǎn)業(yè)園項目地方政府專(zhuān)項債成功發(fā)行,” 成都交子金融控股集團, accessed September 26, 2020, http://www.cd-jk.com/newshow.aspx?mid=24&id=7573.
[16] Ned Molloy, “China Uniquely Placed to ‘Green’ Shipping,” China Dialogue Ocean (blog), May 21, 2019, https://chinadialogueocean.net/8170-china-green-shipping/.
[17] Xiaoli Mao et al., “Refueling Assessment of a Zero-Emission Container Corridor between China and the United States: Could Hydrogen Replace Fossil Fuels?,” International Council on Clean Transportation, March 3, 2020, https://theicct.org/publications/zero-emission-container-corridor-hydrogen-2020.
[18] Pflugmann, F., and De Blasio, N. (2020). “The Geopolitics of Renewable Hydrogen in Low-Carbon Energy Markets,” Geopolitics, History, and International Relations 12(1): 9–44. doi:10.22381/GHIR12120201 https://www.belfercenter.org/sites/default/files/files/publication/Addleton_PflugmannDeBlasio_The%20Geopolitics%20of%20Renewable%20Hydrogen%20in%20Low-Carbon%20Energy%20Markets.pdf
作者：
岳夢(mèng)迪 中央財經(jīng)大學(xué)綠色金融國際研究院研究員
Christoph Nedopil Wang 中央財經(jīng)大學(xué)綠色金融國際研究院高級研究員，綠色“一帶一路”研究室主任
編譯：
趙樂(lè )敏 中央財經(jīng)大學(xué)綠色金融國際研究院科研助理
