美中氢能发展与政策梳理

全球来看中国属于氢能发展布局较晚的国家。

1.美国氢能发展与政策

北美（美国和加拿大）是全球第二大氢能市场，当前美国产量占全球的 10%左右，均为通过天 然气甲醇蒸汽重整生产的灰氢，主要用于传统的合成氨和甲醇生产（35%）、炼油（55%）和冶金（2%） 等行业。在应用侧，新的应用场景正在出现，包括已经有超过 5 万辆燃料电池叉车、近 50 个开放 式零售加氢站、80 多辆燃料电池公交车、超过 1.5 万辆燃料电池汽车、以及用于固定和备用的电源 的超过 500MW 的燃料电池35。 早在 2002 年，美国就发布过氢能路线图，并且在技术研发方面领先全球。然而在 2011-2020 年的 10 年间，美国的专利申请数量逐渐落后于欧洲和日本。2020 年，能源部发布《氢能发展规划》， 从总体层面提出了未来 10 年氢能研发示范的战略框架。在相关政策以及《基础设施投资和就业法 案》、《通胀削减法案》等顶层政策支持下，美国已经成为氢能投资的热土，宣布的氢能投资项目超 过其他国家。

2023 年美国能源部发布了《国家清洁氢能战略和路线图》，将氢能定义为多元化的能量载体和 化学原料，重点是加速清洁氢的商业化，战略布局扩展至发展氢能全供应链，培育新的产业和创造 就业机会。该战略中明确提出支持对象为清洁氢，并提出了一个较为严格的制氢碳强度标准( carbon intensity ≤ 2 kgCO2e/kgH2, on site)，以及至 2026 年实现制氢成本$2/kgH2 的成本目标。清洁氢的 应用受市场变化、替代技术方案、政策支持和技术成本影响若实施顺利，预计清洁氢能使美国全经济排放比 2005 年减少 10%36。

此外，《国家清洁氢能战略和路线图》是 2022 年颁布的《基础设施投资和就业法案》的一部分， 重在提供关于氢能发展的供应和需求、碳排放、工作机会、基础设施、政策、投资等的分析。《基 础设施投资和就业法案》侧重于支持研发和示范，清洁氢生产标准制定、建立七个区域性清洁氢中 心（70 亿美元）、支持电解技术研发与示范（10 亿美元)、以及支持制造和回收研发与示范(5 亿美元)。 《通胀削减法案》中，则重点支持规模制造和应用，包括工业项目示范、港口基础设施脱碳（22.5 亿美元）、清洁重卡制造（10 亿美元），并且为基础设施建造、CCUS 技术、清洁氢生产、航空燃料 生产等提供税收抵免。总的来看，目前的政策支持领域包括了针对清洁制造的研发投入、生产侧激 励如税收抵免，消费侧激励如政府绿色采购、基础设施建设等。 当前美国氢能发展面临的挑战主要有：研发投入资金的有效利用，需要产业界和企业提出项目 和吸引资本流入，管道的基础设施建设面临来自公众的阻力，电网的清洁能源占比也需要提升。此 外，一些氢能支持政策非常复杂，例如申请和招标程序设置了很多障碍，使其面临政策落实和实施 的挑战。对于美国来讲，短期内容易实现的目标主要是氢能炼钢和合成氨，此外海洋运输行业也在 使用绿氨。

2.中国氢能发展与政策

中国是全球第一大氢气生产和消费国，2021 年氢气产量约 3300 万吨。此外，中国还是电解水 制氢设备、氢燃料电池商用车最大的应用市场。当前氢气生产仍以化石能源制氢为主，煤制氢、油 制氢、天然气制氢合计占比超过 70%，工业副产氢占比约为 28%，化石能源加装 CCUS 技术已有项 目投入示范论证。消费侧来看，氢气主要作为原料用于炼油（25%）、甲醇（27%）、合成氨（32%） 等产业，较少作为燃料使用37。当前清洁氢产业发展也在提速，新增项目主要集中在交通和工业领 域。

清洁氢供应和终端应用尚不具备成本竞争力，特别是可再生能源制氢技术经济性尚需加快提升。 当前绿氢成本（特别是光伏制氢）仍远高于灰氢，平准化制氢成本可以达到 60 元人民币/kgH2，是 目前煤制氢成本的大概 2-3 倍38。不同氢气供应路径对应的制氢装置、储氢设施和氢气区域流动等 能源供应系统特征明显不同，蓝氢路径下，制氢设施更为集中，储氢容量更大。从技术路线来看， 若以初期大规模发展蓝氢逐步向绿氢过渡，未来可能面临基础设施衔接不匹配，进而出现资产搁置 和氢气供应不稳定的风险。因此，氢能产业起步应坚持绿色低碳路线，围绕可再生能源制氢开展布 局。

当前中国国内的氢能运输方式主要包括高压气态拖车、液氢槽车、氢气管道三种方式。氢能运 输以高压气态储运为主，普遍采用 20MPa 气态高压储氢与集束管车运输方式，适合短距离运输，目 前正在研发 30MPa 以上气态储运。液氢槽车已投入示范应用，较为适合 200km 以上长距离运输， 仍然受制于高成本（见图 3-4）。目前已经开始探索天然气管道掺氢运输，但是输氢管道建设仍然面 临投资高、应用场景不足的挑战。当前中国的氢气管道长度约为欧洲和美国的三分之一，更多依赖 于高压气态拖车实现短途氢能配送，未来大规模跨区域氢能输配需要更多建设氢气管道以降低成本。

从应用领域来看，工业部门是绿氢的潜在重点应用领域，在高碳排放的工业过程中绿氢已经被广泛认为是无悔技术选择。2020 年，中国主要工业行业（钢铁、水泥、石油化工、工业加热、工 业锅炉和建材）的碳排放约占全年总排放量的一半。根据中国氢能联盟的预测，到 2060 年中国 60% 的氢气需求将来自工业，31%来自交通运输39。化工行业以绿氢替代灰氢，可大幅降低行业碳排放， 目前已经有多个技术示范项目，短期内绿氢化工仍然面临经济性和氢能供应的挑战。氢气炼钢主要 的方案设计有两种，部分使用氢气和完全使用氢气，目前中国的示范项目多采用富氢气体直接还原 路线（部分使用氢气）。 交通是氢能未来潜在大规模应用的重要领域，氢燃料电池车是核心技术路线。氢燃料电池汽车 主要应用在中重型车辆和长途道路交通领域，用于替代柴油重卡和客车，以氢-电两种能源互为补充， 实现道路交通深度脱碳。预计到 2030 年氢能重卡的总体应用成本（含氢能、车辆、维护成本）将 与传统柴油重卡基本平价。氢燃料电池船舶有望在内河湖泊和近海航运领域发挥减排作用，用于内 河货运、固定线路轮渡、近海船只、游轮等。基于燃料电池技术的氢能轨道车辆、飞机、无人机等 领域开始试验性应用，但仍处于早期探索期。在发电和储能领域，氢燃料电池储能发电处于示范应 用阶段，规模多在兆瓦级以下；掺氢燃烧发电技术开始进行项目验证。

全球来看，中国属于氢能发展布局较晚的国家。2014 年发布的《能源科技创新战略》中，首次 将“氢能与燃料电池”作为能源科技创新战略方向；2019 年中央政府首次将发展氢能写入《政府工 作报告》。2022 年出台的《氢能产业中长期规划（2021-2035 年）》中，指出氢能是未来国家能源体 系的组成部分、用能终端实现绿色低碳转型的重要载体、战略性新兴产业和未来产业的重点方向， 重点支持绿氢和工业副产氢制取。提出的氢能产业发展的目标为：到 2025 年，基本掌握核心技术 和制造工艺，燃料电池车辆保有量约 5 万辆，可再生能源制氢量达到 10-20 万吨/年，实现二氧化碳 减排 100-200 万吨/年。2030 年形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系， 2035 年可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升40。 目前中央政府已经出台大约 50 项针对氢能发展的政策，主要包括科技研发、先进技术示范、 清洁生产、氢能产业发展、燃料电池汽车示范、标准建设等方面41。从资金支持政策来看，燃料电 池汽车示范应用城市群可以获得连续四年的支持，目前已经有五个示范城市群入选，测算单个城市 群的补贴金额上限约为 17 亿元。

地方政府是积极发展氢能的主体，截至 2022 年底，已有 21 个省及 69 个市提出相应的氢能发 展目标，多个省市推出了相应的氢能补贴政策。有研究分析了来自中国 39 个城市的 122 份政策文 件，发现城市是向氢燃料过渡中的早期行动者，通过有针对性的政策支持和对所需技术的投资，在 促进技术创新和为未来规模转型奠定基础方面发挥了关键作用。然而，城市层面的支持侧重于基础 设施建设，只有一半的城市颁布了支持技术创新的政策，应用集中于交通部门。总的来看，城市层面的举措需要更好地引导向清洁氢发展42 。 尽管在电解制氢方面已经具备明显的成本优势，但是中国氢能发展仍然面临着多个挑战。这些 挑战包括西部大规模制氢存在水资源约束挑战；风光资源分布与氢能消费中心存在区域错位，需要 统筹制氢规模的分布以及储输氢基础设施的布局。当前的政策主要支持清洁氢在交通领域的应用， 对于工业领域应用的支持严重不足，现有氢能政策的发展目标和最优技术路线并不一致。。总的来 看，对于清洁氢和绿氢发展的政策支持仍严重不足，需要支持和探索新的商业模式与国际合作机制 等。

总的来看，当前中美两国清洁氢发展面临的问题基本相似：技术尚未完全成熟、生产高成本、 缺乏市场需求、基础设施不足。因此，两国政策都在针对性地解决这些问题，采取的措施也很相似： 支持研发和示范，加速技术商业化；支持规模化生产；创造市场需求和补贴消费；支持基础设施建 设；开展国际合作等。美国大规模的补贴已经显著地拉动了清洁氢的投资和生产，但是需要更好地 引导投资流向绿氢项目。 相比之下，尽管在电解制氢方面已经具备明显的成本优势，中国的氢能政策仍缺乏系统性而且 相关支持严重不足。未来中美两国都需要积极创建国内氢能应用市场，重点支持清洁氢在工业领域 的示范与应用。对于中国来说，需要在国际新的能源地缘格局和国内长期碳中和、能源系统转型的背景下重新考虑氢能战略，使氢能发展目标与其长期能源转型和脱碳进程保持一致，积极参与清洁 氢研究合作与标准认证，以保证工业产品的国际竞争力。