国际氢能发展战略及对中国的启示
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前瞻科技
| 综述与述评 2024,3(4): 121-133
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国际氢能发展战略及对中国的启示
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作者信息
- 1.广东清大创新研究院，东莞 430010
- 2.清华大学能源环境经济研究所，北京 100084
- 3.清华大学核能与新能源技术研究院，北京 100084
孟翔宇，高级工程师，副研究员。中国能源研究会能源系统工程专业委员会委员，中国能源研究会氢能专业委员会委员，中国环境科学学会碳排放交易专业委员会首届委员，中国电池工业学会燃料电池专业委员会委员，国际民航组织“航空气候行动组（ACT）”低碳专业委员会委员。广东省环境科学学会低碳专业委员会委员，深圳市环境科学学会专家委员会委员。《天然气工业》青年编委。主要从事“双碳”目标及政策、区域低碳发展规划与战略、应对气候变化政策研究，以及氢能发展战略、规划与政策等研究。电子信箱：mengxy@tsinghua-dg.org。
邬新国，正高级经济师。2023年国家标准《管理咨询服务指南 项目管理》起草人。2024年入选中国科协“科创中国”技术经理人先锋榜。获2022年广东省企业“创新达人”称号。主要从事管理科学与工程及项目管理等。电子信箱：wuxg@tsinghua-dg.org。
毛宗强，教授，博士研究生导师。国际氢能经济和燃料电池伙伴计划（IPHE）氢能教育专家，国际氢能协会（IAHE）副主席，中国国际投资促进会首席绿色创新专家。国际电化学能源科学院（IAOEES）董事会成员，北京未来科学城氢能技术协同创新平台专家。全国氢能标准技术委员会、中国能源研究会燃料电池专业委员会顾问，中华全国工商业联合会新能源商会主任科学家，中华环保联合会汽车新能源（氢）技术应用专业委员会（CHCEP）专家组长等。《太阳能学报》副主编，《太阳能》副主编，《国际氢能杂志》（IJHE）客座编辑。主要从事氢能及燃料电池技术、氢能政策与战略、标准等研究。电子信箱：maozq@mail.tsinghua.edu.cn。
通信作者:
International Hydrogen Energy Development Strategy and Its Enlightenment to China
Xiangyu MENG1
, Xinguo WU1, †
, Alun GU2, Jing ZENG1, Mingyun CHEN1, Bin LIU2, Jian ZHOU2, Zongqiang MAO3, †
Affiliations
- 1. Guangdong Innovation Research Institute of Tsinghua University, Dongguan 430010, China
- 2. Institute of Energy, Environment and Economy, Beijing 100084, China
- 3. Institute of Nuclear and New Energy Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China
出版时间: 2024-12-20
doi: 10.3981/j.issn.2097-0781.2024.04.011
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摘要
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随着全球气候变化问题的日益严峻，氢能作为一种清洁能源的地位愈发凸显。文章通过分析美国、欧盟、德国、西班牙、法国、意大利、日本、韩国等国家和地区的氢能发展战略，厘清各自特点，并对国际氢能合作中存在的关键问题进行探讨。在此基础上，指出国际氢能贸易发展的潜力与挑战，分析与展望氢能科技合作的可能模式，并对地缘政治对氢能合作的潜在影响进行剖析。文章进一步从国际经验出发，为中国制定氢能发展政策及战略提供启示，提出具体政策建议，旨在促进中国氢能产业健康、高效发展，加强国际合作；总结氢能领域的国际合作对应对气候变化、推动能源转型具有重要意义，而构建完善的产业链和积极开拓国际市场则是中国氢能发展的关键路径。
氢能
/
国际合作
/
发展战略
/
政策建议
As the global issue of climate change becomes increasingly severe, the role of hydrogen energy as a clean energy source is becoming more pronounced. This article analyzed the hydrogen energy development strategies in different countries and regions such as the United States, the European Union, Germany, Spain, France, Italy, Japan, and the Republic of Korea to clarify their respective characteristics. It also discussed key issues present in international hydrogen energy cooperation. On this basis, the article identified the potential and challenges of international hydrogen energy trade, explored possible models and prospects for hydrogen energy technology cooperation, and examined the potential impact of geopolitical factors on hydrogen energy cooperation. Furthermore, this article drew from international experiences to provide insights for China in formulating hydrogen energy development policies and strategies and proposed specific policy recommendations for promoting the healthy and efficient development of China’s hydrogen energy industry and strengthening international cooperation. Finally, the article concluded that international cooperation in the field of hydrogen energy is of great significance for addressing climate change and driving energy transition, and it emphasized the importance of deepening international cooperation and providing references for the construction of China’s hydrogen energy strategies.
hydrogen energy
/
international cooperation
/
development strategy
/
policy recommendation
孟翔宇, 邬新国, 顾阿伦, 曾静, 陈铭韵, 刘滨, 周剑, 毛宗强.
国际氢能发展战略及对中国的启示.
前瞻科技,
2024
, 3
(4)
: 121
-133
.
DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2024.04.011
Xiangyu MENG, Xinguo WU, Alun GU, Jing ZENG, Mingyun CHEN, Bin LIU, Jian ZHOU, Zongqiang MAO.
International Hydrogen Energy Development Strategy and Its Enlightenment to China[J].
Science and Technology Foresight,
2024
, 3
(4)
: 121
-133
.
DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2024.04.011
正文
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全球气候变化已成为摆在人们面前的一项严峻挑战。全球变暖的现象逐渐凸显，极端气候事件频发，对国家安全、生态环境和经济社会发展等方面产生了深远的影响。根据2023年联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的第六次评估报告数据，过去一个世纪以来，全球平均气温上升了约0.85 ℃，极端降水事件的频度及强度有所增加。气候变化已导致资源分布的不均，诸如水资源紧缺问题显著增加，同时也对全球能源安全构成威胁，并给经济发展带来了不确定性。
气候变化对能源需求和能源生产方式提出了新的要求。为降低温室气体排放，许多国家和地区制定了减少化石燃料使用并提升可再生能源比例的目标。在此情况下，氢能源因其零碳排放的特点受到重视。气候变暖对世界范围内的能源结构和政策选择都产生了深刻影响，而氢能的发展与利用被认为是实现能源转型和应对气候变化挑战的关键途径之一。
在全球范围内，需要充分认识到氢能转型过程中面临的技术难题和经济挑战。从技术角度来看，氢气的高效、安全生产和储运技术亟待进一步突破。经济层面上，由于初期投资较大，加之氢能基础设施建设尚未普及，氢能的商业化过程存在诸多不确定性。此外，整合氢能技术到现有的能源系统中，需要大量的经济与人力资源投入。针对以上挑战，国家间的合作尤为关键，包括共享关键技术、协调政策立法和拓展国际市场等。
总体而言，面对全球气候变化的挑战，氢能作为一种洁净、可再生的能源选项，具有非常重要的战略意义。在此背景下，各国政策制定者需要高度重视氢能源的发展，建立全球性的氢能合作机制，以利用氢能科技应对未来气候变化的威胁。国际合作是实现全球氢能经济的重要途径，对于促进技术进步、成本降低和氢能快速推广尤为关键。
1 国际氢能发展战略分析
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1.1 美国氢能发展特点
美国作为世界科技与工业发展的先驱，其在氢能领域的发展具有鲜明的特点与前瞻性，在全球范围内起到引领作用。美国政府对氢能的投资策略，优先支持可再生能源的结合发展，如风能和太阳能电解水技术，推动氢作为清洁能源在交通、工业和电力领域的广泛应用。在政策层面，通过制定《通胀削减法案》和《清洁能源转型能源供应链战略》，以财政激励和税收减免等手段鼓励企业投资氢能和燃料电池技术研发。同时，设立了多个专项基金，如氢与燃料电池技术办公室（Office of Hydrogen and Fuel Cell Technologies），聚焦于降低燃料电池生产成本，提高氢气制造、储存和输送的效率与安全性[1]。
美国的科研机构同样在氢能领域表现卓越。以阿贡国家实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室为代表的研究机构持续开展氢气生产、储存和燃料电池技术的前沿研究。此外，美国部分地方政府还积极建设氢能基础设施，如加利福尼亚州就建有美国最大的氢燃料车加氢站网络。在资金支持和科研力量的双重推动下，荷兰皇家飞利浦电子公司、美国通用电气公司等公司也在氢能科技研发上投入巨资，催生了一批燃料电池车和氢燃气轮机等技术成果。
尽管如此，美国氢能产业发展仍面临成本高昂、市场认可度有待提高等问题。氢燃料的生产尚未大规模商业化，与传统能源相比，氢能的成本较高是阻碍其发展的一个重要因素。此外，氢能基础设施建设滞后，无法满足日益增长的氢燃料电池车需求，也制约了氢能的快速普及。为了解决这些问题，美国政府制定了系列措施，如通过《基础设施投资和就业法案》提供资金支持[2]，建立国家氢能技术路线图，以及启动氢燃料计划（Hydrogen Fuel Initiative），目标是在未来几十年内实现氢能在交通和电力领域的大规模应用。
综上所述，美国在氢能发展上的特点主要为：在政府的战略引导下，科研机构和跨国企业联合推动技术革新，以及地方政府在基础设施建设积极参与。该发展模式对于中国在制定氢能发展战略上具有参考意义，特别是在政策激励、科技创新及产业布局等方面，需提炼美国经验，进而推动国内氢能产业链的完善和氢能贸易的发展。
1.2 欧盟氢能发展战略
欧盟作为全球氢能发展的重要推手，其氢能发展战略在国际舞台上具有引领作用。近年来，面对气候变化和能源转型的双重压力，欧盟通过《气候中性的欧洲氢能战略》确立了氢经济的中长期发展目标和重点行动，体现了对于绿色氢能作为未来能源体系关键支柱的高度重视。
在氢能的技术创新方面，欧盟强调了绿氢的制备技术路线，即通过风能和太阳能等可再生能源的水电解技术生产氢气。此外，欧盟还着重发展了氢燃料电池车辆和氢燃料电站的建设，旨在构建以氢为中心的清洁能源系统[3]。特别地，欧盟研究基金会的强力财政支持和科技计划动向，为氢能科技创新提供了稳定的资金保障和策略引导。
在政策层面，欧盟倡议将氢能战略整合到成员国的国家能源计划，以此推动氢能产业的法规和市场框架建设。重点培养氢能产业生态，促进氢能与电力、交通、工业等传统能源部门的结合，实现氢能的跨行业融合和应用。
氢能基础设施的构建是欧盟氢能战略的另一关键环节。欧盟制定了《跨欧洲能源网络（TEN-E）》法案，力求在成员国间建立广泛的氢能输送网络，保证氢气的高效流通，同时加强氢气储存与分配能力的研发，以满足未来氢能的供给与需求平衡。
市场运作机制的完善也是欧盟氢能战略的重点之一。通过财政补助、税收优惠、市场准入政策等一系列市场激励措施，欧盟鼓励企业和研究机构开展氢能技术的研发和商业化应用。同时，设置清晰的氢能价格和贸易体系，确保氢能市场的透明度与公平性。
在国际合作层面，欧盟借助其政策影响力和经济实力，积极推动国际氢能联盟的建设，为打造全球氢能合作平台奠定基础。在与非欧盟国家和地区的合作中，欧盟关注合作伙伴的氢能规划与发展现状，推进双边或多边氢能技术交流和项目合作。
这一系列行动措施，展示了欧盟在构筑清洁能源体系中的战略定位和实践决心，其氢能发展模式具有明确的目标导向、综合性政策支撑、健全的市场驱动机制，并注重国际合作与交流。欧盟的成功实践为中国提供了宝贵的经验和案例。中国可以借鉴欧盟的战略规划方法，加强政策协同和市场机制构建，激励技术创新和产业发展，同时在国际氢能合作中寻求更大的话语权和影响力。
1.3 德国氢能发展模式
德国作为推动氢能技术发展的先行者之一，其氢能战略在全球范围内具有重要的示范效益。德国政府发布的《国家氢能战略》明确提出了到2030年成为氢能技术领域的全球领导者的远大目标[4]。为实现这一目标，德国政府制定了一系列既具有前瞻性又富有实践性的政策工具和财政投入计划，包括大规模降低氢生产成本，推广氢能在交通、工业和居民能源消费中的应用，以及加强国际合作等多个方面。
在降低氢生产成本方面，德国全力支持以绿色电力生产氢气的技术研发，专项资金用以优化电解水制氢技术，进而降低绿色氢气的成本，实现氢能大规模商业化利用的经济学前提。德国联邦政府预计，在持续技术创新与规模效应的驱动下，绿色氢的生产成本有望在2025—2030年降至2~2.5欧元/kg的目标范围。
在应用推广方面，德国着重通过政策引导和市场激励促进氢能在交通运输领域的应用，其中包括对氢燃料电池汽车购置及充电基础设施建设给予补贴和税收优惠。工业领域，特别是钢铁和化学品生产，被视为德国氢能应用的重点方向，政府通过研发资助及合作项目，推动传统能源向氢能转换，促进产业绿色转型。
德国还特别强调了氢能国际合作的重要性，积极推进与澳大利亚、加拿大、摩洛哥等具有可再生能源丰富资源的国家建立氢能伙伴关系，促进技术交流和市场扩张。此外，德国联邦教育研究部和联邦经济能源部也为促进国际科技合作提供资金支持，以强化在氢能技术研发领域的全球竞争力。
综上所述，德国的氢能发展模式通过集成化的政策设计，施以点对点的财政支持和市场化运作，形成了一套既能确保氢能技术突破又逐步推进产业应用的有效机制。在高效组织与协调不同部门资源的基础上，凸显了德国氢能战略的高度系统化和执行力。中国及其他国家在制定本国氢能战略时，可借鉴德国模式，并根据本国具体情况进行适应性调整，以实现氢能产业的高质量发展。
1.4 西班牙氢能发展特点
西班牙在欧洲氢能策略布局中扮演着重要角色，其发展模式具有明显的区域特色和创新导向。西班牙政府高度重视氢能在未来能源体系中的位置，积极推进氢能技术和产业发展，以期达成《2020年国家可再生氢路线图》（National Renewable Hydrogen Roadmap 2020）所设定的目标。西班牙的氢能发展具有以下特点。
第一，在政策层面，西班牙制定了一系列旨在支持氢能技术研发和市场推广的措施。通过设立氢能技术平台（Hydrogen Technology Platform）和氢能研究中心（Center for Hydrogen Research），西班牙集中了自身的科研力量，促进了学术和产业界的交流合作。同时，西班牙还通过财税优惠政策和资金扶持计划，鼓励私营部门参与氢能技术的研究与商业化。
第二，在项目实施方面，西班牙政府专注于氢能基础设施建设，尤其是在氢燃料加氢站建设方面取得了显著进展。结合国家电力基础设施的优势，西班牙力图构建起覆盖全国的氢燃料网络，以便于氢能汽车和其他氢能运输工具的广泛应用。此外，西班牙还积极开展氢能在公共交通和物流运输中的试点项目，力图验证氢能技术的实用性与可靠性[5]。
第三，在技术创新方面，西班牙研究人员在氢能材料科学、催化技术、氢储存及燃料电池的性能提升方面取得诸多突破。西班牙不仅注重研发，更着眼于将实验室成果转化为工业化产品，提高氢能的经济效益和市场竞争力。
第四，在国际合作层面，西班牙活跃于多边氢能合作项目和论坛中，参与欧洲氢能协会（European Hydrogen Association）和国际清洁能源合作计划，如国际可再生能源署（International Renewable Energy Agency, IRENA）的氢能项目。通过这些国际交流与合作平台，西班牙提升了自己在全球氢能领域的影响力，促进了氢能技术的国际标准制定和知识产权的保护。
综上所述，西班牙的氢能发展特点集中体现在政策支持、基础设施建设、技术创新和国际合作4个方面。通过这些措施，西班牙不仅有效推动了氢能产业的本土化进程，同时也为全球范围内的氢能合作与应用提供了宝贵的经验和模式。
1.5 法国氢能发展计划
法国氢能发展计划秉持低碳排放与能源转型的双重理念，旨在通过促进氢能技术的研发和应用推进经济结构的绿色升级。法国政府在《国家氢能战略》中明确提出，到2030年，氢能将成为法国能源体系的重要组成部分，计划投资数十亿欧元用于支持氢能源及其相关技术的发展和产业化。
首先，法国高度重视氢能的研发投入，不断提升氢能产业的技术水平。以“氢能技术研发计划”为例，该计划不仅集中力量攻克氢燃料电池、氢燃料汽车等关键技术，还致力于解决氢的高效存储与运输难题；同时，在解决绿色氢生产的成本与效率问题方面，法国积极推动电解水制氢和太阳能热化学制氢等技术的发展。在法国南部，更有多个绿色氢项目正在实施，以高效利用充足的太阳能资源生产氢气。此外，法国政府与企业联合推出的“法国氢走廊计划”，意于构建贯穿欧洲的氢能供应网络，为氢能的长途运输与跨地区应用提供解决方案。
其次，法国氢能市场化进程加速推进。法国制定了一系列激励措施与财政补贴政策，为氢能及应用设备的生产商和用户提供市场竞争的优势。同时，法国政府还在全国范围内布局建设氢能供应站网络，提升氢能在交通运输领域的普及度[6]。以巴黎为中心的氢动力出租车项目便是一例，其通过建立一套针对氢动力汽车的加氢站网络，大大促进了氢能在公共领域的实际应用。
最后，法国政府通过发挥其在国际事务中的影响力，积极推动国际氢能合作。法国与其他国家及欧洲的其他能源组织合作，共同推进氢能源技术标准和规范的制定，助力氢能贸易和企业之间的国际合作。这不仅有助于氢能技术的国际推广，也为法国本土企业开拓海外市场提供了机遇。
综上所述，法国的氢能发展计划通过政策引导、技术创新和市场激励等手段，积极推动氢能产业的成长；同时通过国际合作与交流，提升氢能技术的全球影响力，力求在未来能源转型与气候变化挑战中发挥关键作用。这些经验对于其他国家特别是中国在规划和推动氢能战略上具有重要的借鉴意义。
1.6 意大利氢能发展重点
意大利作为一个自然资源较为匮乏但工业发达的国家，其能源策略在现代世界环境中展现出典型的进口依赖型特征。在氢能作为未来清洁能源解决方案逐渐受到全球重视的背景下，意大利积极部署氢能源策略，意图降低能源进口依赖性，增强能源自主可控能力[7]。意大利氢能发展的目的在于实现能源结构的根本转型与升级。在政策设计方面，意大利制定了一系列支持氢能发展的激励措施，包括科研资助、税收优惠和财政补贴等。
意大利在制定氢能战略时，高度重视与当地制造业、能源公司和研究机构的紧密合作。以汽车产业为例，意大利不仅推动本国车辆制造商研发氢燃料电池汽车，而且积极参与国际氢燃料电池汽车发展联盟，寻求技术共享和合作开发。此外，意大利政府还着眼于氢气生产的多元化，在储存和运输技术上进行投资研发，尤其强调绿氢的生产，进一步实现能源的清洁转型。
在氢能基础设施建设方面，意大利正致力于建立起一个全国范围的氢气加注站网络，这将为氢能汽车的普及奠定基础。政府与私营部门的合作模式在这一过程中发挥了重要作用，共同提供资金支持基础设施项目。与此同时，氢能的研究和应用也正在向工业领域渗透，如钢铁制造、化学品生产等高能耗行业，均在考虑采用氢能源以减少温室气体排放。
此外，意大利政府在氢能的国际合作项目中也扮演着活跃的角色。通过加强与欧盟其他国家的合作，意大利旨在推动建立一个统一的欧洲氢能市场和政策框架，以期促进氢能技术的研发和商业化进程。意大利还充分认识到在全球氢能产业链中占据有利地位的重要性，因此向包括北非在内的地中海地区拓展氢能合作，利用其地理位置优势，打造氢能产业链的国际枢纽。
在分析意大利氢能发展战略的过程中，可以看到其对创新的重视、对清洁能源转型的决心，以及对国际合作的开放态度。意大利力图通过政策支持和市场激励，将氢能作为推动国内能源转型的战略资源，同时为全球从化石能源向清洁能源过渡提供可行的案例与经验。这些做法对于中国氢能策略的制定提供了重要的借鉴意义，提醒需要在政策制定、技术研发和国际合作等多个维度上进行全方位考量和布局。
1.7 日本氢能发展战略
日本氢能发展战略包括了多个层面，首要是建立一个稳定供应氢能的基础设施网络。2020年，日本政府推出绿色增长战略，为2030年实现碳中和目标明确了路径。基于这一战略，日本政府启动建设具有国际竞争力的供应链，旨在实现氢能的广泛应用。具体而言，日本政府出台了一系列政策，鼓励私营企业投资研发，并协调产学研三者间的合作，推动氢能技术的革新与商业化。
在日本氢能战略的推进中，政府不仅强调了氢能在陆上交通工具（如氢燃料电池汽车和公交车）中的应用，还计划将氢能扩展至航空和海洋运输领域。为此，日本积极与国内外的企业组建合作关系，如与澳大利亚合作开发液态氢输运技术，确保氢能在全球供应链中的安全稳定运输。
日本政府所提倡的“氢社会”概念，在国内引起了广泛关注。日本政府预计，到2050年，氢能将成为国内重要的次级能源来源之一。为了支持这一愿景，日本政府投入巨资用于氢能研发，并通过国家级示范项目，如福岛可再生能源与氢能供应链示范项目，来验证氢能技术的可行性与经济性。
进一步地，日本政府注意到在国际市场中拓展氢能合作的必要性。日本试图通过与加拿大、挪威等国家的合作，引导形成一个全球性的氢能市场，并协助制定国际氢能标准，增强日本在全球氢能产业链中的影响力。
此外，日本的氢能战略还包括对现行法规体系的修订，以适应氢能技术商业化的需求，同时通过教育提高公众对氢能潜力的认知，鼓励氢能消费的社会接受度。
总体来看，日本政府为推动氢能作为新能源选项所采取的一系列策略，展现出了坚定的决心。这些综合性措施不仅加强了氢能产业内部的协同，还有效提升了日本在国际氢能合作与交易中的竞争力和地位。尽管氢能的广泛应用仍面临技术、成本和基础设施等挑战，但日本的氢能发展战略已为解决这些问题提供了明确方向，并有望在未来几十年内实现氢能在能源结构中的重要作用。
1.8 韩国氢能发展计划
在这个过程中，韩国致力于提升氢能资源的供给能力和成本效益，将建造大规模的液氢生产基地，并通过加强液氢储存和运输设施来优化氢能供应网络。此外，韩国政府还涉足了氢能源的分布式生产模型研究，试图将再生能源与氢能生产紧密结合，以实现低碳排放的生产过程。
与此同时，韩国并没有忽视氢能科技的研发工作。通过与国内外科研院所、企业的合作，在燃料电池、储氢材料、氢能转换技术等领域进行深入研究，韩国在全球氢能科技发展中始终位居前沿。为了加速氢能应用技术产业化，韩国政府投入巨资支持氢燃料电池车和氢能基础设施的商业模式创新及市场应用。
在实施氢能政策方面，韩国采取分类指导和差别化激励政策，确保政策的有效性和针对性。政府不但提供资金支持和税收优惠，还通过立法保障氢能产业的健康发展，如通过《促进氢经济和氢安全管理法》等立法工作，确立氢能源的安全、高效利用。
然而，韩国氢能发展计划同样面临着挑战，包括氢能商业模式的打磨、氢能转换效率的提升、氢能源成本的降低及国际合作伙伴的寻觅。为了克服这些难题，韩国不断调整和完善政策，与国际社会加强交流与协作，形成具有国际竞争力的氢能产业链。韩国稳步推进与各国在氢能领域的合作关系，为氢能产业的全球化布局奠定了坚实的基础。
总体来说，韩国的氢能发展计划整合了政策支持、技术研发及产业链构建等多方面资源，形成了系统的发展模式。其丰富的政策经验和先进的技术理念，对于中国在氢能产业发展中的顶层设计和国际合作都具有一定的借鉴意义。韩国在氢能源发展的坚实步伐为亚洲区域内乃至全球氢能发展趋势提供了鲜明的范本。
2 国际氢能合作的关键问题分析
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2.1 国际氢能贸易的作用与挑战
在氢能作为新一代清洁能源的全球化发展进程中，国际氢能贸易扮演着日益关键的角色。然而，氢能贸易的推进不仅为各国提供了实现碳中和目标的新途径，也凸显了其在油气市场中所面临的新挑战。在目前全球能源格局转型的大背景下，通过深入分析国际氢能贸易的动态发展，能够更清晰地认识到其重要性及面临的复杂挑战。
随着技术的进步，水电解、光催化和天然气裂解等制氢方法在氢气生产中显示出差异化的优势。国际上，尤其是在美国和欧洲，区域性氢能基础设施的构建对于降低氢气生产成本与交易环节的物流成本发挥了至关重要的作用。例如，荷兰鹿特丹港的大规模氢能基地，不仅服务当地需求，更是通过船运和管线，向欧洲其他地区提供了氢能产品。
然而，在推广国际氢能贸易的过程中也面临不容忽视的挑战。首先，氢能储存和运输技术仍处于不断发展状态，液化氢、压缩氢和以金属氢化物为载体的储运方式有待优化，尤其是在安全性和成本效益方面需要更多的技术突破。其次，目前缺乏全球统一的氢能贸易标准体系，覆盖生产、储存、运输、使用等全链条的国际认证和标准亟待制定，以确保不同国家和地区在氢能贸易过程中能够实现技术和服务的互通有无。
在全球应对气候变化、推动社会经济结构转型发展的背景下，国际氢能贸易日益成为国家能源战略和国际合作的重要组成部分。研究并解决这一领域的挑战，不仅有助于推动氢能源在全球范围内的有效流动，增强各国之间在氢能领域的协作能力，还将对提高全球能源利用效率、实现温室气体排放目标起到至关重要的作用。因此，各国政府及国际组织需要携手合作，加强技术研发，完善国际合作机制，共同推进氢能在全球的可持续发展。
2.2 氢能科技合作的模式与前景
在全球气候变化与能源危机的双重压力下，氢能技术合作成为国际能源战略中的重要组成部分。氢能作为一种高效、清洁、来源广泛的二级能源，在储能、电力、运输等多个领域拥有广泛的应用前景。科技合作则是加速氢能技术发展与应用落地的关键力量，不同国家和区域通过科技合作加强了氢能领域的技术创新与产业化进程。
国际氢能科技合作主要表现为跨国研究团队合作、政府间协议、企业跨境联合研发等多样化模式。例如，欧盟通过启动氢能联盟（European Hydrogen Alliance）的方式，鼓励会员国间的技术资源共享与研发合作，旨在2024年前在欧洲投产至少40 GW的可再生氢能产能。跨国公司则通过战略联盟，如日产自动车株式会社（Nissan Motor Co., Ltd）、雷诺汽车公司（Renault S. A.）与三菱汽车公司（Mitsubishi Motors）合作，共同研发氢燃料电池车辆和相关技术，以协同推进技术标准的制定，降低研发成本，提升市场竞争力。
同时，氢能科技合作的发展也须面对诸多挑战，其中技术共享与知识产权保护的矛盾是尤为突出的问题[13]。氢能技术涉及的研发投入巨大，而如何确保合作双方利益平衡、避免关键技术流失，成为合作过程中需谨慎处理的问题。此外，不同国家间的政策法规、市场准入等方面存在的异同，同样是影响氢能科技合作深入发展的重要因素。
从国际合作的现状与趋势来看，氢能科技合作呈现出多元化与深化发展的双重特点。未来氢能科技合作的前景广阔，将进一步为氢能经济的增长提供强大推动力。国际技术交流与标准化合作将有助于公平开放的技术市场环境构建，也有利于推动氢能技术在全球范围内的合理布局与可持续发展。在此背景下，国内企业与研究机构需积极参与国际合作，掌握核心技术，提升中国在全球氢能产业链中的话语权和竞争力。
2.3 地缘政治的影响
地缘政治在氢能国际合作的进程中扮演了不可忽视的角色。不同国家和地区出于自身能源安全和经济发展的考虑，推动着氢能战略实施，构筑了复杂的国际合作与竞争图景。实际上，国际力量的博弈直接影响氢能技术标准的制定、产业链的布局，以及相关产品和服务的全球贸易。
当前氢能合作的格局正逐步演变，发达国家通过高水平的研发投入占据产业链的高端，同时积极推动氢能国际合作规则的制定，以巩固其技术优势和市场主导地位。以欧盟为例，其氢能发展战略不仅关注内部市场的整合和规模化生产，也十分重视与非洲如摩洛哥、阿尔及利亚、埃及等可再生能源资源丰富国家的合作，以保障原材料供应链的稳定性。美国则侧重于通过政策驱动和财政激励，加速氢能基础设施建设和相关技术的产业化进程，同时通过全球能源合作平台，推广其氢能技术和服务的国际标准。
亚洲国家在氢能战略实施中体现了差异化的策略。日本依托其在氢燃料电池车及相关核心技术上的研发实力，推进以氢能为中心的社会能源结构转型。韩国则在政府的推动下，设立了全面的氢能经济路线图，旨在建立起从技术研发到产业化应用各个环节的完整产业链。这样的国家间合作与竞争，推动了氢产业技术的迭代更新，也加剧了国际市场的竞争压力。
地缘政治不仅影响国际氢能科技合作的策略和方向，也对产业布局和资源获取产生深远影响。氢能源的开发和利用对于原材料的依赖性，如蓝氢需利用化石能源和碳捕集、利用与封存（Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS）技术，而绿氢则需大量清洁电力等。这些原材料和能源的分布与掌控权成为了各国所关注的焦点。在全球能源转型的大背景下，氢能的战略意义不仅是技术和经济层面的，更是战略资源和国际话语权的体现。因此，未来氢能国际合作的进程中，地缘政治的因素将以复杂多变的形式存在。这需要中国在制定氢能战略时，不仅要考虑技术和市场的因素，更要重视在国际政治经济格局中的定位和角色。
综上所述，地缘政治因素对国际能源合作中氢能的发展起到了重要的推动和制约作用。对中国而言，正确处理和利用地缘政治因素，积极参与国际合作的同时，守住能源安全的底线，对于实现具有国际竞争力的氢能产业具有至关重要的意义。
2.4 国际氢能组织的发展与意义
2.4.1 主要的国际氢能组织和机构
为推动国际氢能合作，促进全球氢能产业发展和进步，自20世纪以来，全球成立了许多氢能组织和机构，主要组织如下。
国际氢能协会（International Association for Hydrogen Energy, IAHE），于1974年在美国迈阿密成立，致力于使氢能成为世界能源的主要形式，确保全人类拥有足够清洁能源。IAHE是一个非营利性的全球氢能最高级别学术组织，成员来自奥地利、玻利维亚、巴西、加拿大、中国、埃及、芬兰、法国等78个国家和地区，企业代表包括TÜV南德意志集团、舍弗勒集团等全球知名企业，这些企业在氢能相关产业活动中发挥着重要作用。除了企业和国家，还包括氢能领域的科学家、工程师等个人成员，他们共同推动氢能技术的发展和应用。IAHE的成员构成体现了其在全球氢能领域的广泛影响力和合作网络，这些成员通过协会的平台进行情报交流、系统研究，共同推动氢能技术的创新和应用，为全球能源转型和绿色发展贡献力量。
国际氢能委员会（Hydrogen Council），于2017年在达沃斯世界经济论坛上成立，是一个全球性的国际组织，致力于推动氢能技术的产业化发展。该组织由来自能源、交通和工业领域的88家领先企业组成。自成立至今，国际氢能委员会发布了全球首份氢能源未来发展趋势调查报告，预测2050年氢能源消耗量大约占能源消耗总量的20%。国际氢能委员会还定期发布《氢能洞察》报告，回顾氢能行业的发展历程，探讨最新趋势和重大发展。2024年发布的最新报告指出，全球氢能项目数量快速增长，投资额大幅增加。该组织的目标在于推动氢能技术向产业化、大众化方向发展，助力全球能源结构转型和碳中和目标的实现。国际氢能委员会在推动全球氢能产业发展方面发挥着重要作用，为氢能技术的创新和应用提供了有力支持。
国际氢能经济和燃料电池伙伴计划（International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy, IPHE），于2003年成立，是一个由18个国家和欧盟共同发起的国际合作组织，旨在推动氢能经济和燃料电池技术的研发与应用，促进全球能源转型和环境保护。IPHE目前拥有多个成员国，涵盖全球多个地区和行业，包括政府、企业、研究机构等。IPHE定期召开指导委员会会议及国际论坛，分享最新研究成果，探讨产业发展趋势，加强国际合作。推动氢能燃料电池技术在交通、工业等领域的应用。IPHE在全球氢能经济和燃料电池领域具有重要影响力，为推动氢能技术的发展和应用作出了积极贡献，为全球氢能产业的快速发展提供了有力支持。
国际氢能燃料电池协会（International Hydrogen Fuel Cell Association, IHFCA），由中国汽车工程学会、清华大学等全球知名企业和组织发起，于2022年7月正式注册成立，总部位于北京。成员来自17个国家和地区，包括企业、科研机构和行业组织等共计102家，其中国际机构占比近40%。IHFCA的宗旨是推动全球氢能与燃料电池技术发展与广泛应用，助力实现全球碳中和目标；主要任务在于搭建国际学术交流与合作平台，推动政策、标准规则研究和制定，开展系统宣传和科普活动等。IHFCA成立以来，国际化水平持续提升，行业影响力显著增强，成为全球氢能与燃料电池产业发展的推动者。
2.4.2 中国参与国际氢能组织的意义
中国参加氢能国际组织的必要性主要体现在以下4个方面。
（1）推动国际合作。氢能作为未来能源的重要组成部分，其全球普及需要各国共同努力。中国通过参加氢能国际组织，可以加强与其他国家在氢能技术、标准、市场等方面的合作，共同推动氢能产业的发展。
（2）提升国际影响力。参与氢能国际组织，有助于中国在国际氢能领域发挥更积极的作用，提升中国在全球氢能产业中的话语权和影响力。
（3）促进技术创新。国际组织往往汇聚了全球顶尖的氢能技术和专家资源。中国通过参与这些组织，可以及时了解国际氢能技术的最新动态，促进国内氢能技术的创新和发展。
（4）拓展市场机会。氢能国际组织为成员国提供了广阔的市场合作平台。中国可以通过这些组织，拓展海外市场，寻求国际合作机会，推动氢能产品的出口和应用。
综上所述，中国参加氢能国际组织对于推动氢能产业发展、提升国际影响力、促进技术创新和拓展市场机会具有重要意义。
2.5 国际氢能的标准与规范
2.5.1 现有的氢能国际标准与法规概述
国际氢能标准的制定是在全球能源挑战、技术发展与利用、氢能标准的国际话语权争夺及国际合作与协调的背景下进行的。主要的国际氢能标准制定组织如下。
国际标准化组织（International Organization for Standardization, ISO），其下属的ISO/TC 197氢能技术委员会是专门负责氢能技术领域标准工作的技术组织，业务范围涵盖氢能的制备、储存、运输、检测、应用等方面。ISO/TC 197现有多个成员国，包括中国、日本、美国、德国等，并设有多个A类组织（指与该委员会保持紧密联系，并在氢能技术领域具有重要影响力和参与度的组织，包括政府机构、行业协会、科研机构等），如国际氢能燃料电池协会等。现有参与成员国30个和观察员成员国14个，涵盖全球多个国家和地区。
国际电工委员会（International Electrotechnical Commission, IEC），虽然未直接设立IEC的氢能技术委员会，但IEC在燃料电池技术方面也有相关标准制定工作，如IEC TC105燃料电池技术委员会。
在标准制定方面，ISO已发布64项氢能相关标准，涵盖氢安全、制氢、储氢、加氢站及应用（如氢燃料电池汽车）等领域。IEC关注燃料电池技术，已发布25项相关国际标准，主要涉及电器附件及基础设施。另外，美国、欧盟、韩国、日本等氢能产业先发国家和地区均设有标准化组织或协会，发布氢能标准总数超过260项。这些国际标准的制定和实施，有助于确保氢能技术的安全性、可靠性和环保性，促进全球氢能产业的健康发展。例如，ISO 14687关于氢燃料产品的规范，IEC 62282关于燃料电池技术的系列标准等，都对氢能产业的健康发展提供了有力支持。
同时，这些标准委员会通过国际氢能合作组织、国际氢能合作项目和联合国世界车辆法规协调论坛等渠道，推动氢能国际标准的制定和协调。
2.5.2 氢能国际标准在中国的发展
3 对中国的启示与对策建议
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对于中国而言，需依照自身的资源禀赋和产业条件，推动国内氢能产业的快速健康发展。首要任务是确立氢能在国民经济发展中的战略地位，将其定义为国家能源战略的重要组成部分，并从国家层面完善相关的规划和制度建设。这需要在现有顶层设计的框架下，细化中长期发展目标、阶段性任务及技术路径，形成政府、产业、研究及社会多方共同参与的氢能发展生态。同时，强化核心技术研发和创新，政府应加大对氢能核心技术研发的支持，包括氢制备、存储、运输和应用等环节。通过财政补贴、税收优惠等措施激励企业投入研发，建立健全技术创新体系，促进科研成果转化。根据国际经验，建议在已有基础上继续设立专项的氢能科技计划，聚焦氢能材料、关键零部件、系统集成等方面的技术开发，并鼓励跨学科、跨行业的合作模式。
在产业政策层面，应采取多元化手段推进氢能产业链的成熟发展。此过程中，解决产业链各环节间的技术对接和产业协同至关重要。建议类比技术研发，设立有关氢能发展政策工具研究的专项计划，聚焦政策难点进行突破。例如，对接部分重点省份、城市试点氢能产业发展项目，并结合地方实际情况，推动氢能汽车、氢能发电等关键领域补链强链。此外，还应鼓励标准化建设，提高产业发展水平。
在国际合作方面，中国应主动参与全球氢能合作体系，加强与国际先进氢能企业和机构的合作交流，借鉴国外成熟的技术经验。同时，必须重视与发展中国家的合作，要积极利用“一带一路”倡议，推动与非洲、拉丁美洲等发展中国家的氢能产业合作。在全球氢能合作的框架下，中国可以与参与国进行资源共享、市场互联互通、资金融通和人才交流，共同建设国际氢能市场，实现共赢。
为了应对由地缘政治引发的潜在风险，中国必须确保氢能的供应链安全与多元化。在供应端，通过国内外多元化的氢制取渠道和国际合作，降低对特定氢供应地区的依赖。在需求端，加强氢能应用技术的自主可控，减少对进口技术的依赖，并在策略上优先考虑国内市场的稳定发展。
上述对策建议有望为中国氢能发展提供有益的参考和启示，有助于缓解气候变化问题，促进能源结构的转型，从而为中国实现“碳达峰与碳中和”（简称“双碳”）目标作出贡献。此外，这也将为国内企业带来新的增长机遇，激发市场活力，构筑中国氢能产业的国际竞争优势，并有助于树立中国负责任大国的形象。
4 结束语
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各国的氢能发展战略反映了气候政策、能源结构和经济发展需求的多样性。当前，氢能供应链的建设，尤其是其产业链的完善和国际氢能市场的逐步形成，已经成为氢能发展的关键路径。这一过程涉及技术创新、资本投入、政策支持和国际合作等多个方面。国际合作方面的挑战尤为突出，其涉及的问题不仅是技术标准和交易规则的匹配，更包括国与国之间在政治、经济乃至文化上的差异处理。氢能的产业链跨越了能源生产、储存、运输、应用等多个环节，因此，综合性的国际合作机制显得尤为重要。随着全球氢能市场的发展与成熟，应重视地缘政治因素带来的潜在影响，包括能源安全、市场准入、资源分配等。中国在制定氢能政策时，应兼顾国内外市场与技术发展趋势，强调研发投入与创新体系的建设，同时积极参与国际氢能合作，加强与各国的交流与协调，力图在保障国家利益的同时，推动全球氢能产业链的高质量发展。
基金
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- 国家自然科学基金(72140003)
文献
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2024年第3卷第4期
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文章信息
doi: 10.3981/j.issn.2097-0781.2024.04.011
- 接收时间：2024-10-10
- 出版时间：2024-12-20
- 发布时间：2024-12-24
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表12种不同金属材料的力学参数
| 科 Family | 属数 Number of genus | 种数 Number of species | 占总种数比例 Percentage of total species (%) | 属 Genus | 种数 Number of species | 占总种数比例 Percentage of total species (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 鹅膏菌科Amanitaceae | 2 | 11 | 5.26 | 鹅膏菌属 Amanita | 10 | 4.78 |
| 小菇科 Mycenaceae | 2 | 12 | 5.74 | 丝盖伞属 Inocybe | 5 | 2.39 |
| 多孔菌科 Polyporaceae | 8 | 14 | 6.70 | 蜡蘑属 Laccaria | 5 | 2.39 |
| 红菇科 Russulaceae | 3 | 23 | 11.00 | 小皮伞属 Marasmius | 6 | 2.87 |
| 小菇属 Mycena | 11 | 5.26 | ||||
| 光柄菇属 Pluteus | 5 | 2.39 | ||||
| 红菇属 Russula | 17 | 8.13 | ||||
| 栓菌属 Trametes | 5 | 2.39 |
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