縱觀全球能源發展史，能源品種演變呈現出從固態-液態-氣態、由高碳向低碳演變的特征。相比傳統化石能源，氫能具備來源廣、能量密度高、環保效果好和用途廣的優勢，有望成為保障能源安全、緩解氣候變化的未來能源，正被世界各國納入能源戰略版圖。

1、國際社會布局氫能的戰略出發點

全球對“未來能源”的探索在上世紀70年代石油危機后進入了“快車道”，氫能成為國際社會公認的“未來能源”之一，各國在不同的戰略目標指導下形成了差異化的氫能發展路線。日本以突破本土能源稟賦、實現能源獨立為導向，提出建設氫能社會，下游應用場景豐富，形成了自上而下、以政府為主導的發展路線。美國以培育氫能經濟為導向，形成了自下而上、以培育市場為導向的發展路線。歐盟作為發展低碳能源的領頭區域，堅持以發展可再生能源為導向，形成了基于可再生能源制氫的技術路線。整體而言，能源資源競爭和汽車產業競爭是各國布局氫能的兩個出發點。

1.1從能源資源角度出發

氫能是各國爭相搶占的“未來能源”之一，是實現各類能源轉換的“樞紐”，可以實現不同能源品種向各類終端的傳輸，是增加未來低碳能源網絡靈活性的重要抓手。前端，氫是自然界最普遍存在的元素，氫氣可取自水、天然氣、化工廢氣、丙烷、甲醇等，原料來源極廣。末端，燃料電池為氫能提供了儲能載體，能夠與熱、電末端網絡有效銜接，可以解決能源供需配置上的時空矛盾。由此，以氫能為中介的能源系統具備充足的“安全墊”，有望打破傳統化石能源的剛性供給。

其次，氫是有望實現“零碳排放”的未來能源，末端排放僅產生水，環保性好，是“純綠”能源。再者，氫燃料的熱值高，同等質量能量密度下的熱值僅次于核燃料，達142351kJ/kg，大約是汽油熱值的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍，但能量密度優勢的發揮仍有賴于應用場景的拓展和電堆技術的突破。四則氫能的安全底線有支撐。由于氫氣較輕，會以20m/s的速度在空氣中快速逸散，雖然氫氣易燃、爆炸極限寬等，但仍是最不容易形成可爆炸氣霧的燃料。

1.2從汽車產業角度出發

隨著燃油車退出趨勢加速，在氫燃料電池汽車和電動車的“路線之爭”尚未明朗的背景下，率先搶占新能源汽車的技術高地對各國未來汽車產業的發展意義重大。相比電動車，在現有技術條件下氫燃料電池汽車具備以下三點相對優勢。

首先，受制于電池自重，鋰電池快充也需40min才可達到80%的電量，而氫燃料電池汽車的加氫時間在3~5min，相比電動車充電時間，氫燃料電池汽車加氫時間更短。其次，燃料電池能量密度高，在大載重、中長距離場景中優勢明顯。再者，電動車在低溫環境下容易出現電阻變大、工作效率變低、低溫老化等問題，而用于氫燃料電池汽車的質子交換膜電池不僅可以在低溫環境正常運行，而且更容易實現車內取暖。

2、國際社會布局氫能的戰略選擇

2.1日本：立足于打破資源稟賦約束，著力構建多元化的氫能供給體系

日本能源對外依存度高、發展氫能的戰略出發點明確、訴求強烈。以突破本土能源稟賦、破除對化石能源的依賴、提高能源自給率、實現能源獨立為導向，日本提出要建設氫能社會，形成了自上而下、以政府為主導的發展路線。日本在2014年提出“氫能和燃料電池戰略路線圖”，隨后相繼出臺了《氫燃料發電研究報告》《零碳氫燃料研究報告》，形成了日本氫能戰略的主要內容，將氫能作為保障能源安全和應對全球變暖議題的一張“王牌”。

日本的氫能發展路線圖包含三個階段：第一步到2025年，重點是擴大燃料電池市場，包括家用燃料電池和交通運輸兩大領域；第二步到2030年，重點是實現氫燃料發電，以及建立大規模氫能供給體系；第三步是從2040年開始，要全面建成零排放的制氫、儲氫、運氫的氫燃料供給體系。

供給端，上游供給體系構建路線明確，目前初步形成了制氫“兩條腿”走路、運氫多元化展開的路線。日本氫氣供應體系有國際、國內兩個層面上的支撐，國內主要依靠可再生能源制氫，目前已建成了全球最大的可再生能源電解制氫項目FH2R。國際供氫主要有四個渠道，各個渠道的制氫工藝、儲運方式各異：一是與澳大利亞合作開發褐煤制氫項目，以液態船運方式運輸到日本；二是與文萊合作開發天然氣重整制氫項目，以有機液體為載體將氫氣運輸到日本；三是與挪威合作開發水力發電制氫項目，擬以低溫液化的方式將液態氫海運至日本；四是與新西蘭合作的地熱制氫項目。

需求端，下游應用場景豐富，氫能在家用燃料電池、燃料電池汽車領域的推廣尤為亮眼，在不同細分領域上培育出了諸如豐田、松下、本田、愛信等龍頭企業。在家用燃料電池領域上，ENE-FARM是日本大力推廣的家用燃料電池系統，從2009年開始由松下、東芝、愛信等廠商研發生產，由東京燃氣和大阪燃氣等燃氣公司向用戶銷售，2009-2019年間，ENE-FARM系統累計銷售30萬套，每套政府補貼由最初的8.9萬元逐年下降直至取消。在車用燃料電池領域上，豐田mirai是氫燃料電池乘用車的領頭羊，目前續航里程達到了約850km、最大功率達到了134kW。

2.2美國：立足于推動氫能經濟，固定式電池和重卡領域發展領先

美國將油氣視作其參與國際關系的重要籌碼，短時間內仍會守住傳統能源的壓艙石，布局氫能則更多是從參與產業競爭角度出發、著力從市場開拓角度發力。

立足于構建氫能經濟，美國較先提出“氫經濟”，早在2002年即頒布“國家氫能發展路線圖”，將氫能發展分為了四個階段：

第一階段是開發階段，包括降低燃料電池成本、開發固體儲氫裝置、天然氣繼續作為制氫主要原料、開發氫內燃機、批量生產燃料電池汽車、在建筑物中增加燃料電池供熱供能試驗、繼續開發便攜式氫燃料電池；

第二階段是市場過渡階段，政府將在市場過渡階段發揮重要作用，比如政府或公共部門將成為氫能的“第一用戶”，公共交通、消防等將采用基于氫燃料電池的分布式儲能，車輛、艦艇、飛機等軍事設備也將逐漸運用氫能系統；

第三階段是市場和基礎設施擴張階段，氫能將從局部向整體推廣，國家政策將以支撐氫能市場化推廣為出發點；第四階段是氫經濟時代，即氫能全面取代化石能源成為居于主導地位的終端能源，個人氫能交通市場將自發形成。

以發展氫經濟為導向，美國率先在經濟可行性較高的領域獲得了突破。

一是依托美國國內天然氣價格低廉的優勢，以天然氣重整氣為原料的固定式燃料電池已經在數據中心、樓宇供電領域應用多年，并培育出了Bloomenergy、UTCPower等固定式領域的龍頭企業。

二是在連續作業、大載重的物流貨運領域，氫燃料電池汽車燃料加注時間短、可以減少停機時間、提高經濟效益。因此，與日本大力推廣氫燃料電池乘用車不同，美國在燃料電池商用車產業積累了豐富的經驗，其中，PlugPower在全球燃料電池叉車市場的市占率居于首位，以尼古拉為首的重卡企業也開始布局氫燃料電池領域。

2.3歐盟：立足于實現低碳發展，大力發展可再生能源制氫

歐盟歷來是低碳發展上的領跑者，因而也將氫能視作其低碳發展的抓手之一。立足于提高可再生能源比例、降低交通領域溫室氣體排放、推動能源轉型，歐盟在2003年發布了“氫發展構想報告和行動計劃”，計劃在4年內投資20億美元，規劃到2030年使氫能源汽車的比例達到15%。

歐盟的氫能技術路線圖將氫能發展分為了三個階段：

第一階段規劃到2010年，重點任務是通過電解水制氫提高可再生能源發電的比例，通過項目示范運營實現氫能和燃料電池的初級市場應用、制氫基礎設施的早期開發、解決關鍵技術瓶頸；

第二階段規劃到2020年，重點內容包括完善可再生能源制氫系統、具有價格競爭力的氫燃料電池汽車進入家庭、建設分布式燃料電池供電站；

第三階段規劃到2050年，重點任務包括實現大規模可再生能源和先進核能制氫、擴大氫能分配網絡、將30%的加油站改成加氫站、氫能經濟基本取代傳統化石能源經濟。

以實現溫室氣體減排為引領，歐盟各國的氫能利用在以下兩個場景上取得了亮眼成績。

一是電轉氣項目：為了解決可再生能源消納問題，德國、丹麥、英國等國家先行先試了powertogas項目，利用風能、光伏發電的剩余電力制氫，再將氫氣用于與天然氣進行摻混、直接發電和供熱等。

二是燃料電池公交和列車：交通領域是對歐盟降低溫室氣體排放貢獻較大的領域之一，為了降低交通碳排放，歐盟多個國家在公用交通領域氫能利用上實現了突破，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，德國率先在列車領域應用了氫能。

3、結論

在全球能源供需格局走向寬松、氫能發展技術路線不確定的背景下，我國應理性看待氫能發展。一方面，氫能是綠色能源的終極形式之一，是增強未來能源系統靈活性的重要介質，不能放棄推進氫能技術的研發。另一方面，規模化推廣氫能仍有賴于儲運技術、應用場景、商業模式的突破，不應盲目跟風，要避免重蹈可再生能源無序發展的覆轍。

1）不同的戰略目標對產業的引導作用大相徑庭，應盡早定下戰略基

對于我國而言，以消化可再生能源、解決“三棄”問題為目標，則應大力突破電解水制氫的效率和成本問題，重點采用分布式形式利用氫能，避免大規模集中式建設；以提高能源自給率、保障能源安全為目標，則應大力發展大規模集中式的化石能源制氫，突破儲能系統的關鍵技術；以增強技術儲備、趕超能源技術為目標，則應突破電堆等關鍵零部件技術，提高氫能系統裝備的國產化率，重點采用示范形式運營相關項目。

2）在要素無法自由流動的能源市場，應從資源稟賦實際出發，不能對灰氫、藍氫“一刀切”不同區域需要結合自身的資源稟賦和下游需求，統籌布局氫能發展。

如，西北地區擁有豐富的風光資源，但下游需求有限，可考慮重點發展可再生能源制氫、氫燃料電池儲能的發展路線，山東、上海擁有豐富的副產氫資源，則可在短期內重點發展副產氫提純的技術路線。不同區域的灰氫、藍氫清潔程度不一，不應過度追捧電解氫、扼殺工業副產氫。如，對于化石能源發電占比較高的區域，電解氫的清潔程度不一定比工業副產氫高，而對于伴生CO2有具體用途的部分上海化工園區副產氫，其清潔用途反而有望超過電解氫。