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目前，世界各國正在加快氫能產業發展，初步形成了以德國為代表的“深度減碳重要工具”模式、以日本為代表的“新興產業制高點”模式、以美國為代表的“中長期戰略技術儲備”模式、以澳大利亞為代表的“資源出口創新增長點”模式。我國在推進氫能產業高質量發展的過程中，要充分借鑒國際經驗，進一步明確初衷和使命、目標與路徑，以推進能源革命為出發點，構建“大氫能”應用場景，全面推進氫能產業技術與市場、供需協調發展。
氫能作為一種二次能源，具有來源廣泛、適應大規模儲能、應用廣泛、能量密度高等優點。隨著氫能產業的興起，世界迎來了氫能社會的發展熱潮。歐盟、日本、美國、澳大利亞、韓國等經濟體和國家均出臺了相關政策，將氫能產業的發展提升到國家（地區）戰略高度，一批重大項目相繼啟動，全球氫能產業市場格局進一步擴大。
對中國來說，加快氫能產業的發展也具有現實和緊迫的意義。具體來說，氫能產業的發展是優化能源結構、促進能源轉型、確保國家能源安全的戰略選擇，是促進節能減排、應對全球氣候變化、實現綠色發展的重要途徑，是先進產業布局，推動傳統產業轉型升級，培育新的經濟發展動力，促進優質經濟發展的關鍵舉措。
2019年是中國氫能發展創新的一年。“理想照進現實”的特點明顯——戰略共識基本形成，探索步伐加快，先進理念、技術和模式層出不窮。30多個地方政府發布了氫能產業發展規劃/實施計劃/行動計劃。相關“氫能產業園”、“氫能小鎮”、“氫谷”項目總投資多達數千億元，氫燃料電池汽車規劃推廣10多萬輛，加氫站建設規劃500多座。
在加快氫能產業發展的過程中，我國需要廣泛參考國際經驗。我們認為，對國際經驗的研究不僅停留在政策、措施和行動的簡單總結和歸納上，還要深入分析氫能發展背后的初衷、動機、利益格局。在充分了解各國資源稟賦、產業基礎、現實需求等因素的基礎上，找出發展方向、目標、路徑、模式與政策措施的邏輯關系。換句話說，不僅要看“做了什么”，還要研究“為什么做”、“做了有什么好處”等深層次問題。
從不同國家發展氫能產業的出發點、側重點和著力點來看，世界各國的實踐大致可以概括為四種類型。本文稱之為四種典型模式，即德國模式（法國、英國、荷蘭等國家做法類似），氫能作為新興產業的制高點的日本模式（韓國做法類似）；把氫能作為中長期戰略技術儲備的美國模式（加拿大做法類似）以及把氫能作為資源出口創匯新增長點的澳大利亞模式（新西蘭、俄羅斯等國家做法類似）。
德國模式：促進深度脫碳，促進能源轉型
近年來，德國的能源轉型暴露出越來越多的問題。首先，隨著可再生能源裝機容量和發電量的穩步提高，電力系統穩定性的維護已成為首要挑戰。2019年，德國部分地區發生了電力供應中斷事故，暴露了儲能和調度能力不足的短板。其次，為了提高電力系統的供應能力，德國增加了天然氣發電，但需要從俄羅斯等國家進口更多的天然氣，這導致了能源對外依賴的提升。最后，能源轉型導致能源價格上漲，能源轉型面臨越來越多的爭議。與能源轉型相同的問題是碳減排的進展不如預期。
德國政府提出了2030年比1990年減排55%的中期目標和2050年碳中和的長期目標。然而，自2015年以來，碳排放量一直在上升，2018年在暖冬的幫助下實現了下降。傳統減排路徑的邊際效益正在下降，迫切需要開辟新的途徑，挖掘更多的減碳潛力。
氫能的發展有助于大規模消納可再生能源，實現“難以減排領域”的深度脫碳。電解水制氫技術發展迅速，規模提高，響應能力增強，成本降低，有望成為大規模消納可再生能源的重要手段。當區域電力冗余時，多余的電力通過電解水制氫轉化為氫并儲存起來，從而減少了棄風能、棄光能、棄水能等現象，降低了可再生能源波動性對電力系統的影響。同時，氫能具有高能量密度（質量密度）、電化學活性和還原劑屬性，可在各應用領域發揮萬金油作用，大規模替代難以減排的化石能源，實現深度脫碳的目標。
圍繞深度脫碳和促進能源轉型，德國創新提出了電力多元化轉型的概念，致力于探索氫能的綜合應用。具體來說，在氫氣生產端，利用可再生電能電解水生產低碳氫燃料，構建大型綠色氫氣供應體系。在氫氣應用端，將綠色氫氣用于天然氣摻氫、分布式燃料電池發電或供熱、氫煉鋼、化工、氫燃料電池汽車等領域。
目前，德國政府正在與荷蘭等國家進行深入合作，重點推進天然氣管道摻氫，建設氫氣和天然氣混合燃氣（HCNG）供應網絡。其中，依托西門子等公司在燃氣輪機方面的技術優勢，開展了若干天然氣摻氫發電、供熱等示范項目。截至2019年底，德國有50個在建和運行的“PtoG”（可再生能源制氫+天然氣管道摻氫）示范項目，總裝機容量超過55MW。此外，蒂森克虜伯集團還開展了氫煉鋼示范項目，預計到2022年進入大規模應用階段。
日本模式：確保能源安全，鞏固產業基礎
日本能源安全形勢嚴峻，迫切需要優化能源進口格局和渠道。日本的能源結構高度依賴石油和天然氣，占能源消費的三分之二。由于國內能源資源匱乏，95%以上的石油和天然氣需要進口。能源地緣政治形勢日益復雜，斷供風險猶如達摩克利斯之劍。此外，國際能源市場價格的波動將對日本的能源安全乃至經濟安全產生影響。2011年福島核事故發生后，日本核電發展遇到的阻力越來越大。如果實現本土棄核，就意味著能源對外依賴程度將得到提高。因此，日本迫切需要在當前能源消費格局中開辟新的陣地，尋找能源安全緩沖區和減壓閥，擺脫對石油和天然氣的依賴。
氫能的發展可以提高能源安全水平、分化能源供應中斷和價格波動的風險。雖然日本未來消費的氫能仍需從海外進口，但主要來自澳大利亞、新西蘭、東南亞等國家和地區，與中東、北非等傳統油氣來源地區形成空間分離，進而分化了地緣政治風險。與此同時，石油和天然氣在價格上有很高的相關性，兩者仍然屬于“一個籃子里的雞蛋”。
氫能來源廣泛，價格與油氣關聯度不高。增加氫能的進口和消費可以在一定程度上分化油氣價格同向波動對國民經濟的影響。此外，氫能還可以提高能源安全水平。日本是地震、海嘯、臺風等自然災害頻發的地區，經常發生能源供應中斷。氫燃料電池汽車、家用氫燃料電池熱電聯產組件等設備，在充滿氫氣或其他燃料的情況下，可以維持一個家庭1~2天的正常能源供應。氫能終端設備的普及也有助于日本的減災工作。
日本氫能的基本戰略側重于汽車和家用領域的應用，是產業和技術發展的必然延伸。日本在技術、材料、設備等方面具有非常明顯的優勢，特別是基本開放了氫燃料電池產業鏈。經過多年的努力，日本在氫能領域創造了一批“隱形冠軍”，如東麗的碳纖維、川崎重工的液氫儲運技術和裝備等。
據統計，日本在氫能和燃料電池領域擁有超過50%的優先專利，在許多關鍵技術方面處于絕對領先地位。專利技術不僅是日本的“保護網”，也是其他國家的“天花板”。推廣氫燃料電池汽車和家用燃料電池設備，一方面可以將過往的投入在市場上變現、獲取現金流，另一方面可以及時獲得信息反饋，改進技術和設備，形成“技術促進產業、產業促進市場、市場促進技術”的良性循環和積極反饋。
美國模式：儲備戰略技術，緩推實際應用
美國氫能發展經歷“兩起兩落”，但將氫能視為重要戰略技術儲備的工作思路一直沒有改變。早在20世紀70年代，美國政府就將氫能視為實現能源獨立的重要技術路線，密集開展了若干行動和項目，但熱度隨著石油危機影響的消退而降溫。2000年前后氫能迎來了第二個發展浪潮。2002年美國能源部（DOE）發布了《國家氫能路線圖》，構建了氫能中長期愿景，啟動了一批大型科研和示范項目，但后因頁巖氣革命和金融危機的沖擊，路線圖被擱置，不過聯邦政府對氫能相關的研發支持延續至今。
在過去的10年中，美國能源部每年為氫能和燃料電池提供的支持資金從約1億美元到2.8億美元不等，根據2019年年底參議院、眾議院通過的財政撥款法案，2020年支持資金為1.5億美元。總體來看，在近50年的時間里，盡管有起伏，但聯邦政府將氫能視為重要戰略技術儲備的工作思路一直沒有改變，持續鼓勵科技研發使得美國能夠保持在全球氫能技術的第一梯隊。
頁巖氣革命是美國氫能發展戰略被擱置的最主要原因。憑借具有經濟、清潔、低碳優勢的頁巖氣，美國已逐步實現能源獨立和轉型，而頁巖氣和氫能在應用端存在較多重合，對氫能形成了巨大的擠出效應。加州燃料電池合作伙伴組織（CaFCP）的數據顯示，美國的氫燃料電池汽車市場已陷入停滯狀態，在2019年甚至出現了12%的下滑，發展勢頭已被日韓、中國趕超。
澳大利亞模式：拓寬出口渠道，推動氫氣貿易
澳大利亞一直是全球最主要的資源出口國，同時資源出口也是其最重要的經濟增長引擎。根據澳大利亞聯邦礦產資源部發布的數據，2019年資源出口直接貢獻了該國GDP增長的1/3以上。但傳統的“三大件”（煤炭、液化天然氣、鐵礦石）出口已現頹勢。在煤炭方面，長期以來澳大利亞在全球煤炭貿易中占比超過1/3，主要目標市場集中在東北亞地區，然而近幾年中、日、韓相繼開展減煤控煤行動，煤炭出口前景暗淡。
在鐵礦石方面，中國買走了60%以上的澳大利亞出口鐵礦石，而中國鋼鐵產量進入峰值平臺、電爐鋼比重提升，這都將拉低其對鐵礦石的需求；在液化天然氣（LNG）方面，盡管市場需求增長潛力仍然可觀，但由于國際油價暴跌，LNG出口創匯能力也被大幅削弱。據世界天然氣網站分析，未來五年內澳大利亞LNG出口收入將持續收縮。
出于經濟可持續發展考慮，澳大利亞政府急需找準新興市場需求，拓寬出口渠道。2019年11月，澳大利亞政府發布了《國家氫能戰略》，確定了15大發展目標、57項聯合行動，力爭到2030年成為全球氫能產業的主要參與者。打造全球氫氣供應基地是澳大利亞發展氫能的重要戰略目標。澳大利亞正積極推動與日、韓等國的氫氣貿易，簽訂氫氣供應協議，同時與相關企業開展聯合技術創新，完善氫能供應鏈，擴大供應能力、降低成本。
如澳大利亞政府與氫能供應鏈技術研究協會（HySTRA，由川崎、巖谷、電力開發有限公司和殼牌石油日本分公司組成）合作組成聯合技術研究組，開展褐煤制氫、氫氣長距離輸送、液氫儲運等一系列試點項目。2019年年底川崎重工首艘液氫運輸船下水，補齊了澳大利亞和日本氫氣供應鏈最后一塊拼圖。這種“貿易＋技術創新”一體化模式調動了各參與方的積極性，澳方可實現本國氫氣資源的規模化開發，川崎等企業能夠獲得成本更低的氫氣，技術研發團隊獲得了寶貴的試驗田。
值得一提的是，澳大利亞提出的低碳氫能，既包括可再生能源電解水制氫，也包括化石能源（尤其是煤炭）制氫（碳捕捉）與儲運技術。雖然化石能源制氫備受爭議，但正是在煤炭出口增長乏力背景下的現實選擇。
啟示我國：明確氫能“協同互補”定位，構建多元化應用場景
每個國家都有自己的初衷和使命發展氫能產業。德國模式認為氫能是解決能源轉型和深度脫碳過程中的許多問題的手段；日本模式以氫能為目的，即發展氫能是國家能源安全和新興產業競爭力的戰略選擇，迎合市場實現技術的強烈需求；氫能只是許多能源解決方案之一，氫能的發展取決于其技術進步、成本下降等因素；澳大利亞模式以氫能為產品，即利用全球氫風，積極擴大出口產品結構，獲得更多收益。
從以上對全球氫能發展四種典型模式的分析可以看出，氫能產業的發展有其起點和立足點，考慮到各自的資源稟賦、產業基礎、實際需求等因素，大多遵循積極的戰略、戰術穩定、堅持發展初衷、不盲目、不進取的推廣策略。目前，我國有關部門正在研究制定國家氫能產業發展戰略規劃，首先要明確我國氫能產業發展的初衷和使命、目標和路徑等問題。本文提出了中國氫能產業的戰略定位和發展方向三點建議。
一是明確產業定位，充分發揮氫能在現代能源系統中的載體和媒介作用。國家《能源統計報表制度》已將氫氣納入能源統計，明確了氫能的能源屬性。氫能即將成為能源系統的新成員，其發展必須服從和服務于能源革命的總體要求。需要認識到的是，中國有許多與氫能有替代關系的能源解決方案，因此氫能不是中國的必要選擇，而是替代和優化選擇。因此，我們應該從中國能源系統的核心問題出發，找到合適的切入點，選擇合適的融入能源系統的路徑。利用氫能的特點和優勢，充分發揮其在可再生能源消納中的作用，增強能源系統的靈活性和智能性，更好地與現有能源品種互動，最終促進能源革命戰略的深入實施。
二是提升認識視角，逐步構建綠色低碳多元化應用場景。2018年以來，各地區扎堆造車，不僅源于對氫燃料電池汽車發展前景的樂觀認知，更源于對氫能認識的局限性。事實上，我國氫能技術儲備不足，產業基礎不牢固，區域差異明顯。絕大多數地區沒有能力和條件將技術設備推向市場。在進一步推進生態文明建設、積極應對氣候變化的格局下，中國提出了2030年前碳達峰和2060年碳中和的目標愿景。“難以減排領域”的深度脫碳將成為中國未來需要面對的重大問題。因此，要協調經濟效益、節能減碳、產業發展等因素，利用氫能高效清潔的二次能源、靈活智能的能源載體、綠色低碳的工業原料三大特點，逐步構建交通、儲能、工業、建筑等領域的多元化應用場景。
三是加強統籌協調，推進技術與市場、供需齊步走。氫能與燃料電池集尖端材料、先進工藝、精密制造于一體，兼具高附加值、高門檻屬性。需要清楚的是，我國氫能產業與發達國家的差距明顯，遠未達到大規模商業化的臨界點，價值創造功能不可預測。此外，目前產業利潤集中在國外企業的事實上，我國要保持戰略重點，堅持安全第一、技術自主、協調推進的原則，不要盲目追求市場擴張，避免強行通過補貼刺激下游需求，然后向國外公司輸送大量補貼資金。在規劃氫能產業發展的過程中，各地要遵循需求導向的原則，自下而上布局生產、儲運及相關基礎設施建設，促進氫能供應鏈各環節的協調發展，避免某一環節的“單兵突進”。
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