摘要：隨著全球氣候壓力增大以及能源轉(zhuǎn)型加速，氫能以其清潔、靈活高效和應(yīng)用場(chǎng)景豐富的優(yōu)勢(shì)受到全球矚目。2000年以來(lái)，日本、美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)紛紛將氫能上升到能源戰(zhàn)略高度，通過(guò)戰(zhàn)略布局、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)以及示范應(yīng)用，在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展上取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。本文梳理和分析了各主要國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略重點(diǎn)、目標(biāo)和發(fā)展水平，從文獻(xiàn)計(jì)量角度對(duì)比分析了中國(guó)與氫能先行國(guó)家的基礎(chǔ)研究和技術(shù)儲(chǔ)備。研究表明，全球新一輪氫經(jīng)濟(jì)浪潮已經(jīng)拉開(kāi)序幕，各主要國(guó)家正在加速布局氫經(jīng)濟(jì)；與國(guó)際氫能先行國(guó)家相比，中國(guó)氫能在頂層設(shè)計(jì)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)掌控以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平上有一定差距。建議中國(guó)進(jìn)一步加強(qiáng)戰(zhàn)略引導(dǎo)；產(chǎn)學(xué)研結(jié)合提高關(guān)鍵材料和設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化水平；發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，積極布局綠色氫經(jīng)濟(jì)；同時(shí)重視氫能下游多元化利用。

氫能是一種綠色、高效、應(yīng)用范圍廣的二次能源。與其它清潔型能源相比，除了清潔低碳無(wú)污染的特點(diǎn)，還具有來(lái)源廣泛、靈活高效和應(yīng)用場(chǎng)景豐富的優(yōu)勢(shì)。不僅可由化石能源重整、生物質(zhì)熱裂解和微生物發(fā)酵制取氫；還可利用氯堿、鋼鐵、冶金等工業(yè)副產(chǎn)氫；而最有推廣價(jià)值的是水電解制氫，特別是與可再生能源發(fā)電結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全生命周期綠色制氫，這是氫生產(chǎn)的主要趨勢(shì)。氫廣泛應(yīng)用于能源、交通運(yùn)輸、工業(yè)和建筑部門。與燃料電池技術(shù)結(jié)合在交通運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，同時(shí)在大規(guī)模儲(chǔ)能、發(fā)電和綠色化工原料等方面也起到重要作用。由于氫在能源系統(tǒng)中的上述優(yōu)勢(shì)，因此被稱為“21世紀(jì)的終極能源”。

早在20世紀(jì)70年代，日本和美國(guó)就開(kāi)始探索氫能和燃料電池技術(shù)。受傳統(tǒng)化石能源價(jià)格波動(dòng)以及氣候政策不穩(wěn)定的影響，歷史上，氫能的發(fā)展并非一帆風(fēng)順，經(jīng)歷了三次波動(dòng)。近年來(lái)，氫與燃料電池技術(shù)取得了重大突破性進(jìn)展，氫能產(chǎn)業(yè)下游的應(yīng)用潛力逐漸被開(kāi)發(fā)。同時(shí)，全球氣候壓力增大，世界正逐步失去《巴黎協(xié)定》的溫控目標(biāo)機(jī)會(huì)，各國(guó)加大了低碳和綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展的步伐，一些國(guó)家致力于“凈零排放”。發(fā)展氫能成為世界各主要國(guó)家的共識(shí)，目前氫經(jīng)濟(jì)的全球布局已經(jīng)初步展開(kāi)。截至到2019年7月，全球直接支持氫能的目標(biāo)、任務(wù)和政策激勵(lì)的國(guó)家約為50個(gè)（包括11個(gè)G20國(guó)家）。僅2019年，歐盟、韓國(guó)、日本、美國(guó)等紛紛規(guī)劃或更新氫能發(fā)展路線圖，澳大利亞還出臺(tái)了氫能發(fā)展國(guó)家戰(zhàn)略。

根據(jù)2017年世界氫能委員會(huì)的預(yù)測(cè)，到2050年，氫能的需求將是當(dāng)時(shí)的10倍，氫能將占全球總能源消耗約20%，每年減排60億噸CO2，氫能產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值將達(dá)2.5萬(wàn)億美元。中國(guó)是世界產(chǎn)氫量第一大國(guó)，據(jù)初步評(píng)估現(xiàn)有工業(yè)制氫產(chǎn)能2500萬(wàn)噸/年。2018年，中國(guó)氫氣產(chǎn)量約2100萬(wàn)噸，已具備一定氫能工業(yè)基礎(chǔ)，但由于起步晚，新興氫產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定差距。21世紀(jì)以來(lái)，氫能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研究一直受到學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注。早在2006年，張志強(qiáng)等前瞻了氫經(jīng)濟(jì)社會(huì)的未來(lái)，并提出中國(guó)應(yīng)確立氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國(guó)家優(yōu)先戰(zhàn)略地位、制定戰(zhàn)略規(guī)劃等對(duì)策建議；朱曉宇（2011）、潘穎（2012）則分別對(duì)國(guó)際氫能研究的論文和專利進(jìn)行了計(jì)量分析；凌文（2019）針對(duì)中國(guó)氫能基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后的問(wèn)題，針對(duì)體制保障與政策提出相關(guān)建議；邵志剛等（2019）針對(duì)氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)，對(duì)比了主要國(guó)家基礎(chǔ)研究、標(biāo)準(zhǔn)和商業(yè)化情況，提出中國(guó)的對(duì)策建議。上述研究分別從經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、技術(shù)等方面對(duì)氫能在中國(guó)的發(fā)展提出了對(duì)策建議，為后續(xù)更深入研究中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略和技術(shù)布局奠定了基礎(chǔ)。本文通過(guò)分析全球氫能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展脈絡(luò)與技術(shù)發(fā)展格局，并從氫能產(chǎn)業(yè)鏈角度重點(diǎn)剖析中國(guó)氫能基礎(chǔ)研究、技術(shù)儲(chǔ)備與產(chǎn)業(yè)化水平在全球的差距與發(fā)展機(jī)遇，提出中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對(duì)策建議，供相關(guān)決策參考。

1 主要國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局與趨勢(shì)

2000年以來(lái)，世界多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家/地區(qū)把氫能作為其能源體系中的重要組成部分，相繼發(fā)布了氫能相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和路線圖，美國(guó)、日本、德國(guó)、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家更是將氫能規(guī)劃上升到國(guó)家能源戰(zhàn)略高度（圖1）。

1.1 美國(guó)重視氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的建立和前瞻技術(shù)的掌控

美國(guó)是最早將氫能納入能源戰(zhàn)略的國(guó)家。早在1970年就提出了“氫經(jīng)濟(jì)”概念。2002年，美國(guó)發(fā)布《國(guó)家氫能發(fā)展戰(zhàn)略》，標(biāo)志著美國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)從構(gòu)想轉(zhuǎn)入行動(dòng)階段，此后美國(guó)陸續(xù)出臺(tái)《氫能技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)行動(dòng)計(jì)劃》《氫立場(chǎng)計(jì)劃》《氫與燃料項(xiàng)目計(jì)劃》等。2003年，以美國(guó)為首成立了氫能與燃料電池國(guó)際伙伴關(guān)系，并建立全球“氫安全委員會(huì)”，設(shè)立氫安全知識(shí)工具平臺(tái)，旨在多方位引領(lǐng)全球氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。自2004以來(lái)，美國(guó)能源部平均每年投資氫能產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目超過(guò)1.2億美元，通過(guò)一系列項(xiàng)目布局和持續(xù)投資，奠定了氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的全球優(yōu)勢(shì)地位。

2019年，美國(guó)氫能與燃料電池協(xié)會(huì)發(fā)布《氫經(jīng)濟(jì)路線圖》，重申美國(guó)將繼續(xù)保持氫能領(lǐng)域技術(shù)優(yōu)勢(shì)地位；擬在交通、分布式電源、家用熱電聯(lián)產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)大氫能在美國(guó)的規(guī)?；瘧?yīng)用；提出2030年達(dá)到530萬(wàn)輛燃料電池車和5600個(gè)加氫站的宏偉目標(biāo)。

1.2 日本致力于構(gòu)建氫社會(huì)，大力推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)下游規(guī)模化和多元化利用

日本是目前全球氫能應(yīng)用開(kāi)發(fā)最全面和最堅(jiān)定的國(guó)家。早在20世紀(jì)70年代就開(kāi)始?xì)淙剂想姵丶夹g(shù)探索。2014年在《能源基本計(jì)劃》中將氫能定位為與電力和熱能并列的核心二次能源，并提出建設(shè)“氫能社會(huì)”的愿景。先后發(fā)布《日本再?gòu)?fù)興戰(zhàn)略》《能源基本計(jì)劃》《氫能基本戰(zhàn)略》等相關(guān)文件，規(guī)劃了實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)戰(zhàn)略的技術(shù)路線，建立了全球領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)技術(shù)和能力儲(chǔ)備，氫能應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，涉及交通、家庭供電以及工業(yè)原料。2019年日本第三次修改《氫能及燃料電池戰(zhàn)略發(fā)展路線圖》，提出了到2025年全面普及氫能交通，實(shí)現(xiàn)氫能發(fā)電商業(yè)化，大幅降低氫能各個(gè)環(huán)節(jié)利用成本的目標(biāo)和技術(shù)創(chuàng)新方向。

基于國(guó)內(nèi)成熟的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，日本正致力于開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)和爭(zhēng)取國(guó)際話語(yǔ)權(quán)，例如公開(kāi)專利技術(shù)、主導(dǎo)制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)展國(guó)際氫貿(mào)易以及組建國(guó)際氫能和燃料電池技術(shù)合作聯(lián)盟等。日本于2018年10月發(fā)布《東京宣言》，提出要開(kāi)展技術(shù)合作并協(xié)調(diào)法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一；促進(jìn)氫能安全和基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)鏈等方面的信息共享；研究和評(píng)估氫能在各領(lǐng)域的潛力；開(kāi)展關(guān)于氫能的培訓(xùn)和推廣。

1.3 歐洲將氫能作為能源轉(zhuǎn)型和低碳發(fā)展的重要保障

歐洲在氫能產(chǎn)業(yè)化推廣過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)氫能在工業(yè)和交通中的脫碳作用，作為低碳發(fā)展的保障。德國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略重點(diǎn)在氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和燃料電池組件技術(shù)。2006年啟動(dòng)氫和燃料電池技術(shù)國(guó)家創(chuàng)新計(jì)劃（National Innovation Programme Hydrogen and Fuel Cell Technology, NIP）（2006—2016），該計(jì)劃的實(shí)施讓德國(guó)成為繼日本和美國(guó)之后第三個(gè)氫氣供應(yīng)和基礎(chǔ)設(shè)施制造大國(guó)，在加氫站領(lǐng)域奠定了世界領(lǐng)先地位。二期（2016—2026）持續(xù)獲得15.6億美元公共基金資助。法國(guó)旨在利用氫能實(shí)現(xiàn)環(huán)保轉(zhuǎn)型，并使法國(guó)在氫能利用方面成為世界領(lǐng)先國(guó)家。法國(guó)于2018年發(fā)布《氫能利用計(jì)劃》，主要圍繞實(shí)現(xiàn)工業(yè)用氫的去碳化、提高利用氫能儲(chǔ)存可再生能源的能力、研究利用氫能實(shí)現(xiàn)交通零排放的方案三項(xiàng)目標(biāo)進(jìn)行布局。自2019年起，法國(guó)環(huán)境與能源管理署開(kāi)始負(fù)責(zé)該計(jì)劃的落實(shí)，初期投資為1億歐元（1.11億美元）。

2019年2月，歐洲燃料電池和氫能聯(lián)合組織（Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking, FCH-JU）出臺(tái)了面向2030、2050年的氫能發(fā)展路線圖《歐洲氫能路線圖：歐洲能源轉(zhuǎn)型的可持續(xù)發(fā)展路徑》，指出氫能是歐洲實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)必不可少的因素，氫能將在建筑、交通和工業(yè)大規(guī)模脫碳中發(fā)揮作用，預(yù)測(cè)到2050年，氫能將占?xì)W洲能源總需求的25%。

1.4 韓國(guó)將氫能視為綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略的重要組成部分

2008年以來(lái)，韓國(guó)政府先后實(shí)施“低碳綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略”“綠色氫城市示范”等項(xiàng)目，以綠色低碳城市發(fā)展戰(zhàn)略推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。韓國(guó)擁有世界領(lǐng)先的氫燃料汽車和燃料電池相關(guān)技術(shù)，其發(fā)展戰(zhàn)略是以氫能產(chǎn)業(yè)下游應(yīng)用推動(dòng)上游和中游研發(fā)。2019年政府發(fā)布《氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線圖》，進(jìn)一步將氫能產(chǎn)業(yè)新增為三大戰(zhàn)略性投資領(lǐng)域之一，氫燃料電池汽車和燃料電池仍作為戰(zhàn)略重點(diǎn)，提出到2040年，普及發(fā)電用、家庭用和建筑用氫燃料電池裝置。未來(lái)五年擬投入600億韓元（約合5100萬(wàn)美元）支持開(kāi)發(fā)環(huán)保、高效制氫和穩(wěn)定儲(chǔ)氫的原創(chuàng)技術(shù)，另擬投資23.3億美元用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和燃料電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。通過(guò)全產(chǎn)業(yè)鏈戰(zhàn)略布局，旨在成為發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)的領(lǐng)先國(guó)家。

1.5 中國(guó)重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，多地布局氫能利用項(xiàng)目

2000年以來(lái)，中國(guó)高度重視氫能的發(fā)展，在國(guó)家層面的多個(gè)規(guī)劃和戰(zhàn)略中提及發(fā)展“氫能與燃料電池技術(shù)”?！笆濉逼陂g，國(guó)家863計(jì)劃“電動(dòng)汽車”重大科技專項(xiàng)確定了以混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車為“三縱”的研發(fā)布局，為中國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。國(guó)務(wù)院《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》把發(fā)展清潔低碳能源作為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的主攻方向，氫能與燃料電池是能源科技創(chuàng)新戰(zhàn)略重點(diǎn)之一，2019年3月，氫能首次被寫(xiě)入中國(guó)《政府工作報(bào)告》，指出“推動(dòng)充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”。截至2019年底，全國(guó)已有30多個(gè)省、市、甚至區(qū)級(jí)政府出臺(tái)氫能產(chǎn)業(yè)或氫燃料電池車發(fā)展規(guī)劃，同時(shí)給予加氫站建設(shè)與運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼、燃料電池車運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼，吸引了大量資本投入與企業(yè)布局。多地爭(zhēng)相規(guī)劃與建設(shè)氫能產(chǎn)業(yè)園、氫能小鎮(zhèn)、氫谷等。

2 全球氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)格局

氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要包括制氫、儲(chǔ)運(yùn)及氫能應(yīng)用三大環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都有很高的技術(shù)壁壘。具體來(lái)看，產(chǎn)業(yè)鏈上游是氫氣制備，主要技術(shù)方式包括化石能源重整制氫法、工業(yè)尾氣制氫法、電解水制氫法以及新型制氫技術(shù)等。氫氣儲(chǔ)運(yùn)作為氫能產(chǎn)業(yè)鏈的中游，是氫能應(yīng)用的核心保障，高壓氣態(tài)、低溫液態(tài)、固體儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)運(yùn)以及有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)等是目前主要儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)。產(chǎn)業(yè)鏈下游是氫能的應(yīng)用，可應(yīng)用于合成氨、煉廠石油和煤炭的深加工等石化工業(yè)以及加氫站與燃料電池等能源的多個(gè)方面，其中最具商業(yè)價(jià)值也是全球競(jìng)爭(zhēng)最激烈的是氫燃料電池的應(yīng)用。

2.1 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

氫能產(chǎn)業(yè)鏈上的技術(shù)布局對(duì)于搶占發(fā)展制高點(diǎn)具有重要意義。本文以德溫特創(chuàng)新索引（Derwent Innovations Index）數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)來(lái)源，利用關(guān)鍵詞和德溫特手工代碼（MC）組合構(gòu)建氫燃料電池檢索式對(duì)1963—2019年的數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢索（檢索時(shí)間為2019年5月13日），共計(jì)檢出相關(guān)專利78675項(xiàng)。從氫能產(chǎn)業(yè)主要國(guó)家的專利數(shù)量變化趨勢(shì)看（圖2），個(gè)主要國(guó)家日本、美國(guó)、德國(guó)、中國(guó)和韓國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)上、中、下游專利布局差異較大。在產(chǎn)業(yè)鏈上游制氫環(huán)節(jié)，日本和美國(guó)專利申請(qǐng)趨勢(shì)較接近，2000年后專利數(shù)量開(kāi)始上升，2005年日本專利數(shù)量達(dá)到最高點(diǎn)，之后緩慢下降，近五年下降明顯，美國(guó)在2010年專利數(shù)量開(kāi)始下降；中國(guó)制氫技術(shù)專利申請(qǐng)較晚，2005年以后才逐漸有所增長(zhǎng)，2010年后突飛猛進(jìn)，2016年后專利數(shù)量超過(guò)其他四個(gè)國(guó)家之和；相比之下，德國(guó)和韓國(guó)制氫專利數(shù)量變化一直比較平穩(wěn)，且數(shù)量偏少。在儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)方面，五個(gè)國(guó)家1980年以來(lái)的趨勢(shì)與制氫大致相同，日本在儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)上投入研發(fā)較早。在下游的主要應(yīng)用質(zhì)子交換膜燃料電池方面，日本自20世紀(jì)70年代開(kāi)始申請(qǐng)專利，2000年后迅速增長(zhǎng)，2004年達(dá)到最高點(diǎn)1480項(xiàng)，此后開(kāi)始緩慢下降，其它4個(gè)國(guó)家在質(zhì)子交換膜技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量變化不大，中國(guó)近五年雖有所增長(zhǎng)，但年度最大申請(qǐng)數(shù)量未超過(guò)500項(xiàng)。綜上，從總體上看，氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)上、中、下游在2010年后呈現(xiàn)專利申請(qǐng)下降的趨勢(shì)，從市場(chǎng)來(lái)看，制氫的幾條路線相對(duì)比較成熟，儲(chǔ)運(yùn)氫以氣態(tài)和液態(tài)為主，市場(chǎng)化也比較成熟，但由于儲(chǔ)運(yùn)氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，氫燃料電池車尚處于市場(chǎng)培育階段，質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)應(yīng)用有限等因素導(dǎo)致技術(shù)研發(fā)不夠積極，近年來(lái)專利數(shù)量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。但在制氫和儲(chǔ)運(yùn)氫領(lǐng)域中國(guó)呈現(xiàn)出與其他四國(guó)相反的趨勢(shì)，這表明，中國(guó)在上述領(lǐng)域投入研發(fā)較晚，但在積極布局和追趕。

2.2 基礎(chǔ)研究與技術(shù)儲(chǔ)備

以Web of Science平臺(tái)的科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)（SCI）為數(shù)據(jù)源檢索氫能產(chǎn)業(yè)論文相關(guān)數(shù)據(jù)，共計(jì)檢出1900—2019年論文76244篇（檢索時(shí)間為2019年5月20日）對(duì)比分析五個(gè)主要國(guó)家技術(shù)儲(chǔ)備與基礎(chǔ)研究實(shí)力（圖3）。在氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)布局方面，日本是產(chǎn)業(yè)技術(shù)的掌控者。從專利數(shù)量看，氫能產(chǎn)業(yè)上游、中游和下游（質(zhì)子交換膜燃料電池）Top10專利權(quán)人中前三位均為日本企業(yè)。三菱、松下、豐田等大型跨國(guó)企業(yè)在氫能全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行布局，形成綜合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在制氫領(lǐng)域，中國(guó)石化和中國(guó)科學(xué)院兩家機(jī)構(gòu)進(jìn)入Top10行列，而在技術(shù)密集的中下游環(huán)節(jié)，Top10機(jī)構(gòu)中僅中國(guó)科學(xué)院一家（表1，圖3）。這表明中國(guó)氫能應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)不足，缺少具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)主體，產(chǎn)業(yè)鏈掌控能力十分薄弱。

從氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)研究看，中國(guó)是氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)研究的領(lǐng)跑者，其次是美國(guó)。中國(guó)的SCI論文數(shù)量在五個(gè)國(guó)家中位列第一，占全球總發(fā)文量的33%。發(fā)文前十位機(jī)構(gòu)中的前三位均來(lái)自中國(guó)，分別為中國(guó)科學(xué)院、浙江大學(xué)和清華大學(xué)。同時(shí)，在領(lǐng)域中的高被引論文中，中國(guó)數(shù)量排名第一，占高被引論文總量的47.7%(圖3)，表明中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)研究實(shí)力雄厚。

2.3 主要國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平比較

通過(guò)戰(zhàn)略引領(lǐng)、路線規(guī)劃以及持續(xù)投資，主要發(fā)達(dá)國(guó)家在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展上取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

在制氫領(lǐng)域，已有多條成熟的技術(shù)路線，中國(guó)以煤為主，國(guó)外主要是天然氣重整制氫，主要發(fā)達(dá)國(guó)家致力于探索“綠色”制氫（零排放）的低成本技術(shù)和模式。

在儲(chǔ)運(yùn)氫領(lǐng)域，日本、美國(guó)、歐洲國(guó)家氫儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)化水平較高，氣氫儲(chǔ)運(yùn)達(dá)70MPa，并且可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離液氫儲(chǔ)運(yùn)；中國(guó)氣氫儲(chǔ)運(yùn)大部分停留在35 MPa水平，由于缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，液氫還不能上路。美國(guó)、歐洲已分別建成 2600 km、1500 km的輸氫管道，其他國(guó)家/地區(qū)不足400km（中國(guó)僅100km）。儲(chǔ)運(yùn)氫成為中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)“卡脖子”環(huán)節(jié)。

在氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面（圖4），主要發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展目標(biāo)明確，均規(guī)劃了面向2025年甚至2030年的數(shù)量。截至2018年底，日本擁有全球最多的96座加氫站，其次是德國(guó)和美國(guó)，中國(guó)具備35MPa與70MPa加氫站的設(shè)計(jì)與建造能力， 2019年底，國(guó)內(nèi)建成運(yùn)營(yíng)加氫站58座，規(guī)劃和在建的84座。氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在提速，但國(guó)家層面的數(shù)量規(guī)劃尚未明確。

在氫能產(chǎn)業(yè)連下游終端應(yīng)用上，氫燃料電池及其在交通領(lǐng)域的應(yīng)用最具發(fā)展?jié)摿ΑＨ毡?、美?guó)、韓國(guó)均已研發(fā)出氫燃料電池車輛并投放市場(chǎng)，美國(guó)擁有世界上一半以上的燃料電池汽車，25000輛燃料電池物流車。中國(guó)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)整體處于規(guī)劃和起步階段，與發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)水平有一定差距，初步掌握燃料電池電堆與關(guān)鍵材料、動(dòng)力系統(tǒng)、整車集成等核心技術(shù)，但產(chǎn)業(yè)技術(shù)與產(chǎn)品水平相對(duì)落后，一些關(guān)鍵零部件和材料仍依賴進(jìn)口。

此外，發(fā)達(dá)國(guó)家仍在探索氫能在工業(yè)和能源中的多元化應(yīng)用。例如日本在家庭供電、德國(guó)在大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用方面發(fā)展勢(shì)頭良好。日本、德國(guó)、瑞典等還在探索“氫能煉鋼”項(xiàng)目示范，有望大幅降低鋼鐵產(chǎn)業(yè)CO2排放。

2.4 小結(jié)

綜上，主要發(fā)達(dá)國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)相對(duì)成熟，尤其是日本和美國(guó)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平領(lǐng)先，并且擁有較強(qiáng)的技術(shù)儲(chǔ)備能力，占領(lǐng)了國(guó)際氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的制高點(diǎn)。氫能先行國(guó)家進(jìn)一步致力于通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新降低產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的成本，構(gòu)建零排放綠色氫產(chǎn)業(yè)鏈、推進(jìn)氫能大規(guī)模高效利用和多元化利用。同時(shí)，建立氫能國(guó)際貿(mào)易，推動(dòng)氫能國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系的完善。從技術(shù)布局看，中國(guó)的氫能基礎(chǔ)研究和技術(shù)儲(chǔ)備具有一定實(shí)力，但產(chǎn)業(yè)化水平較低，尚未建立完整產(chǎn)業(yè)鏈，關(guān)鍵設(shè)備與產(chǎn)品性能指標(biāo)與發(fā)達(dá)國(guó)家差距明顯，下游應(yīng)用多數(shù)處于起步階段，未形成規(guī)模化，儲(chǔ)運(yùn)氫成為下游大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。

3 對(duì)中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的啟示和建議

隨著全球氣候壓力增大和能源優(yōu)化調(diào)整進(jìn)程的加速，新能源的開(kāi)發(fā)利用成為全球能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略選擇。而氫能利用是最重要的能源改革技術(shù)路線之一，不僅對(duì)于提高國(guó)家能源安全、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)具有深遠(yuǎn)意義，同時(shí)有助于促進(jìn)深層次工業(yè)減排和刺激經(jīng)濟(jì)綠色增長(zhǎng)。

與美國(guó)、日本持續(xù)性、科學(xué)規(guī)劃的產(chǎn)業(yè)政策相比，中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計(jì)仍顯不足，氫能尚未被納入能源體系管理，涉及氫能的發(fā)展規(guī)劃分散在能源、交通、綠色產(chǎn)業(yè)等文本中，缺少統(tǒng)籌考慮氫能整個(gè)產(chǎn)業(yè)的全局性、持續(xù)性戰(zhàn)略或計(jì)劃。此外，中國(guó)氫能新興產(chǎn)業(yè)處于起步階段，存在產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平較低、技術(shù)掌控能力弱、產(chǎn)業(yè)主體技術(shù)單一且競(jìng)爭(zhēng)力不足、標(biāo)準(zhǔn)體系不完善等問(wèn)題，嚴(yán)重制約氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。根據(jù)中國(guó)目前的問(wèn)題提出如下發(fā)展建議：

1）強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，研究制定針對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展全局性的戰(zhàn)略規(guī)劃

在全球氫經(jīng)濟(jì)加速布局的大背景下，中國(guó)需要在新的國(guó)際形勢(shì)下梳理和分析氫能產(chǎn)業(yè)亟待解決的問(wèn)題。當(dāng)前，中國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)與國(guó)際先進(jìn)水平仍然存在不小差距，靠市場(chǎng)機(jī)制無(wú)法完成產(chǎn)業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建，需要政府、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)等多方共同努力。宜借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的歷史經(jīng)驗(yàn)和布局思路，制定符合中國(guó)國(guó)情的氫能戰(zhàn)略或規(guī)劃，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和區(qū)域協(xié)同，研究制定促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和推廣應(yīng)用的工作方案，建立科學(xué)長(zhǎng)效的產(chǎn)業(yè)激勵(lì)機(jī)制，進(jìn)一步明確國(guó)家戰(zhàn)略導(dǎo)向。

2）產(chǎn)學(xué)研協(xié)同突破產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)瓶頸，加快關(guān)鍵部件和設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程

當(dāng)前，中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)核心部件與設(shè)備大多依賴進(jìn)口，這為產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。2019年，中國(guó)已布局“可再生能源與氫能技術(shù)”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，從技術(shù)布局對(duì)比看，中中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)具備一定的技術(shù)儲(chǔ)備能力，且基礎(chǔ)研究實(shí)力強(qiáng)大，當(dāng)前迫切需要提高技術(shù)與產(chǎn)業(yè)配套的試驗(yàn)?zāi)芰?，宜發(fā)揮中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)研究?jī)?yōu)勢(shì)，集中產(chǎn)業(yè)上、中、下游優(yōu)勢(shì)科技和產(chǎn)業(yè)主體力量，在氫儲(chǔ)運(yùn)裝備、燃料電池關(guān)鍵部件上盡快提高國(guó)產(chǎn)化水平。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，技術(shù)的創(chuàng)新突破是推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心動(dòng)力，中國(guó)仍需持續(xù)投資關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，促進(jìn)從基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、應(yīng)用示范到產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的創(chuàng)新能力提升，保障中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)全面和自主。

3）發(fā)揮可再生能源基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，發(fā)展“綠色氫經(jīng)濟(jì)”

2019年，國(guó)際能源署（IEA）、國(guó)際可再生能源署（IRENA）分別在各自的報(bào)告中提到，到2030年可再生電力生產(chǎn)氫氣的成本將大幅下降（可能下降30%），氫能將在全球?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模利用，可再生能源制氫的“綠氫”將成為最主要的氫源。發(fā)展“綠色”氫經(jīng)濟(jì)符合中國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的要求。中國(guó)已成為世界上可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量最大的國(guó)家，但與此同時(shí)，約有15%左右的可再生能源因不能并網(wǎng)而被浪費(fèi)。消納相對(duì)過(guò)剩的可再生能源制氫，不僅降低成本也更環(huán)保。氫能市場(chǎng)發(fā)展遠(yuǎn)期（2050年左右），中國(guó)能源結(jié)構(gòu)將從傳統(tǒng)化石能源為主轉(zhuǎn)向以可再生能源為主的多元格局，氫能未來(lái)發(fā)展空間廣闊，除了供應(yīng)國(guó)內(nèi)，有望實(shí)現(xiàn)出口。

4）重視氫能產(chǎn)業(yè)下游多元化應(yīng)用

在未來(lái)的低碳經(jīng)濟(jì)中，氫可以與電力一起發(fā)揮重要作用，具有提供交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、供熱和工業(yè)服務(wù)的多功能性。世界能源理事會(huì)展望了氫未來(lái)應(yīng)用的四種場(chǎng)景，即長(zhǎng)期儲(chǔ)能、從藍(lán)氫到綠氫、大規(guī)模應(yīng)用、燃料電池交通工具。當(dāng)前，中國(guó)各區(qū)域規(guī)劃中，絕大多數(shù)目標(biāo)局限在加氫站設(shè)施和氫燃料電池車，較少在其他應(yīng)用領(lǐng)域提出規(guī)劃目標(biāo)。從全球氫能戰(zhàn)略布局看，氫燃料電池及其在交通中的應(yīng)用是全球關(guān)注的重點(diǎn)。與此同時(shí)，各主要國(guó)家也在拓寬氫能發(fā)電、儲(chǔ)能和工業(yè)脫碳中的應(yīng)用規(guī)模。中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)整體處于起步階段，應(yīng)根據(jù)區(qū)域資源稟賦和經(jīng)濟(jì)情況發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，加強(qiáng)區(qū)域協(xié)同發(fā)展和推動(dòng)氫能多元化利用，避免同質(zhì)化和低水平重復(fù)。（來(lái)源： 世界科技研究與發(fā)展）

致謝：感謝中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)與物理研究所邵志剛研究員、俞紅梅研究員、秦曉平高級(jí)工程師，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所吳鑄研究員以及中科富海雷靈龍博士在氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)專利和論文檢索中的幫助和支持！