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摘 要：当前世界多国高度重视发展氢能产业，陆续制定公布了氢能发展战略、行动方案或路线图。选取德国、澳大利亚、加拿大和日本分别作为所在区域的典型国家代表，概述4国氢能战略总体内容，就其氢能战略中制氢原料来源、氢能利用方向、氢能储运方式、保障措施等进行了比较和研究。总体来看，各国氢能原料的选择方向兼顾清洁低碳和本国资源禀赋两个原则，既选择可再生能源也不排斥化石能源；氢能利用方向因各国产业结构、氢能定位理解、用能理念的不同而呈现多样性特点，并不局限于燃料电池汽车；储运方式也因所处地理位置不同而选择液态、管道、液体有机物储氢等不同形式；产业政策不局限于提供补贴，更注重加强政策协调；高度重视科技研发支持、试点示范项目推广和国际合作。中国的氢能产业亟需从国外吸取先进经验，以中长期发展战略规划为指引，拓展制氢原料来源渠道和氢能利用场景，完善政府政策保障措施，积极参与构建国际氢能市场。 关键词：氢能；战略；低碳；燃料电池；德国；澳大利亚；加拿大；日本
Abstract ：Many governments all over the world have attached great importance to hydrogen energy industry by rolling out hydrogen-energy-oriented development strategies, action plans or roadmaps. The paper selects Germany, Australia, Canada, and Japan as the study cases representing different regions across the globe, summarizes and compares their respective overall strategies from the source
s, utilization, the types of storage/transportation and miscellaneous supporting measure/regulations. Overall, the governments balance their own resource endowments and clean and low carbon development on the source by allowing co-existence of renewable energy and fossil energy. The utilization of hydrogen energy is diversified based on different industrial structures, understanding of the hydrogen energy positioning, and the macro concept of energy usage by not only fuel cell vehicles. Storage and transportation methods also accommodate different geological features by including liquid hydrogen, pipeline and LOHC. The industry policy is also not limited to providing subsidies, but focuses more on policy coordination. The countries pay great attention on R&D, piloting programs, and international cooperation. China could learn from these successes and make its hydrogen energy policy on a long-term basis, expand the hydrogen sources and utilization scenarios, improve government supporting measures, and proactively participate in the global hydrogen energy market.
Key words ：hydrogen energy; strategy; low-carbon; fuel cell; Germany; Australia; Canada; Japan
骨刺灵
德澳加日四国氢能战略比较研究
武正弯
( 中国海洋石油集团有限公司）
The comparative study on hydrogen energy strategies of Germany, Australia, Canada, and Japan
WU Zhengwan (CNOOC Limited)
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当前，全球应对气候变化和能源低碳转型进程正在加速推进。氢能作为高密度、无污染的二次能源被认为是碳中和的最佳载体，越来越受到各国的青睐。国际氢能理事会（Hydrogen Council ）发布的《氢能观察2021》（Hydrogen Insights 2021）统计显示，截至2021年2月，已有30多个国家发布了氢能路线图[1]。本文选取欧洲的德国、大洋洲的澳大利亚、美洲的加拿大和亚洲的日本作为所在区域的典型国家代表，就其氢能战略内容进行比较研究，并对中国氢能产业发展提出几点启示。
1 四国氢能战略概述
1.1 德国氢能战略
2020年6月10日，德国联邦政府公布了《国家氢能战略》，预计到2030年德国的氢能需求为90～110太瓦时（TWh ），电解制氢能力为5吉瓦（GW ），用于制造“绿氢”的可再生能源发电装机能力为20太瓦时。2035－2040年，该国将再增建5吉瓦的电解制氢设备[2]。为达到这一目标，德国联邦政府在氢气制取和应用领域共制定了38项措施，力争在2023年前启动国内市场推广，在2030年前增强德国制氢技术在全球市场的推广力度。1.2 澳大利亚氢能战略
2019年11月22日，澳大利亚联邦政府公布了《澳大利亚氢能战略》，确定了15大发展目标、57项联合行动，旨在将澳大利亚打造为向亚洲市场出口氢能的三大基地之一，同时在氢安全、氢经济以及氢认证方面走在全球前列。按照快速发展情景设定，澳大利亚氢能项目规模到2025年和2030年将分别达到100～300兆瓦（MW ）和500～1000兆瓦，到2050年氢能产业将创造1.7万个工作岗位，产值达到260亿美元[3]。1.3 加拿大氢能战略
2020年12月17日，加拿大政府公布了《加拿大
氢能战略》，该战略针对加拿大氢能发展提出8个方面的32项行动。计划到2050年实现如下目标：1）30%的能源以氢的形式输送；2）成为全球前三大清洁氢生产国，国内供应量超过2000万吨/年；3）建立低碳氢供应基地，交货价格达到1.50～3.50加元/千克；4）超过500万辆燃料电池汽车投运；5）建立全国加氢网络；6）发展天然气与氢能混输技术和管道输氢技术，替代50%的天然气消费；7）通
过低成本氢能供应网络带动新兴产业发展；8）造就约35万个氢能行业岗位；9）国内氢能产业直接收入超过500亿美元；10）形成有竞争力的氢能出口市场；11）相关二氧化碳减排量最高达到1.9亿吨/年[4]。1.4 日本氢能战略
2017年12月26日，日本公布了《基本氢能战略》，计划到2030年，形成30万吨/年的商业化供应能力，将制氢成本降至3美元/千克，发电成本降至17日元/千瓦时，建设900座加氢站，燃料电池乘用车、燃料电池公共汽车、燃料电池叉车产量分别达到80万辆、1200辆、10000辆，家用热电联供分布式燃料电池530万套，开拓国际氢能供应链；计划到2050年，将氢能产量提高500万吨/年，至1000万吨/年，制氢成本下降至2美元/千克，发电成本降至12日元/千瓦时，以氢能发电替代天然气发电，以加氢站取代加气站，以燃料电池汽车取代传统燃油汽车，引入大型燃料电池汽车，以家用热电联供分布式燃料电池取代传统居民能源系统[5]。2019年3月，日本政府公布《氢能利用进度表》，将2020年增加100个加氢站的目标调高至160个，计划于2025年前后把加氢站的建设费用从2016年的3.5亿日元削减至2亿日元[6]。
2 四国氢能战略内容比较研究
2.1 制氢原料来源比较
德、澳、加、日4国的氢能战略都强调制氢原料
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拿大首选水电[4]。核能制氢主要使用的是小型核电站的谷电。在化石能源制氢方面，加拿大是全球第六大天然气生产国[9]，且天然气为低碳清洁能源，故首选天然气制氢。
日本的化石能源极为匮乏，可再生能源发展速度也相对缓慢，因此日本在考虑制氢原料来源时基本思路还是依靠进口能源。鉴于现阶段化石能源制氢成本低于可再生能源制氢，日本首选海外化石能源制氢，待可再生能源制氢成本有较大优势后，再选择海外和本土的可再生能源。2.2 氢能利用方向比较
德、澳、加、日4国都强调开发氢能多场景利用，但行业发展的侧重点各有不同。
德国的氢能利用场景排序是工业、交通和取暖，工业领域强调在化工和钢铁行业替代传统石化原料①，在交通行业强调首先发展氢燃料电池飞机和船舶，然后为燃料电池汽车。加拿大氢能利用场景排序为汽车、工业和取暖，在工业领域首先强调的是油气上游勘探开发，其次为炼化，再次为其他工业领域。澳大利亚的氢能利用则强调打造“氢能枢纽”（Hydrogen Hub ），打造“氢能社会”试点。日本的氢能利用重点排序是电网储能、废弃能源利用、户用燃料电池发电和汽车。
在发展燃料电池汽车方面，日本是4国中唯一提出燃料电池汽车发展定量目标的国家。德国是4国中唯一提出要为燃料电池汽车和加氢站建设提供资金支持的国家，拟在能源与气候基金（EKF ）框架内将
部分给予电动汽车的补贴资金转移到燃料电池汽车和加氢站建设上来。加拿大是4国中唯一将燃料电池乘用车发展优先级别置于商用车之前的国家。加拿大和澳大利亚都没有列出燃料电池汽车发展的定量目标，但都指出，燃料电池汽车在长途载重运输
的选取应以清洁低碳为基本原则，但各国对制氢原料的选择大有不同。
德国设定的制氢能源最为单一，突出强调使用“绿氢”（可再生能源制氢）和工业副产氢。其他3国的战略文件则列举了多种制氢方式，为了降低制氢过程中的碳排放，3国都强调在使用“灰氢”（煤制氢）和“蓝氢”（天然气制氢）时，应辅以碳捕集和封存技术（CCS ）。加拿大的氢能来源主要是水资源、可再生能源电力、化石能源、生物质能和工业副产氢；澳大利亚的氢能来源首选可再生能源制氢，其次为化石能源（天然气、煤炭）制氢＋碳捕集和封存技术；日本的氢能来源排序是海外化石能源＋碳捕集和封存技术、海外可再生能源、本土可再生能源。
造成这种差异性的主要原因是各国资源禀赋各异，各能源品种发展成熟度不同。
德国和欧盟地区油气资源匮乏，但可再生能源相对丰富，特别是北海地区的风能资源条件全球最优。2020年，德国可再生能源发电量已经占到了该国电力消费的49.1%[7]。南欧还有光伏电力可以供德国进口使用。此外，德国石化工业发达，工业副产氢资源相对丰富。
循环水旁滤过滤器澳大利亚可再生能源和化石能源都非常丰富。澳大利亚太阳能和风能资源条件优厚，据澳大利亚地质科学所测算，该国11%的国土面积可用来生产清洁氢能[3]。澳大利亚也是化石能源大国，煤炭和天然气出口量多年来稳居世界前列。在澳大利亚地质科学所编制的澳大利亚氢能发展战略支持文件《澳大利亚氢能生产潜力地区》中，推荐了适于开展天然气制氢和煤制氢的区位[8]。
加拿大拥有丰富的水资源，水电是加拿大清洁能源支柱，占到了其发电量的60%，风能和太阳能的发电量仅占发电总量的5%，故在清洁能源制氢中加
①氢在化工行业有两种用途，一种是加氢裂解使用氢，氢为原料；另一种是氢能替代煤或天然气燃烧锅炉产生蒸汽，氢为燃料；钢铁行业用氢气替代煤炭作为还原剂来生产钢铁，氢气为原料。
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为氢能进口国，加拿大和澳大利亚则将自身定位为氢能出口国。德国虽然从国内氢能供需趋势研判其未来可能会成为氢能进口国，但也提出要努力成为氢能利用技术的出口国。这一思路与德国的石化产业发展可谓一脉相承，原料可以依赖进口，但技术必须独立，在全球具有竞争力。
在氢能储运方式设计方面，各国的战略文件也对国内运输和国际运输进行了区分。在国际运输方面，
澳大利亚和日本都是岛国，作为未来的氢能出口国和进口国，均强调发展氢能液化产业，以利于海运。德国作为位于欧洲中部的陆上能源枢纽，强调建立跨欧洲的氢能管道运输系统。加拿大的氢能跨国管道与油气管道一样，主要着眼于联通美国市场。
在国内运输方面，4国都提出近期主要研发氢气和天然气管道混输技术，后期待氢能需求增加后，再修建独立的氢气运输管道或是将天然气管道改造为氢气管道。除此之外，加拿大特别指出，当前阶段氢能国内运输使用车辆运输比管道运输更为实际，将逐步提高现有氢能运输车辆的运输能力。德国和日本还提出发展轻便安全的液体有机物储氢（LOHC ，通常使用二苯甲基甲苯，即工业领域通称的传热油作为氢能载体，将氢能溶解到传热油中运输）作为远期氢能储运技术发展重点。2.4 各种保障措施
德、澳、加、日4国在战略中提出的保障措施共同点包括：加强政府协调，完善政策和标准体系；鼓励先进技术研发，推动技术商业化应用；开展试点项目，推广成功经验；强化宣传引导，提高公众参与意识；开展跨国合作，参与构建国际市场。
在加强政府协调、完善政策和标准体系方面，德国政府设立由各部国务秘书（副部长级）组成的委员会监督战略达标情况，修订建设替代燃料基础设施指令，实施清洁汽车指令（CVD ）；澳大利亚政府提出，要回顾涉及氢能安全和氢能行业发展的730项立法和119项行业标准，目的是配合战略执行
减排方面应发挥更大作用。
真空垫造成4国氢能利用重点出现上述分化的主要原因包括以下3个。
一是各国产业结构不同。德国以制造业立国，特别是化工和钢铁行业一直稳居世界前列，因此非常注重工业领域的去碳化，将氢能作为工业领域深度脱碳的重要手段。加拿大是重要的油气资源国，油气行业是加拿大的支柱产业，因此在工业领域使用氢能时首选油气开采业，以氢能代替天然气生产蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD ）所需的蒸汽。加拿大和澳大利亚都属于资源出口国，发展氢能还有提高能源出口效益、培育新经济增长点的作用。
二是各国对氢能产业定位理解不同。德国认为，氢能利用应走差异化发展道路，首先应服务于那些难以进行电气化革新的行业，因此在交通领域首选航空业和船舶业，而不是陆上运输业。相比单一行业的应用，澳大利亚则比较注重氢能在各种场景的综合利用，提高规模效应，因此突出强调打造以工业、交通、发电等多场景氢能利用为基础的“氢能枢纽”试点。日本是自然灾害多发国家，将氢能作为稳定电网的重要调峰能源和备容电源，故特别强调发展氢能发电和家用燃料电池设备。
三是各国用能理念不同。加拿大由于纬度较高、气温较低，加之地广人稀，乘用车喜欢选择大排量的越野型汽车，动力电池在低温环境下效能远不及普通燃油车，因此低碳出行选择更偏向于氢燃料电池汽车。日本由于本土能源匮乏，一直强调提高能源利用效率，因此特别强调氢能在废弃能源再利用方
面发挥作用，解决新能源弃风、弃水、弃光问题和其他暂时无法消纳的能源储存问题。
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2.3 氢能储运方式比较
德、澳、加、日4国都强调建设氢能国际市场，开展氢能国际贸易。其中，德国和日本将自身定位
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体开展宣传活动加强沟通；加拿大拟开发一系列政策工具与测算计量方法，以帮助早期氢能市场的用户量化氢能应用效果。
在开展跨国合作、参与构建国际市场方面，各国都强调要积极参与氢能地区和国际性组织，建设跨国产业链和基础设施，参与构建氢能国际标准，开展国际科技合作。
德、澳、加、日4国氢能战略主要内容比较见表1。
3 对中国氢能产业发展的几点启示
3.1 制定氢能产业发展中长期战略规划
角蜡蚧对比国外的氢能战略设计可以看出，中国迄今尚未将氢能在国家层面的能源发展规划中加以体现，对
于氢能产业链的一些规划设计都是嵌套在新能源汽车产业规划中，中国对于氢能产业的发展方向、发展规模和发展路径尚缺乏系统性政策安排。中国氢能产业迫切需要从顶层设计上着手，明确在“碳排放达峰、碳中和”背景下的氢能产业发展思路，提出氢能产业在能源体系中的角定位、阶段性可量化指标、产业链各环节的发展重点，构建促进氢能产业良性发展的体制机制。3.2 扩展氢能制备的原料来源
目前，国家层面仅在《新能源汽车产业发展规划（2021－2035）》中明确提出氢能原料利用方向的政策。该项政策指出，“因地制宜开展工业副产氢及可再生能源制氢技术应用”，将氢能制备来源圈定在工业副产氢和可再生能源范围内。从中国资源禀赋来看，中国的化石能源资源较为丰富，煤制氢和天然气制氢的成本较可再生能源制氢也具有更大的优势。从国外氢能发展战略可见，各国也并非完全否定煤制氢和天然气制氢的路线，而是提倡发展“化石能源制氢＋碳捕集和封存技术”的模式。因此，建议中国氢能产业发展初期，不要对氢能原
突出政策导向重点，消除政策重叠和政策壁垒，构建全国统一的行业标准体系；加拿大设立跨政府部门工作组，制定长期政策和多年期工作计划，明确发展重点，创造清晰的政策环境，推广最佳实践。日本在《基本氢能战略》中没有涉及政府部门和政策协调的内容。日本政府最新的氢能政策框架主要体现在日本能源中长期发展战略——《能源基本计划》中。该《能源基本计划》2018年发布第五版，计划期限到2030年。在其中，日本政府提出要推动系统和基础设施的战略性安排，利用日本技术应对
全球气候变化，促进多种氢能技术发展，降低氢能成本，以确保氢能成为中长期本土和全球能源安全的重要能源品种。
在鼓励先进技术研发、推动技术商业化应用方面，德国政府提出了“氢能技术2030”研究攻关计划，致力于打造氢能工业和交通应用研究旗舰项目；澳大利亚联邦政府注资3.7亿美元设立了氢能发展基金；加拿大为燃料电池和氢能提供长期专有研发资金，促进产、学、研结合；日本文教省和经济产业省合作制定了面向2050年的未来能源和环境创新技术，日本新能源产业技术综合开发机构、日本环境省和内阁分别向氢能技术研发提供补贴和经费。
回收锡
在开展试点项目、推广成功经验方面，德国于2019年开始建设“Hyland-德国氢能示范区”，分3个阶段资助地区性氢能整体解决方案的制定、细化和实施；澳大利亚于2021年开始打造“氢簇计划”，投资185万澳元建设13个区域氢能技术集[10]；加拿大计划在2025年前在艾伯塔省、魁北克省、不列颠哥伦比亚省和大西洋沿岸建设氢能枢纽；日本对北九州、横滨、丰田、京阪科学城和福岛等地氢能社区建设试点项目进行资助。各国都提出要为氢能示范项目提供融资便利、用地便利，简化审批程序。
在强化宣传引导、提高公众参与意识方面，德国要求政府采购必须给予低碳绿产品一定的份额，对中间和最终氢能产品纳入绿产品标识系列；澳大利亚以公开会议、学校培训、针对特定
