國際氫能與燃料電池展訊：

摘要

來(lái)自可再生能源的氫能具有應對氣候挑戰的潛力，技術(shù)進(jìn)步對于推動(dòng)這種能源轉型至關(guān)重要。在全球范圍內，越來(lái)越多的城市正在積極采用氫氣戰略。關(guān)于城市可持續性過(guò)渡的文獻主要側重于技術(shù)采用方面的政策創(chuàng )新，而對城市在促進(jìn)技術(shù)創(chuàng )新方面的作用探討不足。在這里，本文采用定性?xún)热莘治龅姆椒?，分析了?lái)自中國39個(gè)氫能計劃城市的122份政策文件，以彌補這一差距。研究結果顯示，城市通過(guò)有針對性的政策支持和對所需技術(shù)的投資，在促進(jìn)新興氫經(jīng)濟中的技術(shù)創(chuàng )新方面發(fā)揮著(zhù)眾多關(guān)鍵作用。通過(guò)走在國家政府前面，這些早期行動(dòng)者在創(chuàng )造早期勢頭和為未來(lái)規模轉型奠定基礎方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。本文的研究結果還指出，這些自下而上的舉措顯然需要更好地指導和引導向清潔氫開(kāi)發(fā)，因為缺乏上層政策指導可能導致優(yōu)先事項和結果的多樣化。本文的研究結果呼吁在研究和政策上重新關(guān)注城市在技術(shù)創(chuàng )新和可持續性轉型方面的積極作用，并強調讓城市參與國家和國際氫經(jīng)濟發(fā)展的重要性。

引言

來(lái)自可再生資源的氫能具有應對氣候挑戰的潛力，但在降低供需雙方的成本方面存在障礙，技術(shù)進(jìn)步是成功的關(guān)鍵。許多國家正在競相開(kāi)發(fā)氫能，其主要目標是在氫技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，并獲得額外的環(huán)境效益和實(shí)現能源供應的多樣化。

在全球范圍內，處于領(lǐng)先地位的城市積極參與氣候保護。在新興的氫經(jīng)濟格局中，一些先行者城市正在積極開(kāi)發(fā)和采用氫燃料，用途各不相同。在文獻中，城市可持續轉型研究的焦點(diǎn)主要集中在城市的政策創(chuàng )新能力，社區主導的行動(dòng)，或社會(huì )技術(shù)實(shí)驗。這些研究探索了促進(jìn)采用新技術(shù)以實(shí)現其過(guò)渡目標的各種創(chuàng )新性城市舉措;強調了城市在應用和嵌入可持續性技術(shù)以實(shí)現減排目標方面的作用。然而，盡管有一些經(jīng)驗證明認為一個(gè)城市可能會(huì )投資于太陽(yáng)能熱水器等可持續性技術(shù)，但城市能否以及如何在促進(jìn)可持續性研發(fā)方面發(fā)揮積極作用的問(wèn)題仍有待系統地探討。調查市政府在其管轄范圍內促進(jìn)技術(shù)創(chuàng )新的意愿和努力將加深本文對城市對可持續轉型的貢獻的理解。這種洞察力在氫能開(kāi)發(fā)中尤為重要，因為技術(shù)進(jìn)步對于幫助這種緊急轉變至關(guān)重要。城市被視為知識生產(chǎn)和技術(shù)創(chuàng )新的場(chǎng)所。城市的創(chuàng )新能力與其規模呈正相關(guān)，創(chuàng )新周期正在加快，以保持可持續增長(cháng)。在一個(gè)氫能被應用于能源系統的緊急情況下，調查城市級氫政策的驅動(dòng)因素、機會(huì )、障礙和影響，將及時(shí)提供新的見(jiàn)解，了解城市在孵化技術(shù)創(chuàng )新方面的作用，并將有助于加速氫能的應用。在這項研究中，本文以中國的領(lǐng)先城市作為案例研究，探討城市在實(shí)現氫燃料轉型中的潛在作用。

本文試圖回答這樣一個(gè)問(wèn)題：在新興的氫能經(jīng)濟中，城市是否積極支持氫能技術(shù)的研發(fā)?如果是這樣，原因和方式是什么?具體來(lái)說(shuō)，本文通過(guò)研究中國39個(gè)領(lǐng)先城市的城市氫政策來(lái)解決四個(gè)子問(wèn)題，即(1)城市層面的政策側重于哪些價(jià)值鏈部分?(2)城市優(yōu)先采用哪些制氫方法?(3)城市如何支持其管轄范圍內的研發(fā)活動(dòng)?(4)是什么促使領(lǐng)先的城市這樣做?為了分析，本文對政策文件進(jìn)行定性?xún)热莘治觥?/p>

結果

氫價(jià)值鏈環(huán)節的城市戰略重點(diǎn)

城市層面的氫價(jià)值鏈區段戰略重點(diǎn)如圖1所示。每個(gè)條代表城市的數量，顏色代表政策意圖: 藍色條代表鼓勵技術(shù)發(fā)展的城市; 橙色條代表鼓勵采用氫氣的城市。在供應方面(包括氫氣生產(chǎn)、儲存和運輸) ，支持技術(shù)創(chuàng )新的城市多于鼓勵技術(shù)應用的城市。在加油站段觀(guān)察到相反的趨勢。幾乎所有的城市都出臺了支持加油基礎設施建設的政策; 相比之下，只有一半的城市通過(guò)政策支持這一領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng )新。

在需求方面，城市交通部門(mén)使用氫氣吸引了最多的政策關(guān)注，政策同樣支持技術(shù)創(chuàng )新和示范。相比之下，較少的城市有政策計劃推動(dòng)氫能在電力、工業(yè)和建筑部門(mén)的使用; 特別是，對研發(fā)的支持很少。值得注意的是，許多城市表達了他們對未來(lái)建設氫能社會(huì )的愿景，表明了在交通以外的其他城市部門(mén)廣泛使用氫能的雄心。

本文進(jìn)一步研究了這些城市提出的制氫方法，如圖2所示。政策文件中提到了四種方法: (1)利用化石燃料生產(chǎn)氫氣; (2)利用碳捕獲和儲存(CCS)技術(shù)生產(chǎn)化石燃料; (3)電網(wǎng)發(fā)電; (4)可再生能源。這種分類(lèi)對于理解城市一級的政策是否可能有利于可持續發(fā)展至關(guān)重要。圖2顯示了有近期氫生產(chǎn)計劃的城市數量(到2025年)。大多數城市支持多種來(lái)源的氫生產(chǎn)。

調查結果顯示：

(1)39個(gè)城市中有24個(gè)表示將鼓勵使用可再生氫能。此外，利用工業(yè)副產(chǎn)品制造氫氣是城市采用的另一種流行方法(39個(gè)城市中有24個(gè)城市采用了這種方法)。副產(chǎn)品方法有直接的好處，例如使用可能浪費的資源和提供氫供應以滿(mǎn)足近期需求。

(2)此外，在39個(gè)城市中，有32個(gè)城市規劃或實(shí)施了鼓勵采用氫動(dòng)力汽車(chē)和部署加油站的政策，這表明在這兩個(gè)領(lǐng)域存在共存現象。這種確定的模式可能揭示了政府的采用策略--在推廣氫動(dòng)力汽車(chē)的同時(shí)推廣燃料補給基礎設施。

(3)所有39個(gè)城市都表示，他們傾向于在近期計劃中將燃料電池汽車(chē)作為重型或公用車(chē)輛使用，例如城市公共交通(如公共汽車(chē)和運輸工具)和工業(yè)車(chē)輛(如叉車(chē)和重型卡車(chē))。一些城市計劃為他們的政府車(chē)隊購買(mǎi)氫燃料汽車(chē)。相比之下，較少的城市(39個(gè)城市中有19個(gè))計劃在短期或中期內鼓勵在出租車(chē)、商務(wù)車(chē)和租賃車(chē)中使用氫動(dòng)力客車(chē)。

(4)如圖1所示，對技術(shù)發(fā)展的政策支持延伸到氫價(jià)值鏈的所有環(huán)節，表明城市不僅是將氫應用于基礎設施的運營(yíng)單位，而且也是技術(shù)研發(fā)的直接支持者。

(5)圖1的水平軸顯示了這些城市的政策發(fā)展進(jìn)程。例如，在氫生產(chǎn)領(lǐng)域，34個(gè)城市制定了支持技術(shù)研發(fā)的政策目標，27個(gè)城市制定了實(shí)現這些目標的進(jìn)一步路線(xiàn)圖。一些城市將這些計劃轉化為政策行動(dòng): 29個(gè)城市宣布了今后要采取的政策措施，24個(gè)城市已經(jīng)實(shí)施了一些政策工具?？傮w而言，隨著(zhù)城市從愿景轉向行動(dòng)，城市數量沿著(zhù)水平軸逐漸減少。其他領(lǐng)域也有類(lèi)似的趨勢。

本文進(jìn)一步檢查和比較了每個(gè)城市的政策進(jìn)展，如圖3所示。本文確定了這些城市用于技術(shù)創(chuàng )新和應用的11種政策工具(詳見(jiàn)方法部分)。在圖3中，橙色條表示正在實(shí)施的策略工具類(lèi)型的數量，而藍色條表示所有計劃和實(shí)施的工具類(lèi)型的總數。如圖3所示，城市在政策進(jìn)展方面有所不同：

(1)圖表右側的7個(gè)城市只宣布了政策意圖，尚未實(shí)施任何措施，而圖表左側的幾個(gè)城市已經(jīng)取得了進(jìn)展。

(2)各個(gè)城市在氫工業(yè)基礎、產(chǎn)業(yè)結構、財政能力和可持續發(fā)展政策方面有所不同。在氫/燃料電池發(fā)展方面處于領(lǐng)先地位的城市似乎已經(jīng)制定了許多政策，而處于氫能源工業(yè)早期階段的城市更有可能處于圖表的右側。這一發(fā)現可能表明，這些領(lǐng)先的城市投資于不同產(chǎn)能和投資水平的氫計劃。由于這些城市在中國具有相同的政策環(huán)境，政策演進(jìn)的異質(zhì)性可能是由內生因素或區域因素造成的。

[技術(shù)研發(fā)和應用的政策工具]

本文進(jìn)一步調查了這些城市所采用的政策工具，并在圖4和圖5中展示了它們在價(jià)值鏈各環(huán)節的分布模式。這些工具根據政策意圖分為兩類(lèi): (1)如圖4所示促進(jìn)技術(shù)發(fā)展; (2)如圖5所示鼓勵技術(shù)應用。藍色條形表示計劃階段的策略; 橙色條形表示實(shí)施階段的策略。長(cháng)度表示使用每種政策工具的城市數量。

(1)城市采用了一系列政策工具來(lái)支持技術(shù)發(fā)展: 有利的制度安排、監管、杠桿投資的融資機制、示范項目、稅收激勵、補貼、試點(diǎn)地區、工業(yè)園區和研發(fā)資金。政策支持是全面的，包括財政和非財政措施。

(2)為了促進(jìn)技術(shù)應用，城市采用了另一套政策工具，包括促進(jìn)制度安排、監管、投資杠桿融資機制、示范項目、政府采購、試點(diǎn)地區、工業(yè)園區、補貼和土地使用政策。一些策略工具專(zhuān)門(mén)用于支持技術(shù)采用。

[城市氫戰略的動(dòng)機]

2020年出臺了第一個(gè)專(zhuān)門(mén)的國家級氫能相關(guān)項目--燃料電池汽車(chē)試點(diǎn)城市政策，許多城市對此做出了回應，發(fā)布了當地的氫能或燃料電池汽車(chē)發(fā)展計劃。然而，在39個(gè)案例城市中，本文確定了21個(gè)城市在國家層面的計劃之前已經(jīng)引入了相關(guān)的政策，表明這個(gè)國家政策框架可能不會(huì )直接推動(dòng)這些先行者的政策發(fā)展。本文分析了這21位先行者在他們的政策文件中陳述的動(dòng)機，并在圖6中進(jìn)行了總結。

如圖6所示，上級政府是實(shí)施城市一級戰略的一個(gè)影響因素。16個(gè)城市承認，它們的氫戰略決定受到各種國家計劃的影響。9個(gè)城市表示，它們的氫計劃是對省級氫框架的響應。

關(guān)于城市氣候治理的研究發(fā)現，各級政府之間的縱向聯(lián)系可以促進(jìn)地方一級的行動(dòng)。在這些案例中，本文進(jìn)一步調查了省市之間的聯(lián)系。在一些城市，省級政策可能在刺激城市一級戰略和鼓勵城市間合作方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。在其他情況下，省級計劃在激勵市一級政策方面可能發(fā)揮有限的作用，因為先行城市在宣布地方戰略方面走在了省的前面。值得注意的是，在中國，只有少數省份發(fā)布了氫戰略。因此，本研究中包括的許多領(lǐng)先城市在沒(méi)有省級指導的情況下規劃了自己的氫戰略。

此外，發(fā)展氫能經(jīng)濟的全球勢頭可能會(huì )影響到這些城市，因為有12個(gè)城市在其政策文件中描述了全球趨勢。此外，19個(gè)城市表達了在這一新興領(lǐng)域作為國家或全球領(lǐng)先者發(fā)揮帶頭作用的雄心。對加入氫能經(jīng)濟的全球趨勢表示出的興趣可能意味著(zhù)，如果城市能夠及早采取行動(dòng)，它們已經(jīng)確定了未來(lái)的機會(huì )。城市在采用可持續性技術(shù)方面的領(lǐng)導作用。

這些政策文件也披露了內生因素。一些城市承認，作為未來(lái)氫能經(jīng)濟的先行者，它們的特殊稟賦提供了優(yōu)勢。例如，一些城市可能接近可再生能源或擁有豐富的制氫工業(yè)副產(chǎn)品; 一些城市可能已經(jīng)建立了相關(guān)的工業(yè)基地(如汽車(chē)工業(yè))或在這一領(lǐng)域實(shí)現了技術(shù)創(chuàng )新; 還有一些城市可能已經(jīng)發(fā)現了新興的本地市場(chǎng)機會(huì )。以前的研究發(fā)現，城市的某些稟賦可能提供了一個(gè)機會(huì )來(lái)啟動(dòng)積極的惰性，從長(cháng)遠來(lái)看，這可能有助于城市的可持續性實(shí)踐。此外，這些文件還指出，城市之間的聯(lián)系是城市加入這一趨勢的動(dòng)力。最后，國家/國際事件可能是一個(gè)驅動(dòng)因素。

通過(guò)上述分析，本文得出結論：先行城市制定地方氫戰略的動(dòng)機可能受到以下因素的驅動(dòng)：(1)上級政府的政策影響;(2)預期的經(jīng)濟效益/技術(shù)優(yōu)勢;(3)地方資源、市場(chǎng)、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)稟賦;(4)其他城市的同行影響;以及(5)國家/國際事件。

討論

首先，城市在氫能經(jīng)濟的技術(shù)創(chuàng )新中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。城市被視為創(chuàng )新的引擎。然而，城市與創(chuàng )新之間的聯(lián)系既非必然，也非天然紐帶。因此，城市必須在必要的政策支持下，努力提高和增強自身的創(chuàng )新能力。關(guān)于城市可持續性過(guò)渡的現有政策研究側重于能夠為可持續性過(guò)渡采用新技術(shù)的政策創(chuàng )新，而不是明確促進(jìn)技術(shù)創(chuàng )新和發(fā)展。本文的研究表明，向氫能轉型的領(lǐng)先城市通過(guò)一系列支持性政策積極和有目的地鼓勵技術(shù)研發(fā)，這表明城市除了是新技術(shù)的采用地之外，還可能對氫經(jīng)濟的技術(shù)進(jìn)步做出貢獻。

從政策文件中發(fā)現，中國一些城市級氫能計劃繼承了以往/現有地方技術(shù)創(chuàng )新或可再生能源戰略的政策支持，作為這些政策方案在氫能等特定領(lǐng)域的延伸。此外，如圖6所示，不同城市存在不同的地方稟賦，推動(dòng)政策制定，表明由于這些固有屬性，城市創(chuàng )新能力存在異質(zhì)性。一些研究還發(fā)現，不同城市的創(chuàng )新過(guò)程有所不同，這取決于各種因素，比如它們過(guò)去的創(chuàng )新軌跡，產(chǎn)業(yè)結構的多樣性或專(zhuān)業(yè)化，以及人力資本稟賦。在這方面，正如本文的案例研究所揭示的，城市間合作可能通過(guò)整合合作城市的多樣化優(yōu)勢而有利于轉型。中國城市推廣可再生氫能的雄心可能意味著(zhù)城市對未來(lái)可持續性轉型的可能貢獻。在城市公共交通中采用燃料電池汽車(chē)的目標可為早期氫汽車(chē)市場(chǎng)開(kāi)辟機會(huì )，可能有利于技術(shù)進(jìn)步，并為長(cháng)期大規模采用做好準備。

其次，城市在向氫燃料的過(guò)渡中扮演著(zhù)實(shí)驗性的角色。這項研究說(shuō)明了中國氫能工業(yè)發(fā)展早期的一種自下而上的方法--領(lǐng)先者在國家政策方案出臺之前就已經(jīng)介紹了他們的氫能計劃。城市政策的制定受多種因素的驅動(dòng)，政策的推進(jìn)方式也各不相同。后來(lái)，這些自下而上的實(shí)驗得到了自上而下的指導，這些指導可能在加強合作和避免城市之間的過(guò)度競爭方面發(fā)揮協(xié)調作用。雖然缺乏上層指導可能會(huì )導致政策優(yōu)先次序、細節程度和初期計劃時(shí)期的多樣化，但城市層面的努力已經(jīng)為新興氫經(jīng)濟奠定了一些基礎，比如創(chuàng )造利基市場(chǎng)、孵化早期技術(shù)創(chuàng )新和建立產(chǎn)業(yè)基地。隨后的自上而下的指導可以建立在這些基礎之上并加快開(kāi)發(fā)。早期的研究已經(jīng)確定了創(chuàng )新的嵌套結構，即自上而下的設計會(huì )遇到自下而上的創(chuàng )新，并主動(dòng)采用激勵機制。這種治理結構可以促進(jìn)跨規模和城市的政策學(xué)習。在本文的案例研究中，雖然最初的政策努力來(lái)自基層，這不同于由嵌套結構促進(jìn)的設計的政策方案，但它仍然顯示了嵌套結構的一些關(guān)鍵特征，例如促進(jìn)可持續性實(shí)驗和學(xué)習。重要的是，自下而上和自上而下努力的結合也可能促進(jìn)氫能采用的體制發(fā)展。氫能轉換可能以一種系統的方式發(fā)生，需要更換現有的能源生產(chǎn)、儲存、分配和利用系統或將氫集成到其中。因此，向氫經(jīng)濟的過(guò)渡不僅需要強有力的政策支持，特別是在促進(jìn)基礎設施部署和技術(shù)創(chuàng )新方面，而且還需要增長(cháng)和發(fā)展扶持機構。

總而言之，本文的研究結果表明，領(lǐng)先的城市可以通過(guò)有目的地支持和投資所需的技術(shù)，在促進(jìn)新興氫經(jīng)濟中的技術(shù)創(chuàng )新方面發(fā)揮潛在的關(guān)鍵作用。然而，本文的研究結果也指出，這些自下而上的政策顯然需要更好地引導和引導到清潔氫能的開(kāi)發(fā)，這反過(guò)來(lái)又可以加速可持續性的轉變。

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