能源新技术新兴产业发展动态与 2035 战略对策
一、前言
能源技术的迭代创新推动了全球能源产业的转型发展。作为世界上最大的发展中国家、第一人口大国和第二大经济体，我国还是最大的能源生产国和消费国，能源工业的 健康 发展攸关我国资源、环境和 社会 经济可持续发展。当前，我国能源工业发展尽管已取得显著成就，但面临的问题同样突出：①能源消费总量规模巨大，能源生产和消费结构仍以化石能源为主。2018 年，我国煤炭消费总量约为2.74 109 tce，同比增长 1.0%，占能源消费总量的比例高达 59.0% [1] ，但所占比重持续下降。可再生能源和核能发电量保持增长，但规模化水平依然不足。②油气安全供应形势严峻，2017 年我国首次成为全球最大的原油进口国，2018 年石油对外依存度为 72%、天然气对外依存度为 43% [2] 。③化石能源尚未实现优质化利用，尤其是煤炭清洁高效利用水平仍需大幅提升。发电用煤占比远低于发达国家，大规模煤炭开发利用带来的生态环境问题较为突出 [3] 。④能源系统效率整体仍然偏低。我国单位国内生产总值（GDP）能耗是世界平均水平的 1.4 倍，2018 年火电利用小时平均数仅为 4361 h， “三弃”（弃风、弃光、弃水）电量为 1.023 1011 kW·h。⑤温室气体减排与应对气候变化压力巨大，我国CO2 排放量约占世界总量的 30%，CH4 排放量同样位居世界第一。
在保障国家能源安全的同时，保护生态环境并有效应对气候变化将是我国能源发展面临的长期重大问题。随着未来经济 社会 的发展，传统产业升级和基础设施建设对能源资源的需求依然强劲，我国能源消费总量可能持续上涨，新增能源需求集中在与可再生能源、天然气、核能等相关的新兴产业领域。能源领域新兴产业发展与国家战略需求紧密关联，有助于推动能源生产与消费革命、优化能源结构、助力能源安全、实现温室气体减排和生态环境保护，同时提升国家工业装备制造技术水平、培育经济发展新动能、服务经济 社会 可持续发展 [4] 。
今后 10~15 年以及更长时期，既是我国加快培育和发展战略性新兴产业的关键时期，也是发展绿色低碳产业的重要机遇期。促进能源新技术新兴产业发展，已经成为符合我国发展需求和资源特色的必然选择。现有研究 [5,6] 对我国战略性新兴产业总体发展规律、新能源产业或某一细分能源领域的发展动向与路径选择、战略性新兴产业政策规制等课题进行了探讨，在区域产业集群、战略布局、创新特征、发展模式等方向完成了深入分析。然而对于我国能源领域新兴产业未来发展，特别是产业定位、发展路径与具体举措的战略层面研究，相关内容尚属空白。
本文在界定我国能源新技术特点与产业内涵的基础上，梳理全球能源新技术新兴产业竞争格局的变化趋势与发展态势，研究面向 2035 年的我国能源新技术新兴产业发展方向，特别是“十四五”时期的发展目标与重点任务；明确具体的技术创新发展方向，提出工程 科技 攻关项目、重大工程和示范区建设以及相关政策的建议。
二、能源新技术的特点与产业内涵
（一）能源新技术的特点
能源新技术具有共性特征 [4] ：①通过技术原理上的创新，解决所在技术领域发展的制约性问题；②具有优良的技术竞争力或技术优势；③ 以相关成熟技术为发展基础，具有较好的技术可行性；④ 具有较大的降低成本潜力，能结合较高的技术学习率，在技术发展规模迅速扩张的同时使成本随之急剧下降，从而具备与传统技术竞争而占据大量市场份额的能力。基于已有研究的定义 [7] ，本文进一步将能源新技术明确为：不仅涉及可再生能源和核能领域，而且涵括非常规油气资源开发、传统化石能源的清洁高效转化与利用、能源的传输以及终端用能等领域，是具有突破性或颠覆性的能源开发利用技术。
（二）能源新技术新兴产业范畴与定位
作为新兴产业，能源新技术产业的定位需准确反映能源发展的客观规律，符合“推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系”的国家重大需求，且充分体现能源产业新趋势、新活力和新业态，有效促进绿色低碳成为经济增长新动能。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将战略性新兴产业划分为 7 个大类，其中涉及能源领域的主要有“新能源产业”和“节能环保产业”，其中“节能环保产业”仅涉及传统工业利用过程的高效节能。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》将新能源产业、节能环保产业和新能源 汽车 产业统称为“绿色低碳产业”。因而，能源领域新兴产业以往主要由“新能源产业”所指代。
能源本身并不涉及新的能源和旧的能源，只是能源技术存在先进程度的差异 [7~9]。仅用“新能源产业”一词，不能直接反映智能电网、储能、分布式能源和微电网等产业，同时可再生能源产业发展也需要重视技术的先进性问题。“新能源产业”的定位由于聚焦于核能、太阳能、风能和生物质能等产业，容易忽视化石能源新技术的颠覆性作用（如页岩油气规模化开发技术、先进洁净煤技术），而且将化石能源与非化石能源新技术的系统联合与协同发展排除在外。国家能源局等一些政府部门的政策文件将页岩气开发、智能电网纳入战略性新兴产业，但关于能源领域新兴产业的具体范畴仍不清晰。“新能源产业”定位过于狭窄，所统计的范围不能充分体现能源新技术发展所带来的能源转型与产业变革。现有产业划分与定位的局限性在一定程度上阻碍了能源新技术的集成创新以及不同能源产业的协同发展，不利于全面推动能源生产和消费革命。
针对于此，本文提出宜拓展以往“新能源产业”所涵盖的范围与内涵 [7] ，同等重视化石能源的清洁高效利用以及核能与可再生能源的规模化发展，将能源领域新兴产业统称为“能源新技术产业”。与新兴产业发展相关联的能源新技术包括节能与提高能源效率技术，化石能源清洁高效开发与利用新技术，智能电网和储能技术，非常规油气资源、可再生能源规模化开发利用技术，自主创新的核电技术和核废料处理技术，以及氢能和燃料电池、核聚变能、干热岩、天然气水合物等相关前沿技术。
能源新技术新兴产业主要涵盖了煤炭清洁高效转化与利用产业（以先进燃煤发电产业为重点）、非常规油气开发利用产业（以非常规天然气产业为重点，涉及页岩气、煤层气、天然气水合物产业）、能源互联网与综合能源服务产业（以能源互联网、先进输电、储能、综合能源服务产业为重点）、核能产业和可再生能源产业（以风力发电、太阳能光伏和光热发电、生物质能、地热能、氢能源与燃料电池产业为重点）。
三、能源新技术新兴产业发展动态
（一）发展现状
1. 全球能源新技术新兴产业
全球能源形势正在发生深刻变化，非常规油气资源的大规模开发支撑了美国“能源独立”，部分国家核电供应能力不断削减，以风力发电和太阳能发电为代表的可再生能源产业快速发展以及非常规油气资源生产成为全球性趋势，不断改变着全球能源供需格局 [10] 。世界能源发展向绿色、低碳转型，以“能源结构的低碳化转变、能源发展方式向气候和生态适应型转变、从保障能源供应到实现能源服务的智能化转变”为主要特征。各国致力于能源技术创新，推动能源低碳化和绿色可持续化发展。高度活跃的技术创新活动引发了能源开发利用方式的变革：全球能源供应能力随着技术水平提升而得到显著提高；清洁高效的化石能源开发利用技术赋予了化石能源新的竞争力，但减排尤其是减碳压力仍然巨大；可再生能源技术已得到广泛应用且成本不断下降，实现可再生能源的大比例消纳将是未来能源系统面临的挑战 [11] ；值得注意的是，氢能应用已经成为新兴产业，涉及电力、供热和燃料 3 个领域。
2. 我国能源新技术新兴产业
当前，我国能源发展已转向着力提升质量阶段 [11] 。国内能源消费结构不断优化，2018 年煤炭和石油以外的清洁能源占比已达 22.1%。能源供应结构朝着多元化方向发展。作为世界最大的可再生能源生产国，我国可再生能源产业发展迅速，相应新增发电装机已经超过化石能源，2018 年可再生能源发电量在电能结构中的占比达到 26% [2] ，替代作用日益显现。风力发电（占比 5.2%）、太阳能光伏发电（占比 2.5%）规模均达世界第一，弃风限电形势明显好转，光伏弃光电量和弃光率均有所降低。核电规模（占比 4.1%）稳定增长，核能多用途利用前景看好。能源互联网和综合能源服务产业蓬勃发展，能源基础设施建设提速，保障了“一带一路”倡议实施，促进了区域融合发展。
在技术层面，我国能源 科技 水平和创新能力持续提升，部分领域达到国际领先水平 [12] 。化石能源开发和利用效率进一步提高，燃煤发电超低排放技术开始全面推广。非常规天然气开发利用技术不断取得突破。电网与储能工程技术水平持续提升，能源互联网与储能产业处于国际领先水平。核能和可再生能源产业技术创新能力也有所增强。
与此同时，我国能源新技术新兴产业发展存在的问题也较为突出 [13] 。煤炭清洁高效转化和利用整体水平有待提升，先进煤炭利用技术亟需进一步研发突破与示范推广；油气供应安全问题突出，非常规油气仍未实现大规模商业化开发，关键技术和体制机制方面的制约因素仍然存在；核电产业仍需进一步规模化以保障安全高效发展；能源互联网与综合能源服务产业发展仍受制于技术、市场等多方面因素；可再生能源产业发展面临的核心技术不足、并网消纳困难等诸多问题仍有所体现。
（二）发展趋势
1. 全球能源新技术新兴产业
面向 2035 年，全球能源发展的主流仍是化石能源与非化石能源的协同发展 [13] 。在稳定性、经济性和可获得性方面，可再生能源存在明显不足，全球一次能源供应的主体在较长时期内仍将是技术稳定的化石能源。绿色、低碳能源在较长时期内是能源技术创新的主要方向，同时能源与信息、材料的深度融合，有望催生智慧能源网络。能源领域的技术创新将为传统产业的转型升级注入新动力，推动智能制造、智能建筑、智慧交通等新兴领域的快速发展 [11] 。
2. 我国能源新技术新兴产业
未来 10~15 年，我国能源生产和消费结构将继续优化，但鉴于现有规模基础，传统化石能源在保障能源安全方面仍将持续发挥基础性作用。页岩气、煤层气等非常规油气资源有望成为我国油气工业的战略性接替资源。核能产业是我国具有全球竞争力的高新技术领域，核能技术的研发与多用途利用将持续升温。可再生能源产业作为化石能源的清洁替代方案，在增进能源供应能力、满足对可持续性能源的需求、维护环境和气候安全等方面意义重大，将持续处于快速上升期。能源互联网为现代电力工业和综合能源系统的变革指引了发展路径。
四、 面向 2035 年的能源新技术新兴产业发展战略对策
（一）能源新技术新兴产业发展战略思路
基于我国国情现实、能源发展客观规律以及能源技术创新趋势，能源新技术新兴产业的发展需要同等重视化石能源和非化石能源新技术的颠覆性作用，持续优化能源生产和消费结构，着力提升能源利用效率和非化石能源的消费比重。加强能源 科技 基础研究，大力开展前沿性技术创新，特别是交叉学科创新和颠覆性技术创新研究。推动能源与材料、信息的深度融合以及智能电网、智慧能源发展，构建清洁、低碳、高效、智能的现代综合能源体系 [7,11]。
（二）“十四五”时期产业发展目标与任务
根据能源新技术新兴产业所涵盖的9个子产业，在“十三五”时期各产业发展的基础上，进一步分析“十四五”时期各产业应着力实现的具体发展目标和重点任务。
1. 煤炭清洁高效利用产业
发展目标：燃煤发电机组平均供电煤耗低于300 gce/(kW·h)，碳排放强度力争下降到 825 g/(kW·h)左右；实现 5~10 MW 煤气化燃料电池系统（IGFC）电站工程示范；建设 600 MW 等级的 700 超超临界工程示范项目；建成百万吨级 CO2 捕集、驱油与封存示范项目。
重点任务：①全面提升燃煤发电机组效率与污染物排放控制水平，开发高效低成本的碳捕集、利用和封存技术；②开发高灵活性燃煤发电技术，研发煤与可再生能源耦合发电技术；③研发数字化、自学习、自适应、互动化特征显著的智能发电技术；④加快实施“煤炭清洁高效利用”重大项目，加大IGCC/IGFC（整体煤气化联合循环发电系统，简称IGCC）研发投入。
2. 非常规天然气开发利用产业
发展目标：页岩气产量达到 3 1010 ~5 1010 m3 ，地面煤层气抽采产量达到 1.3 1010 m3 ；前瞻性布局天然气水合物产业，加强天然气水合物资源勘探，开采试验技术力争取得新突破。
重点任务：①加快川渝页岩气商业开发基地建设，实现页岩气产量快速增长；②加快常压、深层、陆相等新类型页岩气示范区建设，推动页岩气产业向多地区、多领域拓展；③继续推进沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两个煤层气产业化基地建设；④加快南方二叠系、鄂尔多斯盆地低阶煤等新区和新层系开发试验，形成新的煤层气产业化基地；⑤海陆并举，前瞻性布局天然气水合物产业，加快资源评价和技术研发力度。
3. 能源互联网与综合能源服务产业
发展目标：建成泛在电力物联网，初步形成共建、共治、共赢的能源互联网生态圈，引领能源生产、消费变革，实现涉电业务线上率达到 90%。
重点任务：①研究适应全球能源互联网发展特点的智慧城市新基础设施体系；②输电线路升级改造逐步采用超导输电技术；③全面深度感知源网荷储设备运行、状态和环境信息，重点通过虚拟电厂和多能互补方式提高分布式能源的友好并网水平和电网可调控容量占比；④采用优化调度实现跨区域送受端协调控制，基于电力市场实现集中式省间交易和分布式省内交易，促进清洁能源消纳；⑤开发多类型、大容量、低成本、高效率、长寿命的先进储能系统。
4. 核能产业
发展目标：建成核电装机容量9.4 107 ~1 108 kW；建成压水堆投运容量 7.2 106 ~9.6 106 kW；建成先进堆投运容量 6 106 kW。
重点任务：①自主三代压水堆核电技术实现型谱化开发、批量化建设；②小型多用途核反应堆技术开拓核能应用范围与应用领域；③第四代先进核能技术与压水堆协调发展，打造可持续发展模式；④发展稳态、高效、安全、实用的核聚变技术。
5. 风电产业
发展目标：累计装机容量达到 3.5 108 kW，其中海上风电为 2 107 kW；陆上风电项目全面实现竞价上网，海上风电项目平准化度电成本显著下降。
重点任务：①优化产业空间布局，加快发展陆上分散式风电；②积极有序推进海上风电建设；③加强就地就近利用，落实解决消纳难题；④加强基础共性技术研究，形成产业发展的完整研发制造体系；⑤强化市场竞争机制，积极促进风电产业与金融体系的融合。
6. 太阳能光电产业
发展目标：太阳能光伏发电累计装机容量接近400 GW，太阳能光热发电装机容量累计为 5 GW。
重点任务：①大力发展分布式光伏发电；②完善消纳保障机制，保消纳、保装机；③进一步提高太阳电池及组件效率，降低度电成本；④规模化发展长储热小时数的融盐塔式技术，进一步降低导热油槽式电站的成本电价；⑤发展太阳能跨季节储热采暖技术；⑥积极参与全球市场。
7. 生物质能产业
发展目标：垃圾焚烧发电实现清洁运行并在生物质发电中占据主导地位；生物质成型燃料年利用量为 4 107 t，生物质发电和供热成本逼近燃煤发电和供热成本。
重点任务：①建立生物质资源分布及其物化特性数据库；②研发生物质高效热电联产、热电多产品联产和垃圾清洁焚烧发电联合多产品生产技术；③生物质成型燃料重点研发成型燃料工业化生产关键技术和高效清洁化利用；④生物质交通燃料重点推进纤维乙醇产业化，建立生物柴油成熟的商业运营模式，研发生物质高效转化技术。
8. 地热能产业
发展目标：新增地热能供暖（制冷）面积为1 109 m2 ；新增地热发电装机容量 500 MW；地热能年利用量折合 1 108 tce。
重点任务：①优先开展地热资源潜力勘查与选区评价；②积极推进地热供热（制冷），改善供热结构，满足清洁用能需求；③针对不同热储类型加强技术攻关，突破共性关键技术；④加强地热发电技术攻关，推动地热高效利用；⑤大力发展梯级利用和“地热 +”，增强地热能的市场竞争力。
9. 氢能源与燃料电池产业
发展目标：完善制氢、加氢等配套基础设施，累积建成加氢站 300 座以上，实现氢气供需基本平衡；关键核心零部件批量化技术大幅提高，基本掌握氢能产业链核心技术；实现城市氢能应用场景多元化。
重点任务：①氢能基础设施全局规划、合理布局，规范化建设、规模化推进；②加强燃料电池系统集成；③在大型工业园区开展副产氢 + CO2 捕获和封存技术（CCS）、加氢站及燃料电池货运车示范；④在沿海城市开展可再生能源电解制氢、加氢站及燃料电池公交车、大巴示范应用；⑤特殊交通运输工具用燃料电池示范应用；⑥在边缘城市和工矿企业开展百千瓦级燃料电池分布式电站应用。
（三）面向 2035 年的创新方向与工程 科技 支撑
1. 关键技术方向
综合研判，面向 2035 年的我国能源新技术新兴产业关键技术发展方向见表 1，共有 41 项具体技术。
表 1 我国能源新技术新兴产业关键技术发展方向
（续表）
2. 设立工程 科技 攻关项目
从国家层面支持和推动设立工程 科技 攻关项目（见表 2），对能源领域具有前瞻性、先导性和 探索 性的重大关键技术开展集中攻关，提升技术水平和自主创新能力，进而有效支撑中长期能源新技术及产业的发展。
表 2 能源新技术新兴产业发展相关工程 科技 攻关项目
3. 设立多能互补分布式能源重大工程
国内对单一能源技术及其控制研究已经比较成熟，但缺乏对多种能源技术的集成应用技术，以及以分布式能源为基础的微电网基础理论和工程实践问题研究 [13] 。分布式供能系统是未来能源系统的重要发展方向，具有环保、经济、分散、可靠和灵活等特点，可满足高耗能行业以及工业园区、公共、商业和民用建筑的多能源联供需求，具有巨大的技术提升空间和市场潜力。设立重大工程，以示范为基础，建设多能互补分布式供能系统，这是构建“互联网 +”智慧能源系统的重要任务，有利于提高能源供需协调能力，推动能源清洁生产和可再生能源就近消纳，提高能源系统综合效率。
工程任务：①优化布局建设分布式供能系统基础设施；②开展分布式供能基础理论、核心技术和系统集成研究；③研制高水平独立微网变流器、控制器等关键设备；④通过独立微网系统集成和能效管理关键技术，实现多能协同供应和能源梯级利用；⑤形成适合终端用户和大型能源基地的多能互补分布式供能系统；⑥为城镇、海岛（礁）、极区及边远地区提供整体能源解决方案。
重点任务：①中东部终端多能互补分布式供能系统；②大型能源基地多能互补分布式供能系统。
4. 设立能源新技术集成创新示范区
（1）河北雄安新区能源新技术集成创新示范区
河北雄安新区及其周边地区现有开发程度较低，发展空间充裕，具备高起点、高标准开发建设的基本条件。以河北雄安新区为主建设能源新技术集成创新示范区，助力建设绿色智慧新城，打造生态城市，发展高端高新产业，带动河北南部地区乃至华北腹地的发展，建成与生态文明发展要求相适应的绿色低碳发展模式。
工程任务：①建设河北雄安新区智慧能源综合服务平台；②完成新建核电厂的供热总体规划方案及泳池式低温供热堆；③加快推进风电开发与配套电网建设协调发展；④加速推动区域太阳能全产业链的协调发展；⑤推进高效清洁的垃圾发电项目、建设玉米 / 小麦整株燃料乙醇和沼气生物炼制工程；⑥发展规模化分布式可再生能源并网技术与装备；⑦加大勘查力度，重点开展雄安新区多层水热型热储综合利用 [14] ；⑧布局包括制氢、运氢、加氢储氢、用氢在内的全产业链建设。
（2）华南沿海地区能源新技术集成创新示范区《粤港澳大湾区发展规划纲要》《国家生态文明试验区（海南）实施方案》《关于支持深圳建设中国特色 社会 主义先行示范区的意见》均提出了发展绿色低碳产业的要求。基于良好的区域优势、政策优势和能源产业基础，以粤西南地区（包括海南）为主建设华南沿海地区能源新技术集成创新示范区，为沿海区域低碳经济发展提供参考范例。
工程任务：①建设跨区域“互联网 +”能源综合运营服务平台；②完成现有核电机组建设，同时选址新建核电项目；③积极有序推进陆 / 海上风电开发建设，促进风电就地就近消纳利用；④光伏产业与其他产业互为补充，多种形式发展太阳能光电；⑤推进高效清洁的垃圾发电项目，开发蔗渣 / 稻秆燃料乙醇和多原料沼气生物炼制工程；⑥勘探地热资源及分布特点，建成地热利用示范工程；⑦重点突破规模化分布式可再生能源并网技术与装备 [14] ；⑧构建智慧能源体系，实现不同能源形式相互转化，提高能源的整体利用效率；⑨建设能源（氢能、电能）与交通融合的“绿色海南”，打造零排放智能交通海南岛自贸示范区。
五、对策建议
我国能源新技术新兴产业发展已经具备良好的基础，但作为战略性新兴产业，其发展壮大仍然面临成本、市场、政策等多重因素的制约 [15] 。为促进我国能源新技术新兴产业的高质量发展，亟待加强面向 2035 年的顶层设计与规划。
（1）重新明确能源领域新兴产业范畴与定位，在各级政府出台的战略性新兴产业发展规划中，将“新能源产业”调整为“能源新技术产业”，将节能产业从“节能环保产业”中独立并整合到“能源新技术产业”，精准布局能源新技术及产业的发展方向。
（2）理顺能源产业管理的体制机制，加强能源新技术新兴产业的统计体系建设，保持能源规划目标与政策的一致性、延续性和有效性，避免产业政策“令出多门”以及规划目标调整过于频繁，确保能源新技术产业相关规划的权威性，完善能源市场准入政策 [7] 。
（3）高度重视并准确评估能源领域 科技 攻关项目或重大工程“落地方案”，确保项目实施的可行性和可操作性。强化企业在能源技术创新决策、研发投入、科研组织和成果应用中的主体作用。大幅度提高能源新技术研发投入，强化关键核心技术攻关与项目立项，精准布局重大工程与示范区建设。
据报道，最新公布的数据显示，2017年，可再生能源发电量占全部发电量的26.4%，同比上升0.7个百分点。全年弃水电量515亿千瓦时，水能利用率达到96%左右；弃风电量419亿千瓦时，弃风率12%，同比下降5.2个百分点。
报道称，在2017年，国家发展改革委、国家能源局印发了《解决弃水弃风弃光问题实施方案》《关于促进西南地区水电消纳的通知》。可再生能源消纳力度加大是2017年能源工作的一大亮点。
能源局负责人表示，虽然弃水弃风弃光问题有了较大幅度的缓解，但是离可再生能源健康发展的要求还有比较大的差距。去年采取的主要是相对能马上见效而且比较容易实施的措施，而今后解决问题的难度会不断加大。
截止目前弃风主要集中在几个地区：新疆和甘肃的弃风电量和弃风率都较高；内蒙古弃风率下降较大，但是因为装机量大，弃风电量还比较高；吉林、黑龙江主要是弃风率比较高。而水电主要是西南水电送出问题。
希望新能源的比重可以早日大幅提升！
文/熊华文 符冠云，国家发改委能源研究所，环境保护
当前，世界各国都在加快推进氢能产业发展，初步形成了四种典型模式，即以德国为代表的“深度减碳重要工具”模式，以日本为代表的“新兴产业制高点”模式，以美国为代表的“中长期战略技术储备”模式和以澳大利亚为代表的“资源出口创汇新增长点”模式。我国在推动氢能产业高质量发展的过程中，应充分参考借鉴国际经验，进一步明确“初心”与“使命”、目标与路径，以推进能源革命为出发点，构建“大氢能”应用场景，统筹推进氢能产业技术与市场、供应与需求的协调发展。
氢能作为二次能源， 具有来源广泛、适应大范围储能、用途广泛、能量密度大等多种优势。随着氢能产业的兴起， 全球迎来“氢能 社会 ” 发展热潮，欧盟、日本、美国、澳大利亚、韩国等经济体和国家均出台相关政策，将发展氢能产业提升到国家（地区）战略高度，一批重大项目陆续启动，全球氢能产业市场格局进一步扩大。对我国而言，加快发展氢能产业，也有现实而迫切的意义。具体来看， 发展氢能产业是优化能源结构、推动能源转型、保障国家能源安全的战略选择，是促进节能减排、应对全球气候变化、实现绿色发展的重要途径，是超前布局先导产业、带动传统产业转型升级、培育经济发展新动能、推动经济高质量发展的关键举措。
2019年是我国氢能发展的创新之年，“理想照进现实”特点明显— 战略共识基本成形， 探索 的步伐正在加快， 先进理念、技术、模式层出不穷。超过30个地方政府发布了氢能产业发展规划/ 实施方案/ 行动计划，相关的“氢能产业园”“氢能小镇”“氢谷”项目涉及总投资额多达数千亿元，氢燃料电池 汽车 规划推广数量超过10万辆，加氢站建设规划超过500座。我国在加快发展氢能产业的过程中，需要广泛参考借鉴国际经验。我们认为，对于国际经验的研究不应只停留在政策、措施和行动的简单总结及归纳层面，而应该深入分析各国发展氢能背后的初衷、动机、利益格局等内容。在充分了解各国资源禀赋、产业基础、现实需要等各方面因素的基础上，找到发展的方向、目标、路径、模式与政策措施之间的逻辑关系。换言之，不止要看“做了什么”，更要研究“为什么做”“做了有什么好处”等深层次问题。
从不同国家发展氢能产业的出发点、侧重点、着力点等方面看， 全球各国实践大致可总结为四大类型，本文称之为四种典型模式，即把氢能作为深度脱碳的重要工具的德国模式（法国、英国、荷兰等国做法类似）；把氢能作为新兴产业制高点的日本模式（韩国做法类似）；把氢能作为中长期战略技术储备的美国模式（ 加拿大做法类似） 以及把氢能作为资源出口创汇新增长点的澳大利亚模式（ 新西兰、俄罗斯等国做法类似）。
德国模式：推动深度脱碳，促进能源转型
德国能源转型近年来暴露出越来越多的问题。首先，随着可再生能源装机容量和发电量的稳步提升，维护电力系统稳定性成为其头等挑战。2019年德国部分地区出现了电力供应中断事故，暴露出其储能和调度能力不足的短板。其次，为提升电力系统供应能力，德国增加了天然气发电，但由此需要从俄罗斯等国家进口更多天然气，导致能源对外依存度提升。最后， 能源转型使带来能源价格走高，能源转型面临越来越多的争议。与能源转型陷入困境一脉相承的问题是碳减排进展不如预期。德国政府已经提出了2030年比1990年减排55%的中期目标和2050年实现碳中和的长期目标，然而自2015年以来碳排放量不降反升，2018年在暖冬的帮助下才实现了“转跌”。传统减排路径边际效益递减，急需开辟新途径，挖掘更多减碳潜力。
发展氢能可助力大规模消纳可再生能源，并实现“难以减排领域”的深度脱碳。电解水制氢技术发展迅速，规模提高、响应能力增强、成本下降，使其有望成为大规模消纳可再生能源的重要手段。在区域电力冗余时，通过电解水制氢将多余电力转化为氢气并储存起来，从而减少“弃风能”“弃光能”“弃水能”等现象，降低可再生能源波动性对于电力系统的冲击。与此同时，氢能具有高能量密度（质量密度）、电化学活性和还原剂属性， 能够在各种应用领域扮演“万金油”角色，对“难以减排领域”的化石能源进行规模化替代，实现深度脱碳目标。
围绕深度脱碳和促进能源转型，德国创新提出了电力多元化转换（Power-to-X）理念，致力于 探索 氢能的综合应用。具体而言，在氢气生产端，利用可再生电力能源电解水制取低碳氢燃料，从而构建规模化绿色氢气供应体系。在氢气应用端，将绿色氢气用于天然气掺氢、分布式燃料电池发电或供热、氢能炼钢、化工、氢燃料电池 汽车 等多个领域。现阶段，德国政府与荷兰等国正在开展深度合作，重点推广天然气管道掺氢，构建氢气天然气混合燃气（HCNG） 供应网络。其中，依托西门子等公司在燃气轮机方面的技术优势， 已开展了若干天然气掺氢发电、供热等示范项目。截至2019年年底，德国已有在建和运行的“P to G”（可再生能源制氢 天然气管道掺氢）示范项目50个，总装机容量超过55MW。此外，蒂森克虏伯集团已开展氢能炼钢示范项目，预计到2022年进入大规模应用阶段。
日本模式：保障能源安全，巩固产业基础
日本能源安全形势严峻，急需优化能源进口格局和渠道。日本的能源结构高度倚重石油和天然气，二者占能源消费比重高达2/3，因为国内能源资源比较匮乏，95%以上的石油和天然气都需要进口。能源地缘政治局势日趋复杂，断供风险犹如“达摩克利斯之剑”，再加上国际能源市场价格的大起大落，都会给日本能源安全甚至经济安全带来冲击。2011年福岛核事故之后，日本核电发展遇到越来越多的阻力，如果实现本土“弃核”，意味着能源对外依赖程度还要提升。因此，日本迫切需要在当前能源消费格局中开辟新的“阵地”，寻找能源安全的缓冲区和减压阀，摆脱其对于石油和天然气的依赖。
发展氢能可提升能源安全水平、分化能源供应中断及价格波动风险。日本未来消费的氢能虽然仍需要从海外进口， 但主要来自澳大利亚、新西兰、东南亚等国家和地区， 与中东、北非等传统油气来源地区形成了空间分离，进而分化了地缘政治风险。同时，石油和天然气在价格上有较高的关联度，两者仍然属于“一个篮子里的鸡蛋”。而氢能来源广泛，价格与油气的关联度不高，增加氢能进口和消费，能够在一定程度上分化油气价格同向波动对本国经济的影响。此外，氢能还能够提升本国的能源安全水平。日本是地震、海啸、台风等自然灾害多发的地区，能源供应中断情况经常发生。氢燃料电池 汽车 、家用氢燃料电池热电联产组件等设备在充满氢气或其他燃料的情况下，可维持一个家庭1 2天的正常能源供应。氢能终端设备的普及，还可以为日本减灾工作作出贡献。
日本氢能基本战略聚焦于车用和家用领域的应用，是产业和技术发展的必然延伸。日本在技术、材料、设备等方面拥有非常明显的优势， 尤其是已基本打通氢燃料电池产业链。经过多年耕耘，日本已在氢能领域打造出一批“隐形冠军”，如东丽公司的碳纤维、川崎重工的液氢储运技术和装备等。据统计，日本在氢能和燃料电池领域拥有的优先权专利占全球的50%以上，并在多个关键技术方面处于绝对领先地位。专利技术既是日本的“保护网”，也是其他国家的“天花板”。推广氢燃料电池 汽车 和家用燃料电池设备，一方面，可将过往的投入在市场上变现、获取现金流，另一方面，还能及时获取信息反馈，完善技术和设备，由此形成了“技术促产业、产业促市场、市场促技术”的良性循环和正向反馈。
美国模式：储备战略技术，缓推实际应用
美国氢能发展经历“ 两起两落”，但将氢能视为重要战略技术储备的工作思路一直没有改变。早在20世纪70年代，美国政府就将氢能视为实现能源独立的重要技术路线，密集开展了若干行动和项目， 但热度随着石油危机影响的消退而降温。2000年前后氢能迎来了第二个发展浪潮。2002年美国能源部（DOE）发布了《国家氢能路线图》，构建了氢能中长期愿景，启动了一批大型科研和示范项目，但后因页岩气革命和金融危机的冲击，路线图被搁置，不过联邦政府对氢能相关的研发支持延续至今。
在过去的10年中，美国能源部每年为氢能和燃料电池提供的支持资金从约1亿美元到2.8亿美元不等，根据2019年年底参议院、众议院通过的财政拨款法案，2020年支持资金为1.5 亿美元。总体来看，在近50年的时间里，尽管有起伏，但联邦政府将氢能视为重要战略技术储备的工作思路一直没有改变，持续鼓励 科技 研发使得美国能够保持在全球氢能技术的第一梯队。
页岩气革命是美国氢能发展战略被搁置的最主要原因。凭借具有经济、清洁、低碳优势的页岩气，美国已逐步实现能源独立和转型，而页岩气和氢能在应用端存在较多重合，对氢能形成了巨大的挤出效应。加州燃料电池合作伙伴组织（CaFCP）的数据显示，美国的氢燃料电池 汽车 市场已陷入停滞状态，在2019年甚至出现了12%的下滑，发展势头已被日韩、中国赶超。
澳大利亚模式：拓宽出口渠道，推动氢气贸易
澳大利亚一直是全球最主要的资源出口国，同时资源出口也是其最重要的经济增长引擎。根据澳大利亚联邦矿产资源部发布的数据，2019年资源出口直接贡献了该国GDP增长的1/3 以上。但传统的“三大件”（煤炭、液化天然气、铁矿石）出口已现颓势。在煤炭方面，长期以来澳大利亚在全球煤炭贸易中占比超过1/3， 主要目标市场集中在东北亚地区，然而近几年中、日、韩相继开展减煤控煤行动，煤炭出口前景暗淡。在铁矿石方面，中国买走了60%以上的澳大利亚出口铁矿石，而中国钢铁产量进入峰值平台、电炉钢比重提升，这都将拉低其对铁矿石的需求；在液化天然气（LNG）方面，尽管市场需求增长潜力仍然可观，但由于国际油价暴跌，LNG出口创汇能力也被大幅削弱。据世界天然气网站分析， 未来五年内澳大利亚LNG出口收入将持续收缩。
出于经济可持续发展考虑，澳大利亚政府急需找准新兴市场需求，拓宽出口渠道。2019年11月，澳大利亚政府发布了《国家氢能战略》，确定了15大发展目标、57项联合行动，力争到2030年成为全球氢能产业的主要参与者。打造全球氢气供应基地是澳大利亚发展氢能的重要战略目标。澳大利亚正积极推动与日、韩等国的氢气贸易，签订氢气供应协议，同时与相关企业开展联合技术创新，完善氢能供应链，扩大供应能力、降低成本。
如澳大利亚政府与氢能供应链技术研究协会（HySTRA，由川崎、岩谷、电力开发有限公司和壳牌石油日本分公司组成）合作组成联合技术研究组，开展褐煤制氢、氢气长距离输送、液氢储运等一系列试点项目。2019年年底川崎重工首艘液氢运输船下水，补齐了澳大利亚和日本氢气供应链最后一块拼图。这种“贸易 技术创新”一体化模式调动了各参与方的积极性，澳方可实现本国氢气资源的规模化开发，川崎等企业能够获得成本更低的氢气，技术研发团队获得了宝贵的试验田。
值得一提的是， 澳大利亚提出的低碳氢能，既包括可再生能源电解水制氢，也包括化石能源（尤其是煤炭） 制氢（ 碳捕捉） 与储运技术。虽然化石能源制氢备受争议，但正是在煤炭出口增长乏力背景下的现实选择。
对我国的启示：明确氢能“协同互补”定位，构建多元化应用场景
每个国家发展氢能产业都有其“初心”和“使命”。德国模式将氢能视为手段，即发展氢能是为了破解能源转型和深度脱碳过程中出现的诸多问题；日本模式将氢能视为目的， 即发展氢能是关乎国家能源安全和新兴产业竞争力的战略选择，是迎合技术在市场变现中的强烈诉求；美国模式将氢能视为备选，即氢能只是众多能源解决方案中的一种，氢能发展与否，取决于其技术进步、成本下降等因素；澳大利亚模式将氢能视为产品，即乘着全球刮起的“氢风”，积极扩展出口产品结构，获取更多收益。
从上述对全球氢能发展四种典型模式的分析中可以看到，各国发展氢能产业均有其出发点和立足点，均考虑了各自的资源禀赋、产业基础、现实需要等多方面因素，大多遵循了战略上积极、战术上稳健，坚守发展初衷、不盲从、不冒进的推进策略。当前，我国有关部门正在研究制定国家层面的氢能产业发展战略规划，首先应该明确的是我国发展氢能产业的“初心”与“使命”、目标与路径等问题。参考借鉴国际经验，结合我国实际国情，本文提出我国氢能产业战略定位及发展导向等方面的三点建议。
一是明确产业定位，发挥氢能在现代能源系统中的载体和媒介作用。 国家《能源统计报表制度》已将氢气纳入能源统计，明确了氢能的能源属性，氢能即将成为能源系统的新成员，其发展必须服从和服务于能源革命的总体要求。需要认清的是，我国拥有多个与氢能存在替代关系的能源解决方案，因此氢能并非我国的必选项，而是备选项和优选项。因此，应从我国能源系统的核心问题出发，找准切入点，选择融入能源系统的合适路径。应利用氢能的特点和优势，发挥其在可再生能源消纳、增强能源系统灵活性与智能性等方面的作用，更好地与既有的各种能源品种互动，最终促进能源革命战略的深入实施。
二是提升认识视角，逐步构建绿色低碳的多元化应用场景。 2018年以来出现的各地区扎堆造车情况，既源于对氢燃料电池 汽车 发展前景认知过于乐观，又源于对氢能认识的局限。事实上，我国的氢能技术储备不足、产业根基不牢固，地区间差异非常明显，绝大多数地区都不具备将技术装备推向市场变现的能力和条件。而在深入推进生态文明建设和积极应对气候变化的格局之下，我国已经提出2030年前碳达峰和2060年碳中和的目标愿景，“难以减排领域”的深度脱碳将成为未来我国需要面对的重大问题。因此，应统筹经济效益、节能减碳和产业发展等因素，利用氢能具有的“高效清洁的二次能源、灵活智慧的能源载体、绿色低碳的工业原料”三重特点，逐步构建在交通、储能、工业、建筑等领域的多元化应用场景。
三是加强统筹协调，推动技术与市场、供应与需求“齐步走”。 氢能和燃料电池集尖端材料、先进工艺、精密制造于一身，兼具高附加值和高门槛属性。须清醒地看到，我国氢能产业与发达国家差距明显，远未达到大规模商业化的临界点，对价值创造功能不可预期过高。再加上目前产业利润集中在国外企业的事实，我国更应保持战略定力，坚持以“安全至上、技术自主、协调推进”为原则，不盲目追求市场扩张，避免强行通过补贴手段刺激下游需求，进而把大量补贴资金输送至国外公司。各地在谋划氢能产业发展过程中，应遵循“需求导向”原则，“自下而上”布局生产、储运及相关基础设施建设，推动氢能供应链各环节协同发展，避免某环节“单兵突进”。
实现双碳目标能源系统绿色低碳转型是关键。
碳达峰碳中和的主要矛盾在于协调二氧化碳排放与经济发展的关系。在以煤炭等化石能源为主体的能源系统中，控制能源消费规模即控制二氧化碳排放总量。能源系统绿色低碳转型是我国实现“双碳”目标的关键。
我国能源绿色低碳转型的重点领域：
一是供给侧能源结构的调整，特别是不断提高非化石能源在一次能源中的占比。
二是消费侧能源强度的降低，既包括提高能源利用效率，也包括产业结构的优化升级。产业类型在很大程度上决定了能源消费以及二氧化碳排放水平，控制能源消费需关注工业、建筑、交通运输、能源等重点部门。
而优化能源供给结构、构建以可再生能源为主体的能源电力系统则是实现“双碳”目标的根本对策，既要转变传统化石能源的角色和利用方式，将火电由主体基荷电源向承担调峰和储能需求的调节型电源转变。
又要通过技术和体制机制创新，促进可再生能源消纳，实现更大范围、更大规模的利用。
当前，以可再生能源为主体的新型能源电力系统正在加速构建中，但在大规模低成本储能尚未突破、非化石能源供电仍呈现间歇性、波动性、随机性特征的情况下，仍需煤电及煤炭发挥调峰和兜底保障作用，有序减量替代，为能源绿色低碳转型提供有力支撑。
同时，在大幅降低燃煤发电量的趋势下，如何处置我国庞大的煤电资产将是决定我国电力乃至能源行业绿色低碳转型成败的关键之一，必须保障能源转型平稳着陆。
1.总量怎么控？
目标——
到2020年，一次能源消费总量控制在48亿吨标准煤左右，煤炭消费总量控制在42亿吨左右。到2020年，京津冀鲁四省市煤炭消费比2012年净削减1亿吨，长三角和珠三角地区煤炭消费总量实现负增长。
“要以较少的能源消费支撑经济社会发展。”不久前发布的《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》确定了未来6年我国能源革命的具体路径和目标。按照行动计划，我国将实施节约优先、立足国内、绿色低碳、创新驱动四大战略。
国家发展和改革委能源研究所所长韩文科强调，我国历次经济发展都伴随能源高速增长，现在要用能源的中低速增长来支持经济转型，不管是哪条路径，都注定是一次“痛苦的转型”。
“从能源发展的外部条件来看，资源环境的约束更为紧迫。”国务院发展研究中心主任李伟指出，自2013年四季度开始，中国已成为世界上最大的石油进口国，2013年对外依存度为58%。如不加控制，2030年石油进口依存度将超过70%，如此高的依存度在大国中是少有的，美国的石油对外依存度最高为66%，目前已下降到50%以下。另外，大气污染的公众承受能力已经到了临界点。
中国石油大学中国石油产业发展研究中心副主任刘毅军认为，打造中国能源升级版，首先要实施能源总量控制，推动能源消费革命。改变以往敞开口子供应能源的思路，通过能源总量的约束，形成节约型的生产方式和可持续的消费模式。
“11月29日起，国家提高了汽油和柴油的消费税，这是一个明确的信号，意味着我国将逐步形成以环境税、消费税等为主体的绿色税收体系，建立价格等市场调节手段为主的节能减排长效机制。”刘毅军告诉记者。
2.结构怎么调？
目标——
到2020年，煤炭消费比重控制在62%以内。非化石能源占一次能源消费比重将达15%，常规水电装机达3.5亿千瓦左右，风电装机达2亿千瓦，光伏装机达1亿千瓦左右。
“中国频繁出现的雾霾给大家带来很大的忧虑，雾霾是怎么产生的？很大程度上是煤炭的燃烧产生的。我们采取了很多措施去控制煤炭，去集中使用。但是最根本的办法就是减少煤炭的使用。”国务院研究室综合研究司副司长范必指出。
《能源发展战略行动计划》关于优化能源结构的第一条就是降低煤炭消费比重。行动计划削减京津冀鲁、长三角和珠三角等区域的煤炭消费总量。同时，控制重点用煤领域的煤炭消费，到2017年基本完成重点地区燃煤锅炉、工业窑炉等天然气替代改造任务。煤炭消费总量控制在42亿吨左右。
发展清洁低碳能源是调整能源结构的主攻方向。优化能源结构的路径是：降低煤炭消费比重，提高天然气消费比重，大力发展风电、太阳能、地热能等可再生能源，安全发展核电。行动计划提出，按照输出与就地消纳利用并重、集中式与分布式发展并举的原则，加快发展可再生能源，切实解决弃风、弃水、弃光问题。到2020年，非化石能源占一次能源消费比重达到15%。
“我们的决心是很大的，但目前中国工业化还没有完成，产业结构还在进行艰难的调整，城镇化刚刚要大规模地起步。传统能源的比重降低，对于经济发展、就业以及地方政府都会带来很多挑战。”科技部新能源国际合作办公室副主任赵刚指出。
可再生能源技术的发展，需要政策的支持。目前，国家能源局已经发文支持分布式能源，建设示范工程，给予税收、政策的支持，中央和地方政府都有明确的新能源补贴。
3.改革怎么办？
目标——
中国将深化能源体制改革，到2020年基本形成统一开放竞争有序的现代能源市场体系。纳入改革范畴的重点工作是：能源价格改革、电网和油气管网体制改革、能源投资准入改革、电力市场化改革、国有能源企业改革。
刘毅军认为，体制革命是能源生产革命、消费革命、技术革命推进和实现的根本保障。“改革成功的标志是，能源体制能够发生重大转变，市场能够发挥决定性作用和更好发挥政府作用。通过体制革命调动方方面面的积极性，推动能源革命的实现。”刘毅军指出。
深化能源体制改革的目标是推进政企分开，分离自然垄断业务和竞争性业务，放开竞争性领域和环节。实行统一的市场准入制度，在制定负面清单基础上，鼓励和引导各类市场主体依法平等进入负面清单以外的领域，推动能源投资主体多元化。
能源价格，是市场化面临的最迫切考验。
在能源价格改革上，将重点推进石油、天然气、电力等领域价格改革，有序放开竞争性环节价格，天然气井口价格及销售价格、上网电价和销售电价由市场形成，输配电价和油气管输价格由政府定价。
范必认为，能源价格是所有的价格里受到政府管制最严格的一部分，包括气价、电价、热价，“现在最重要的问题是要调整政府的管制，允许市场里有更多的、相对独立的市场主体”。
德国、美国、日本三个国家是主要的利用太阳能的国家，西班牙则发展迅速。德国太阳能装机容量在2007 年达到1328MW，占世界新增容量的47%。是目前全球最大的太阳能发电市场，而西班牙是增长最快的市场之一，2007 年新增太阳能光伏发电装机容量640MW，同比增长480%，成为全球新的第二大市场。美国市场新增220 MW,同比增长57%，只有日本在政府取消了一定的政策补贴后增速下降了22%。清洁能源包括核能和“可再生能源”。可再生能源包括水能、太阳能、风能、生物能、地热能、海洋能、核能等。目前，新能源里只有水、核、太阳能、风能得到较多的推广，太阳能和风能因资源地域分布广，可以采用集中式和分布式利用方式进行较大范围的应用，尤其是太阳能，正逐步走进居民日常生活，其他大多新能源则因条件限制未能得到大规模利用。在中国目前的能源结构里面，煤炭占了70%，水电、核能等新能源加起来才只占8%，我国能源消费仍严重依赖传统能源。而在德国，可再生能源发电比重由2000年的不足7%上升至近25%。而且在能源转型计划下，德国的目标是到2050年将可再生能源比重增加至80%，并将能源消耗减少50%。同时，计划到2020年和2050年分别将温室气体排放减少40%和80-95%。在我国光伏市场仍以大型光伏电站为主，分布式发展较晚，从2013年才得到较大推广。大型地面电站主要集中在西北等荒漠地带，虽然发电效益好，但经济落后，电量无法就近消纳，造成很大资源浪费和电网负担。分布式则集中在经济发达地区，目前新增装机量虽很大，但总体比例仍较小，电力不够消纳。
