氫經濟

1.本書針對我國氫能規劃中必然出現的氫經濟進行討論和闡述，是市場上稀缺的著作。 2.本書由中國社會科學院計量經濟研究所劉強研究員領銜編著，參編單位包括社科院中國社會科學院數量經濟與技術經濟研究所能源安全與新能源研究室，中國電動汽車百人會氫能中心，作者團隊長期研究能源經濟、能源安全、能源戰略，積累豐厚。 3.本書內容包括氫能技術發展各個方面的原創研究成果，對氫能各方面的發展和前景有前瞻性預測。

能源是人類生活與生產活動的基礎性需求，更是工業文明產生的基礎性產業，也將是未來人工智能、數字經濟、高端制造、智慧交通等所有新生業態的基礎性支撐。沒有能源技術的進步與變革，后工業社會的一切技術前景都無法實現。
從能源經濟學的角度，每一次的產業革命都是從能源技術的革命開始的。原始薪炭能源的使用與定居生活相伴隨，木炭的使用開啟了青銅時代和鐵器的生產，燃煤的蒸汽動力推動了工業革命，石油的大規模應用開啟了汽車時代，氫能和太陽能是太空時代的能源保障。
在支撐未來科技夢想的能源中，氫能將占據非常重要的地位。這是氫的化學特性決定的。氫是最小的原子，氫分子或者高含氫的其他分子能夠提供最大的質量能量密度，同時它也是最環保的能源形式。因此無論是在宇航經濟還是地面的交通經濟中它都是最優的選項之一。傳統上關于化石能源的批評中，其實忽略了很多化石能源同時也是高含氫的能量載體。
2014年6月13日，習近平總書記主持召開中央財經領導小組第六次會議發表重要講話強調，能源安全是關系國家經濟社會發展的全局性、戰略性問題，對國家繁榮發展、人民生活改善、社會長治久安至關重要。面對能源供需格局新變化、國際能源發展新趨勢，保障國家能源安全，必須推動能源生產和消費革命，并提出了能源生產革命、消費革命、體制革命、科技革命與國際合作五點要求。
發展氫能是能源生產革命、消費革命、技術革命、體制革命和國際合作的重要組成部分，也將有助于改善中國的整體能源安全。氫能源發展將成為世界能源安全的中國方案的一個重要組成部分。2022年12月，習近平主席在首屆中國-海灣阿拉伯國家合作委員會峰會上的主旨講話中提出，要加強氫能等清潔低碳能源技術合作和新能源設備本地化生產合作。
當前，應對全球氣候變化，實現溫室氣體減排已經成為國際社會的普遍共識。中國作為負責任的大國，提出了二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值、努力爭取2060年前實現碳中和的減排計劃。在“雙碳”戰略中，氫能被寄予厚望，已經成為應對氣候變化、建設脫碳社會的重要能源。
我國具有良好的制氫基礎與大規模的應用市場，發展氫能優勢顯著。加快氫能產業發展是助力我國實現碳達峰、碳中和目標的重要路徑。氫能的開發與利用正在引發一場深刻的能源革命，氫能成為破解能源危機，構建清潔低碳、安全高效現代能源體系的新密碼。
氫能成為各國推動經濟綠色復蘇與能源轉型的核心領域，歐、美、日、韓等發達國家紛紛制定氫能路線圖，加快推進氫能產業技術研發和產業化布局。截至2021年初，已有30多個經濟體發布氫能路線圖，相關政府承諾的公共資金支持已超1萬億美元。國際可再生能源署（IRENA）發布的《世界能源轉型展望：1.5℃路徑》將氫能作為實現1.5℃溫控目標的主要解決方案之一，提出到2050年氫能可以提供全世界所需減排量的10%，可以滿足全球12%的終端用能需求。世界能源理事會預計，到2050年，氫能在全球終端能源消費量中的占比將達到25%。
全球氫能產業投資規模持續攀升。2019年以來，氫能全球商品化趨勢凸顯，多國致力于推進綠氫和民用液氫的全球貿易與標準化進程。歐盟、日本、韓國、澳大利亞等經濟體均將發展氫貿易體系作為重塑全球競爭力的突破口，財政金融協同支持政策逐漸明確。氫能產業呈現出前所未有的蓬勃發展趨勢，僅2021年2月至7月，全球已公示的氫能產業項目就多達359個，其中大型項目達131個，預計投資額為1300億美元。根據國際氫能委員會的預計，到2050年氫能市場規?？赡艹^2.5萬億美元，將成為與汽油、柴油并列的終端能源體系消費主體。
近年來，我國對氫能行業的重視不斷提高。2019年3月，氫能首次被寫入《政府工作報告》，在公共領域加快充電、加氫等設施建設；2020年4月，《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》擬將氫能列入能源范疇；2020年9月，財政部、工業和信息化部等五部門聯合開展燃料電池汽車示范應用，對符合條件的城市群開展燃料電池汽車關鍵核心技術產業化攻關和示范應用給予獎勵；2021年10月，中共中央、國務院印發《關于完整準確全面貫徹新發展理念　做好碳達峰碳中和工作的意見》，統籌推進氫能“制、儲、輸、用”全鏈條發展；2022年3月，國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035年）》，氫能被確定為未來國家能源體系的重要組成部分和用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體，氫能產業被確定為戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。
中國是一個產氫大國。2020年，全球氫氣年產量約為7200萬噸。2019年，中國的氫氣產量約為2000萬噸。其中，可再生能源氫氣僅占不到1%，其余氫氣均由化石能源（70%～80%）和工業副產品（超過20%）制成。根據《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035年）》，到2025年，燃料電池車輛保有量約5萬輛，部署建設一批加氫站?？稍偕茉粗茪淞窟_到10萬～20萬噸/年；到2030年，形成較為完備的氫能產業技術創新體系、清潔能源制氫及供應體系，產業布局合理有序，可再生能源制氫廣泛應用，有力支撐碳達峰目標實現。到2035年，形成氫能產業體系，構建涵蓋交通、儲能、工業等領域的多元氫能應用生態?？稍偕茉粗茪湓诮K端能源消費中的比重明顯提升，對能源綠色轉型發展起到重要支撐作用。
目前，氫能多場景應用尚未實現，市場基礎設施與技術標準仍缺乏。一是尚未制定面向民用的產業安全標準，氫氣的制取與儲運、加氫站的建設與運營等多個產業鏈細分領域缺乏安全管理細則。二是缺乏綠氫的國家標準及溯源機制，綜合考慮氫能產業全周期的碳排放核算方法學與統計制度需要完善。三是氫能商品化、金融化交易平臺有待發展。支持綠氫市場盤查、核算、認證核證的機構和專業化的市場研究機構還很缺乏。
在氫能產業蓬勃發展的推動下，氫經濟這一愿景正在逐步走近。氫能作為未來能源，預計將為實現中國式現代化、加強我國能源產業鏈安全與總體能源安全方面作出重要貢獻。在這一背景下，受化學工業出版社之邀，中國社會科學院數量經濟與技術經濟研究所能源安全與新能源研究團隊，與中國電動汽車百人會合作，邀請業內資深專業人士共同撰寫《氫經濟》一書，對氫經濟相關問題包括技術經濟性、技術進步前景、氫能示范、氫環境與氣候效應、氫金融等進行總結與分析，為氫能發展提出政策建議，力爭為中國氫能發展貢獻力量。
本書為集體創作，由首要專業人士提供各章稿件，并在此基礎上由劉強進行統稿。由于是各撰稿人分別撰稿，在氫經濟這一快速發展、也尚未成熟的產業領域內各撰稿人提供的稿件難免有內容重復，因此統稿之后在內容上做了較多的調整，可以說，在各章中都有所有撰稿人的貢獻，使得本書真正成為了一本集體創作的專業書籍。值得高興的是，如此多的撰稿人，盡管內容上有重復，但是觀點上卻未出現沖突，對氫能未來發展都抱有一致的信心。這也說明，氫經濟的發展前景是普遍認同與確定的。
本書第一章，氫經濟學，由劉強撰寫。本章從經濟學理論角度，對氫經濟前景和氫經濟政策進行了學術性的理論分析，并提出政策框架與路徑。
第二章，氫技術經濟學，由陳剛和相艷撰寫。從產業技術角度對氫產業做了科普性的介紹，并對產業鏈的重要組成部分進行了技術經濟分析與評價。由于氫能也是一個復雜的長鏈條產業，因此本章為了解氫經濟做了非常實用的導引。其中燃料電池部分由相艷執筆，其余部分為陳剛執筆。
第三章，氫產業，介紹了世界與中國的氫產業發展情況和氫國際貿易。從梳理我國氫能產業發展取得的新進展出發，分析氫能產業發展面臨的各種挑戰，并提出相關政策建議。國際貿易部分，從開展“綠氫”國際貿易出發，全面介紹了中國開展“綠氫”國際貿易的基礎和優勢。本章產業部分由張真、王恰、劉倩、史英哲、苗乃乾、云祉婷執筆，貿易部分由毛宗強、孟翔宇執筆。
第四章，氫能示范城市建設，對北京、上海、佛山三個燃料電池示范牽頭城市進行案例分析，結合國內外發展現狀和經驗，針對中國國家層面和地方政府層面就推動清潔、低碳氫能產業發展提供若干建議，由中國電動汽車百人會氫能中心張真、黎妍執筆。
第五章，氫的環境與氣候效應，內容包括中國綠氫生產優勢和氫能在交通運輸領域溫室氣體排放，分析燃料電池中11種制氫方式的全生命周期溫室氣體排放評估現狀。內容由毛宗強、孟翔宇、張真、黎妍提供。
第六章，氫能產業風險管控以及過程安全管理，從氫安全案例出發，分析氫能產業的安全生產風險，以及現行相關法律法規和規范，論證了風險與安全管控方面的意見和建議，由必維國際檢驗集團李政執筆。
第七章，氫能發展政策，本章首先對世界先進國家的氫能政策進行了綜述，然后對國內氫能發展政策進行了全面梳理，在分析行業面臨挑戰的基礎上提出了中國發展氫能的全面政策建議。本章內容來自各撰稿人的相關論述，主要來自張真、云祉婷、王恰的相關研究成果。
第八章，構建與“雙碳”目標相一致的氫金融體系，在各國金融政策方面對氫戰略支持的基礎上，從我國和各省級地區氫能目標出發，分析我國氫能全產業鏈的金融支持政策。以“雙碳”目標論證我國氫金融體系的構建，由中國電動汽車百人會氫能中心張真、劉倩、史英哲、云祉婷執筆。
相信本書會為氫能相關管理、研究、技術、工程等方面的人員提供有益參考。限于時間和水平，不足之處還請指正。

劉強

《氫經濟》從理論、政策到實踐對氫經濟進行了詳細的介紹和分析，包括氫經濟學、氫技術經濟學、氫產業、氫能示范城市建設、環境與氣候效應、產業風險管控與過程安全管理、氫能發展政策、氫金融等。本書對于想要深入了解氫能源與氫經濟前景和挑戰的讀者來說是一本非常有價值的參考書。
本書可供氫能專業人士、從事能源和環保行業的專業人士、對能源和環境問題感興趣的人士，以及政策制定者和決策者等參考。

第一章　氫經濟學	001
一、概念與愿景	002
（一）氫經濟的科學原理：高能效與碳減排	002
（二）氫經濟的經濟學原理	002
（三）氫經濟的產業基礎	005
二、氫經濟的路線圖	007
（一）實現路徑	007
（二）未來成本下降的來源	009
三、市場創設與政策	011
（一）市場創設	011
（二）適度激勵與退出機制	012
四、總結	014

第二章　氫技術經濟學	016
一、氫能關鍵技術	017
（一）氫的化學特性	017
（二）氫制取、儲運、加注技術	018
（三）中國綠氫制取關鍵裝備與技術現狀	029
（四）燃料電池技術	031
二、成本分析	050
（一）氫制取成本	050
（二）氫儲運成本	052
（三）氫加注成本	053
三、氫能與汽車	054
（一）八大核心零部件之：電堆	057
（二）八大核心零部件之：雙極板	058
（三）八大核心零部件之：膜電極	060
（四）八大核心零部件之：質子交換膜	061
（五）八大核心零部件之：催化劑	063
（六）八大核心零部件之：空氣壓縮機	063
（七）八大核心零部件之：氣體擴散層	065
（八）八大核心零部件之：氫循環系統	065
四、氫與儲能	067
五、氫與衍生品	070

第三章　氫產業	072
一、世界氫經濟發展概況	073
（一）制氫領域：綠氫備受關注，電解槽裝機迅猛增長	074
（二）儲運領域：持續多元探索，全球氫能貿易呈現雛形	075
（三）應用領域：推動多場景應用，競爭力逐步提升	076
二、中國氫能發展概況	078
（一）氫產業	078
（二）氫能清潔高效供應網絡	084
（三）氫能的應用	097
（四）產業投資	112
（五）中國氫能產業的不足與挑戰	118
三、氫貿易	122
（一）氫能國際貿易現狀	124
（二）日本-澳大利亞氫貿易	125
（三）中國氫能貿易	126

第四章　氫能示范城市建設	133
一、背景	134
二、項目政策與規劃	137
三、示范城市案例分析	145
（一）北京	145
（二）上海	148
（三）佛山	150
四、總結	153

第五章　環境與氣候效應	156
一、氫能的環境與氣候效益	157
（一）氫能是多國實現綠色復蘇的核心要素	157
（二）氫能是我國實現“雙碳”目標的關鍵環節	158
（三）發展“綠氫”是全球共識，仍需系統性支持	159
二、中國燃料氫的溫室氣體排放	160
（一）本研究的制氫方式	160
（二）研究方法	162
（三）研究結果與討論	165
三、中國綠氫發展機遇	173
（一）綠色電力資源豐富	173
（二）綠電成本有望降低	174

第六章　產業風險管控與過程安全管理	176
一、氫能典型事故案例及風險概述	177
（一）國內外典型事故案例	177
（二）涉氫產業安全風險概述	179
二、現行安全監管要求	182
（一）法律	182
（二）法規和規章	183
（三）標準規范	185
三、風險與安全管控	186

第七章　氫能發展政策	190
一、國際氫能政策	191
（一）美國	192
（二）歐盟	196
（三）日韓	200
（四）對中國的啟示作用	203
二、中國氫能政策	204
（一）氫能政策體系建設綜述	204
（二）建立氫能標準體系	216
三、政策建議：氫能產業發展與政策體系建設	217
（一）現有政策體系評價	218
（二）建立氫能戰略與基礎服務體系	219
（三）推動氫能產業高質量發展	223
（四）建立碳標準與認證體系	226

第八章　氫金融	234
一、世界主要國家和組織對氫戰略的金融政策支持	235
（一）歐盟	236
（二）美國：新激勵政策有望為氫產業加速	240
（三）日本：綠色增長戰略明確氫能產業長期發展目標	244
（四）韓國：加速氫經濟布局，力爭成為全球領導者	245
二、中國氫能財政金融支持的現狀	247
（一）財稅政策強化精準支持，助推產業鏈全面升級	248
（二）地方金融支持逐步豐富，融資工具多樣化發展	249
（三）國企發揮重要投資引領作用，攻堅多項關鍵技術	250
（四）多地通過政府基金給予專項支持	252
（五）融資案例顯著增加，資本市場對氫能的關注度日益提升	254
三、“雙碳”目標下氫金融體系的構建	256
（一）氫產業尚缺乏低碳轉型發展的系統支持	256
（二）明確氫在國家“雙碳”戰略中的角色定位	258
（三）發揮公共部門在氫產業投資中的多重作用	259
（四）強化綠色金融對氫能全產業鏈的創新支持	260
（五）推動碳市場對氫能發展的精準助力	262
（六）完善氫金融基礎設施建設	262
（七）強化氫能數字化發展與共享機制建設	263
（八）加強國際合作	264

參考文獻	270