国际氢能产业合作模式对比及借鉴建议

菅子帅 陈怡宇

摘要：随着国际能源转型加快，全球可再生能源领域竞争升级，世界各国积极出台规划、政策，加大氢能源领域布局。我国作为全球最大氢生产国，加快发展氢能产业、强化国际合作对于保障国家能源安全、有序推进“双碳”进程、构建现代化产业体系具有重要意义。为研究国际氢能产业合作模式探索经验及我国可借鉴之处，文章通过案例分析对比方法，归纳了国际上较为成熟的成品出口、技术出口、基础设施合建、全产业链合作等四类模式，并总结各模式实现方式及优缺点。同时，针对中国氢能产业存在的“煤制氢”为主、技术研发转化加快、标准体系尚待建立、数字经贸重要性凸显等特征，分析我国参与国际氢能产业合作面临的碳排放压力、技术竞争、标准差异、贸易壁垒等挑战，提出了提升氢能源生产水平、加强技术研发和设备产销合作、提升多元化合作层次等建议。

关键词：氢能产业合作模式；碳排放；技术竞争；国际标准；贸易壁垒

随着全球能源结构转型加快，氢能源以其绿色环保、来源广泛、能量密度高、应用领域丰富、安全可持续等特点，成为各国青睐和竞相发展的新能源。中国国家能源局官网显示，截至2022年底全球氢能直接投资约2500亿美元，到2030年预计达到5000亿美元。据不完全统计，全球已有42个国家和地区发布了氢能规划，美国2022年通过《国家清洁氢战略和路线图（草案）》，计划到2030年将清洁氢产能增加到1000万吨/年；澳大利亚2019年发布《国家氢能战略》，计划在2030年前成为全球氢能领导者；欧盟推出了“欧洲气候中立氢战略”，强调在清洁氢及国际标准等方面开展国际合作，14个欧盟成员国制定了各自规划，如法国的“国家氢能计划（NHP）”、德国的《国家氢能战略》等；日本2021年发布《第六次能源基本计划》，提出到2030年实现氢气供应量达300万吨/年。

我国氢能源产业发展十分迅速，出台的政策有2020年的《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》、2021年的《“十四五”工业绿色发展规划》、2022年的《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》等，北京、上海、广东、浙江等20多个省市发布了氢能产业专项政策。我国在氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等方面已有一定技术积累，化工、燃料电池汽车、加氢站等方面的应用发展迅速。中国国家能源局数据显示，我国现已是全球最大氢生产国，2022年氢产量达3781万吨。氢能产业未来丰富的使用前景和巨大的产业链价值，成为国际竞争的重要领域，研究不同国家、地区的氢能产业国际合作模式，探究其优缺点和独特性，对我国氢能产业发展具有一定借鉴意义。

一、氢能产业国际合作模式比较

氢能产业国际合作模式是指不同国家、地区、企业在发展氢能产业、开拓国际市场时所采取的出口方式或合作方式。目前，国际上大规模的氢能源进出口尚且较少，主要以项目合作为主，较为成熟的模式主要有成品出口、技术出口、基础设施共建、全产业链合作等四类模式。

（一）成品出口模式

成品出口模式是直接向其他国家、地区出口氢气、氢燃料电池产品等。有两种实际运作方式，一是将纯氢气体提纯后直接出口。此方式虽可满足国际市场能源需求，但面临着纯氢气体压缩、储存、运输等环节较高技术要求和成本投入。澳大利亚政府与日本川崎重工相关财团历时4年合作，投入超5亿澳元的维多利亚州拉特罗布山谷煤炭制绿色氢气试点项目，虽然成功向日本燃煤发电厂出口了商用绿色氢气，但其首次航行装载的氢气中仅有1吨是用当地褐煤生产。在验证技术可行性的同时，也间接证明了该模式离商业化营运还有很长距离；二是组装生产氢燃料电池发电机，整体出口氢燃料电池。此方式避免了氢气的压缩、储存等问题，具有推广便利、可重复使用等优势，但存在氢燃料电池发电机关键技术有待持续优化、制造难度高、成本难以控制等目前难以解决的难点。

（二）技术出口模式

一是合作伙伴方式。通过在目标国家或地区市场寻找合作伙伴，利用当地企业的销售网络、知名度和客户信任，进行本地化销售和技术支持。如2017年日本本田公司与美国通用汽车成立合资企业，利用双方技术优势开展燃料电池系统量产业务，供应两家企业业务需要。二是技术许可方式。将氢能技术授权给海外合作伙伴，帮助其建设本地化生产线，生产出符合国际标准的氢能设备和产品。其优势在于减少技术开发成本、加速氢能技术推广应用，弊端在于合作企业无法完全掌控技术，可能产生知识产权纠纷等。如加拿大巴拉德动力系统有限公司授予中国广东氢气动力技术有限公司关于 FCveloCity（燃料电池电源模块）产品的技术许可，帮助其将相关技术模块集成到电动客车平台上。三是联合开发方式。国家间、企业间合作开展氢能技术、设备或产品的研发生产。此种方式有利于提高各国资源、技术利用效率，加快开发进程，通过本地化的合作与研发转化也有利于市场开拓。但不同国家、地区的技术标准、设备硬件、软件设施不统一，面临技术配合、成果共享、知识产权保护等难题挑战。如2018年，中国企业凯豪达与澳大利亚新南威尔士大学达成合作，在中国、澳大利亚分别成立氢能联合实验室，共同开展制氢、储氢等关键技术研究，二者在电解水制氢领域合作已取得突破性研究成果。

（三）基础设施合建模式

一是独立建设方式。投资方在国外市场上独立建设氢气加氢站和配套设施，直接进行氢气销售供应。该方式下投资方拥有氢气基础设施的全部建设和运营控制权，能夠更好地控制整个项目的进度和成本，但面临着资金投入压力、市场回报潜力及所在国的监管、环保等合规要求。如丹麦绿氢公司Everfuel 在德国、瑞典等国投资建设氢能基础设施。二是投资合作方式。由不同国家或企业联合投资建设氢气基础设施，各方根据自身能力和资源，参与到不同阶段的建设中以保证项目成功。此类方式有利于打通制度和市场壁垒，减少合作项目面临的阻碍，难点在于各参与方的成本共担、风险共享机制设计。如2022年，西班牙、法国和葡萄牙达成初步合作，计划投资25亿欧元建设一条连接西班牙、法国的海底氢气管道，预计每年可为法国供给200万吨氢气。

（四）全产业链合作模式

一是全球供应链合作。针对氢能源产业链的制备、储运、利用等各方面进行合作，整合不同国家、地区的资源技术，建立稳定可靠的氢能源供应链。德国是国际氢能全球供应链合作典范，2022年8月至今，德国政府和相关企业已经分别与加拿大、挪威、埃及、阿联酋、毛里塔尼亚、巴西和澳大利亚的政府机构或企业签署了一系列氢能全球供应链合作的意向书，全力打造安全可靠的德國国际氢能供应链。二是整体解决方案合作。出口国或企业将自身在氢能源产业的技术、产品、设备或项目解决方案的系列服务出口到目标国，该方式市场竞争力较强，能够为客户提供设计、生产、销售、售后等全流程服务，有利于降低单一产品订单的贸易风险和依赖性。但整体解决方案模式需满足不同国家和地区的要求，定制化难度较大。2023年1月，我国氢能项目整体解决方案头部企业国富氢能与沙特企业达成合作，双方基于国富氢能在项目开发和联合运营等方面技术和经验，成立项目合作公司，共同推进沙特氢能产业发展。

二、我国氢能产业发展面临的挑战

（一）制氢结构以“煤制氢”为主，“双碳”压力较大

目前，国际上氢气能源制取技术主要分为化石燃料制氢、工业副产制氢和电解水制氢，其中化石燃料是主要制氢方式。化石燃料制氢技术中，煤制氢过程中所产生的二氧化碳排放量约是天然气制氢的4倍，相较之下，天然气制氢具有产量可观、碳排放量较少等优势。据 IEA（国际能源署）、中国煤炭工业协会数据显示，国际上天然气制氢占比达59%，而我国氢气产量中煤制氢占比达62%。产生这一差异的原因主要是我国天然气产量相对有限，2022年全国天然气产量为2201.1亿立方米，同时期国内天然气消费量达到3663亿立方米，进口天然气达到10925万吨。另外，根据不同的氢能源制取方式以及碳排放量，氢能分为灰氢、蓝氢和绿氢三种，绿氢具备大规模、无污染、清洁化等优势，IEA（国际能源署）预测到2050年全球绿氢产量将达3.23亿吨，较蓝氢产量高58%。但我国当前“煤制氢”为主的结构，使得我国主要以生产“灰氢”为主，尤其是在天然气能源存在进口依赖的格局下，国内制氢方式还无法与国际接轨，面临着“灰氢”生产消费带来的环境污染、碳排放较高、国际市场前景不佳等问题，氢能源制备技术转型压力客观存在。

（二）关键技术处于研发应用阶段，潜藏“卡脖子”风险

氢气制备技术方面，电解水方式制氢成本高昂，难以大规模商业化应用，我国在电解槽等关键设备领域具有先发优势，718所、竞立等企业的国际市场占有率超五成，瑞麟科技等企业已在埃及等地区达成合作、共同推进电解槽生产项目。据 Bloomberg- NEF（彭博新能源财经）预测，2023年中国电解槽出货量预计达到1.4—2.1GW，有望在全球出货量中占比超六成。储运技术方面，全球氢能储运主要以高压气态为主，并逐步探索液氢、有机储氢等多种方式，国内短距离的氢能源储运以长管拖车运输为主，长距离的纯氢管道建设处于起步阶段，主要分布在京津冀、长三角等区域，已建项目以化工园区内应用为主。储运领域涉及的储氢瓶、氢气压缩机、加氢枪等关键设备对国外技术依赖较大，关键设备的国产化进程任重道远。如，储氢瓶领域具有轻量化和高性能优势的 IV 型高压储氢瓶的领军企业主要是美国 Quantum（昆腾公司）、挪威 Hexagon Composites（阿勒松）、日本 Toyota（丰田）等，加氢站的压缩机过多依赖从国际上的 PDC（过程开发及控制有限公司）、HOWDEN（美国豪登）等企业进口，带来了成本高昂、核心技术受制于人的问题。商业化应用领域，国内氢能源产业的主要应用领域是氢能源汽车及加氢站等配套基础设施，但相关技术尚不成熟，氢能源电池的催化剂、双极板、质子交换膜等关键部件主要靠从日本、美国、德国等市场进口供给，发展的自主性、国际上的竞争力仍有不足。

（三）国内标准体系尚待建立，国际合作面临隐形壁垒

与国际上通行的 ISO 标准不同，我国在氢气品质标准方面标准体系较多，统一、规范、刚性的氢气生产应用标准体系还未形成，不同领域标准体系层次不齐、应用不一，制约我国氢气产业对接海外客户、开拓国际市场。 如，工业氢领域的 GB/T3634.1-2006、纯氢、高纯氢的 GB/T 3634.2-2011、电子工业用氢的 GB/T 16942-2009、燃料电池汽车的GB/T 37244-2018，四类标准对氢气纯度的要求最低为99.00%，最高为99.9999%。国际上的 ISO 14687：2019规则按照行业细分为 A、B、C、D、E 等5个级别，就使用质子交换膜燃料电池的车辆所用氢气纯度而言，国际标准要求为99.97%，与我国最新的 GB/T37244-2018要求相当，但与企业在实践中多采用的GB/T 3634.2-2011相比，国际标准在甲醛、甲酸等有害物质的含量上要求更高、更细，国内的 GB/T3634.2-2011标准仍有空白，GB/T 37244-2018推广力度仍待加大。在加氢站技术标准方面，国内主要标准依据是《加氢站技术规范》（GB50516-2010），国际上代表性标准为 ISO 19880-1，相较之下，我国的规范标准迅速完善，但因国情不同于国际，标准仍存在客观差异，如在氢气输送方式上，国际 ISO 标准对站内制氢、长管拖车供氢、管道输送供氢有着明确的规定，但国内采用的液氢和站内制氢技术较少，在这两方面出口面临标准差异挑战。另外，国际上形成了加氢机加注的日本 JPEC-S0003等标准，国内在该领域标准建设尚有不足；ISO 19880-1中也有关于风险预判、分析、处理的要求，国内在风险避免方面则主要是相关设施建设的间距、标准等要求。

（四）积极参与国际数字经贸合作，规避绿色贸易壁垒显现

跨境电商、数字服务贸易是我国数字贸易发展的重点领域，也是氢能产业参与国际经贸合作的重要方式。氢能源汽车等新能源产品兼具绿色化、低碳化、数字化等优势，近年来借助互联网电商平台、海外仓等载体加快“出海”，探索出了“中国制造+跨国服务”的数字经贸新模式。2022年，我国电动汽车、锂电池出口分别同比增长131.8%、86.7%，阿里巴巴国际站数据显示，国内一批企业已经开始实践“跨境电商”“线上出海”，仅该平台上整车类目商家就有800多家，整车日均流量10万级，覆盖整车出口主流国家。2023年以来，我国积极出台各项政策鼓励新能源企业利用数字经贸机遇开拓国际市场，如《2023年能源工作指导意见》《国务院办公厅关于推动外贸稳规模优结构的意见》等，提出加快推进贸易数字化，大力发展绿色贸易，鼓励探索“跨境电商+产业带”模式，加快对外贸易创新发展。但在我国氢能源产品“走出去”过程中，其他国家也出台了部分保护性政策，对我国氢能源产品出口造成冲击。如欧盟计划从2026年开始实行碳边境调节机制（CBAM），对进口的氢能源电池等涉氢产业产品征收与欧盟产品的碳价格差价。美国2022年通过《通胀削减法案》，给予美国生产销售电动汽车、清洁能源等相关投资3600多亿美元的补贴及各类优惠政策，美国的绿氢生产商可以获得每公斤3美元的补贴。在美国、欧盟等地区的绿色壁垒影响下，我国面临着适应国际市场变化、规避绿色贸易壁垒等新挑战，亟待破除进出口政策中部分限制性条件，帮助企业提升竞争力。如加氢站、绿氢等涉及的各类创新产品在进出口商品目录中尚无细分科目，相关产业的专业设备、产品出口时面临着归集难、分类不易等问题。碳纤维制品在原材料高进口关税品类目录中的优惠税率达到17%，其他的燃料电池增压器、燃料电池循环泵等税率在2%—5%左右，在我国企业此类关键材料、关键设备仍依赖进口的情况下，亟需更优惠的税率来降低引进、生产及出口成本。

三、国际氢能产业合作模式对我国企业的启示

（一）提升蓝氢、绿氢生产水平，抢占成品氢国际市场

将“蓝氢”作为“灰氢—绿氢”的过渡转换阶段产品，开展碳捕捉、碳封存等技术的研究突破，降低碳捕集与封存（CCUS）技术的使用成本，为绿氢的大规模替代使用进行技术积累。建立企业专业研究团队，专门从事电解水制氢技术研究开发，增加对绿氢制备关键技术的研究资金投入，立足氢气的生产、燃烧、存储及应用等关键技术，重点开展氢气储能、分离纯化、压缩与液化制氢等方面技术研究。联合高校、科研院所组建联合攻关团队，开展绿氢的制备、生产、储运、销售的探索创新，围绕全产业链、供应链深化技术突破。协同发展氢气生产、应用技术，加强氢气生产技术与使用技术衔接协调，既进一步推动氢气生产技术创新发展，又关注氢气在应用领域实际效果，打通产业链上下游协调沟通滞阻，探索更加适应市场需要的氢气供应、出口模式。建立规范良性的竞争环境，加快推动完善氢气产业标准体系，形成与国际接轨的、涵盖氢气生产、运输、储藏等环节的中国特色标准。加强行业监督管理，保证氢气生产、应用及相关环节安全稳定运行。

（二）提升核心技术水准和关键设备产销国际合作，实现互利共赢

加强国际上先进技术引进转化，联合国际龙头企业建立氢能源技术、产品联合研发转化团队，共同开展技术、人才、科研项目的引进培育工作。注重增强氢能源技术自主研发和创新能力，联合国内高校开设相关专业，建设氢能源技术研发基地，加大企业自主研发投入、企业本土人才培训等，提高我国行业企业氢能源技术原始创新能力，保证氢能源产业的长久稳步发展。积极与重点国家、龙头企业联系对接，建立健全氢能源技术交流合作机制，探索设立跨国氢能源科技合作资金，由参与机构、企业共同出资开展重点项目研究。搭建关键环节、重点领域的技术合作平台，集聚国际专家学者、顶尖科研人才，加速氢能源关键技术突破。开展氢能源标准化国际合作，为氢能源技术的推广提供基础支持。积极与跨国企业合作共赢，在紧缺技术和设备、重点市场开发等方面加大合作，主动探索国外生产基地、项目公司等模式，借助国际品牌、渠道助力我国企业氢能源技术和产品打开国外市场。

（三）提升多元化合作层次，强化基础设施和全产业链出口能力

加快推动氢能产业国际合作从产品、技术向基础设施、解决方案等深层次拓展，国内加氢站等氢能源基础设施建设领域的龙头企业和方案提供商要主动走出去，与进口国、建设国、项目企业、合作企业等各方共同探索风险共担、利益共享的合作模式，如通过合资、PPP（政府和社会资本合作模式）、 BOT（建设—经营—转让）等多元化投资合作模式共同推进氢能源基础设施建设。号召国内加大针对性政策支持，加大对民间投资的引导，鼓励各类主体参与氢能源产业投资，加快推动中国氢能源产业基础设施出口。积极推进全产业链出口，加大氢能源研发投入，发展高端制造业和服务业，不断提高产品质量和技术水平，推出更多高附加值的产品。加强与合作伙伴沟通，在全球供应链中扮演更加活跃的角色，加大对非洲、中东和拉美等其他新兴市场的关注度，研究其他国家产业、市场发展情况，灵活调整出口、合作的策略。鼓励行业组织和重点企业加入国际标准化机构，参与全球标准制定过程，使中国产品能够更好地适应国际贸易规则和环境。主动参与国际大型贸易展会活动，通过国内外各类知名展销会、推介会等方式扩大出口量，积极与主要市场企业建立长期战略合作关系，保证氢气的供应和市场稳定。

参考文献：

[1]赵振利，王刚.美欧氢能发展战略及对我国的启示[J].南方能源建设，2023（3）：97-103.

[2]刘凡，朱宏康.氢能创新性研究及其国际产业发展战略[J].中国材料进展，2021（8）：639-644.

[3]樊围国，尧威.欧盟正式设立“欧洲氢能银行”[J].生态经济，2023（5）：1-4.

[4]杨卫胜，王月，李庆勋“. 双碳”目标下氢能高质量发展思考及建议[J].石油科技论坛，2023（2）：12-20+39.

[5]熊华文，符冠云.全球氢能发展的四种典型模式及對我国的启示[J].环境保护，2021（1）：52-55.

[6]彭苏萍.中国氢能源与燃料电池发展战略及未来展望[J].中国工业和信息化，2023（04）：36-41.

[7]张庆生，黄雪松.国内外氢能产业政策与技术经济性分析[J].低碳化学与化工，2023（2）：133-139.

[8]李雪亚，林梦，路红艳.绿色基建国际合作：基本内涵、发展前景与对策建议[J].价格理论与实践，2022（12）：150-153+203.

[9]李文琪.中日韩可再生能源政策研究与合作前景探析[J].国际石油经济，2022（10）：90-98.

[10]张灿.国际能源署氢能技术合作计划对我国氢能高质量持续发展的启示[J].可持续发展经济导刊，2022（8）：16-18.

[11]张超，宋鹏飞.我国 LNG 产业发展国际氢供应链的思考和建议[J].现代化工，2022（7）：1-4+9.

[12]刘兆钰. 碳中和下日本新能源产业发展支持政策分析[D].吉林大学，2022.

[13]程诺，刘潇潇，曹勇.全球主要经济体氢能战略及项目布局特点分析[J].石油石化绿色低碳，2022（2）：1-5.

[14]单彤文，宋鹏飞，李又武，侯建国，王秀林，张丹.国际氢供应链与氢贸易的储运技术支撑[J].现代化工，2020（1）：8-13.

[15]张锐.全球“碳减排”与“零排放”的非抑制性路径分析[J].对外经贸实务，2021（7）：8-13.

[16]李雪威，李鹏羽.中欧氢能竞争与合作新态势及中国应对[J].德国研究，2022（5）：4-24+113.

[17]施文博，蔡淳名，李德威，小野圭，張剑波.ISO/IEC、美日中氢能技术标准化体系比较与建议[J].化工进展，2022（12）：6275-6284.

[18]张智，赵苑瑾，蔡楠.中国氢能产业技术发展现状及未来展望[J].天然气工业，2022（5）：156-165.

[19]万燕鸣，熊亚林，王雪颖.全球主要国家氢能发展战略分析[J].储能科学与技术，2022（10）：3401-3410

[20]陈洪波，王新春.氢产业发展战略的国际比较及政策建议[J].企业经济，2021（12）：126-134

[21]Pei Y，Feng J，Zhengfang C. Who Plays the Leading Rolein China's Hydrogen Fuel Cell Vehicle Innovation Network？ Evidence from Case Analysis of Chinese and Japanese Enterprises[C]//武 汉 理 工 大 学（Wuhan Universityof Technology， China）， 成 都 信 息 工 程 大 学（ChengduUniversity of Information Technology， China）.Proceedings of the 18th International Conference on Innovationand Management.Proceedings of the 18th InternationalConference on Innovation and Management，2021：439-449.

[22]Geng N，Li J，He Y， et al. Forecasting Hydrogen EnergyProduction in China base on Multi Grey Model[C]//AsiaPacific Institute of Science and Engineering （APISE）.Proceedings of the 5th Asian Conference on Environmental，Industrial and Energy Engineering （EI2E 2021）.Proceedings of the 5th Asian Conference on Environmental，2021：159-165.