中國的氫能產業發展與研發政策簡析

一、氫能技術的背景

2016年《巴黎協定》生效，提出2050年達成全球淨零排放，同時提出控制全球氣溫上升較工業化前不超過攝氏2度，且應將其控制在攝氏1.5度以下的目標。欲達成此目標，全球需要在2050年完成碳中和。在全球能源向清潔、低碳演進的趨勢下，為因應能源安全與產業脫碳，部分國家在近年陸續公布國家層級的氫能發展戰略，除訴求以氫能達成淨零排放之外，也希望培養氫能成為新產業、創造新工作機會，使氫能具備綠色轉型、能源安全、經濟效益等多重角色。

國際能源總署預測2050年全球綠氫產量將達3.23億噸，較藍氫產量高58%；國際可再生能源機構則預測，綠氫產量將提升到2050年的6.14億噸，尤其在交通、工業、建築中所應用的清潔氫總消耗量將明顯提升。換言之，從產業鏈的角度觀察，氫能產業涉及製氫、儲輸、下游應用，並涉及能源、化工、交通、建築、冶煉等不同領域。氫能產業的商業化、規模化發展也將帶動相關產業鏈上下游零組件、原材料、設備、製造、服務等商機。

另一方面，氫雖然為廣泛存在的化學物質，但必須從水、化石燃料等含氫物質中提煉氫，而不像煤、石油、天然氣等可以直接開採，因此稱為「二次能源」，具有來源多樣、清潔低碳、靈活、應用情境豐富等特點：

1.來源多樣：氫是二次能源，可以經由煤炭、石油、天然氣等化石能源重整、生物質熱裂解、微生物發酵等途徑製造；亦可以源自焦化、氯鹼、鋼鐵、冶金等工業副產氣；最特別的是可利用電解水製造，特別是與可再生能源發電結合，達成全生命週期綠色清潔、拓展可再生能源的利用方式；

2.清潔低碳：氫燃燒或經由燃料電池的電化學反應，產物只有水，沒有利用石化能源產生的污染物、碳排放。此外，生成的水可繼續製氫、循環使用，達成低碳甚至零碳排放，緩解溫室效應和環境污染；

3.靈活高效：氫的熱值是焦炭、汽油等化石燃料熱值的3-4倍；氫能可連接不同能源（氣、電、熱等），並與電力系統互補，是跨能源協同的媒介；

4.應用情境豐富：氫能可應用在能源、交通運輸、工業、建築、石化等領域，既可直接作為為煉化、鋼鐵、冶金等原料、還原劑、高品質熱源，減少碳排放；也可以透過燃料電池進一步應用在汽車、軌道運輸、船舶等領域，降低長距離交通對石油和天然氣的依賴；此外，也可應用於為住宅、商業建築等供電、供暖。

二、中國的氫能產業發展政策重點

中國已明確提出「雙碳目標」，即2030年實現碳達峰、2060年達到碳中和，但欲達成雙碳目標並非易事。減少碳排放的重要途徑即是由源頭減少二氧化碳。氫能可以從眾多應用領域減少二氧化碳排放。例如，氫可以代替傳統的燃料參與煉鋼、化工產業的多個製造環節；在建築領域，氫可混摻天然氣，作為能源，代替傳統化石燃料供暖；在交通領域，氫燃料電池用於乘用車、公共汽車、火車、船舶、鋰電池替代能力較差的重載運輸等方面。

中國政府自2019年起陸續、密集地推出氫能產業發展政策，包含政府工作報告、能源工作指導意見、全國清潔生產推行方案等，以《十四五規劃》、《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》最具代表性。2021年3月，中國政府公布《十四五規劃》，其中第九章「發展壯大戰略性新興產業」提出：「在類腦智慧、量子資訊、基因技術、未來網路、深海空天開發、氫能與儲能等前沿科技和產業變革領域，組織實施未來產業孵化與加速計畫，謀劃布局一批未來產業」，奠定氫能在十四五期間（2021~2025年）的地位，並將獲得更多中國政府的政策紅利。

此外，2022年3月，多個政府部門聯合公布《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》，明確提出支持氫能全產業鏈發展。政策重點為：

第一，氫能作為未來國家能源體系重要組成部分。氫能中長期發展規劃明確氫能的戰略定位：（1）氫能是未來國家能源體系的重要組成部分、（2）氫能是用能終端達成綠色低碳轉型的重要載體、（3）氫能產業是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。其中，特別強調以可再生能源製氫的技術攻關；推動構建清潔化、低碳化的多元製氫體系、擴大氫能的綠色供應；推動在高耗能、高排放、難脫碳產業的應用；提升可再生能源製氫在終端能源消費中的比重。

第二，設定三階段的發展目標。分別以2025、2030、2035年為節點，設定質化目標:（1）到2025年形成較完善的氫能產業發展制度政策環境；產業基本掌握核心技術和製造技術；初步建立較為完整的供應鏈和產業體系；氫能示範應用取得明顯成效；清潔能源製氫及氫能儲運技術取得較大進展；初步建立以工業副產氫和可再生能源製氫就近利用為主的氫能供應。量化目標則有燃料電池車輛保有量約5萬輛；部署建設加氫站可再生能源製氫量達到10-20萬噸/年，成為新增氫能消費重要組成；達成二氧化碳減排100-200萬噸/年；（2）到2030年，形成較為完備的氫能產業體系，產業布局合理有序，可再生能源製氫被廣泛應用，有力支撐碳達峰目標達成；（3）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。可再生能源製氫在終端能源消費中的比重明顯提升。大致而言，上述各階段目標，「十四五」為市場導入期，以技術攻關和示範應用為主；「十五五」則邁入市場發展期，商業化條件形成；「十六五」發展為市場成熟期，進入全面商業化、氫能多元化應用生態發展成熟。

第三，強調創新，涵蓋技術創新、產品創新、應用創新、商業模式創新。透過技術創新解決核心技術關鍵裝備的自主可控和競爭力提升。在製氫領域，中國目前以化石能源製氫為主；可再生能源製氫則以鹼性電解水製氫技術相對成熟，質子交換膜、光解水製氫技術等先進技術還需要持續研發；氫儲運方面，70兆帕高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫和管道輸氫、有機液態儲氫、金屬儲氫等大規模氫能應用的儲運技術也需要持續研發。因此，《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》聚焦突破氫能製備、儲存、輸運、應用全鏈條關鍵核心技術攻關，推動核心零組件以及關鍵裝備國產化。

第四，依據上、中、下游，推動氫能產業高品質發展。具體如：（1）上游製氫：副產氫、綠電氫兩條路線並行發展。目前中國的製氫結構中，化石燃料氫/工業副產氫/電解水氫占比分別為78%/21%/不足1%。依據《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》，工業副產氫（包括焦化、氯鹼、丙烷脫氫）將被優先利用且鼓勵就近消納，特別是在發展的初期，仍將作為下游氫燃料電池應用的主要氫來源。中長期而言，在碳中和目標下，可再生能源製氫則是重點，在風光水電資源豐富地區，可再生氫將推廣至化工、交通、鋼鐵等領域；（2）中游儲運端：優先發展高壓氣態氫，之後則為低溫液氫、管道氫。目前中國除原料氫以外的氫氣用量及運輸半徑相對較小，氫能儲運主要以高壓氣態氫為主。未來一段時間內，高壓氣態氫由於成本優勢，預期將是最主要的氫儲運方式。《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》，也設定優先加速推廣高壓氣態儲運的商業化；中長期，氫氣需求半徑提升後，則以低溫液氫、管道氫等高密度氫儲運方式的產業化為主；（3）下游應用端：交通領域以氫燃料重型卡車為推廣方向，其餘領域以氫儲能、氫冶金、綠氫化工等為主。顯見下游應用初期以工業副產氫就地消納和示範城市群建設，帶動產業示範起步；之後，逐步推動構建清潔化、低成本的多元製氫體系和高密度、低成本、多元化的氫能儲運體系，並特別強調以市場需求為導向推進加氫網路體系建設。此外，也將「有序推動」氫能多元化應用，以交通領域的中重型車輛應用為優先，再進一步推動氫能在石化、冶金、水泥、電力和儲能等領域的應用，探索商業化的路徑。

第五，以試點示範逐步帶動氫能多元應用。有序推進交通領域示範應用，重點推動氫燃料電池中重型車輛應用，拓展氫燃料電池等新能源客、貨汽車市場應用空間、探索燃料電池在船舶等領域的應用，推動燃料電池集裝箱船舶研發；推進儲能領域示範應用，開展氫儲能在可再生能源消納、電網調峰等情境的示範，培育「風光發電＋氫儲能」一體化應用新模式；布局分散式能源領域多元化應用，因地制宜建設氫燃料電池分散式熱電聯供設施，推動在社區、園區、礦區、港口等開展氫能源綜合利用示範；探索工業領域替代應用，提升綠氫利用的經濟性，拓展綠氫在化工產業替代的應用空間等。

表1  中國近年推出的中央政府氫能相關政策列舉

資料來源：本研究整理。

三、中國的氫能研發計畫觀察

氫能目前屬於技術含量較高的製造領域，對中國而言，產業鏈上中下游都存在「卡脖子」技術和材料。例如，燃料電池產業鏈的貴金屬催化劑、質子交換膜、膜電極、空壓機、雙極板等關鍵材料與零組件。但也因為關鍵零組件進口價格高昂，而衍生國產替代的空間。尤其在中國政府提倡關鍵技術「自主可控」的氛圍下，具備技術壁壘，掌握核心技術、能創造規模經濟的氫能企業即能獲得優勢。而中國政府也長期運用政府研究計畫支持氫能科技的關鍵技術和核心材料進行突破。

在氫能政府研發計畫方面，中國政府在2018~2020年間主要以「可再生能源與氫能技術重點專項」每年投入4~6億人民幣進行太陽能、風能、生物質能、地熱能與海洋能、氫能等技術攻關；2021年起，改為單獨成立「氫能技術重點專項」，每年投入4~8億人民幣專門從事氫能科技研究，並明確設定4個研究方向：氫能綠色製取與規模轉存體系、氫能安全存儲與快速輸配體系、氫能便捷改質與高效動力系統、「氫進萬家」綜合示範。整體而言，氫能政府研發計畫的特色為：

第一，從各年度的研究題目觀察，2018-2020年氫能相關研發方向內含於「可再生能源與氫能技術」重點專項，2018~2019年氫能相關研發方向排序在最後的第5類；而到2020年，氫能相關研發計畫排序由第5類晉升至第1類，重要性明顯提升；2021年起，即改為單獨的「氫能技術重點專項」；

第二，觀察2018~2022年的氫能科技相關研究方向，中國政府也納入技術成熟度的概念，將不同的研發方向列為基礎研究類、共性關鍵技術類、應用示範類：（1）基礎前沿技術類：液態儲氫、儲氫材料、鹼性膜燃料電池、波動電源電解製氫；（2）共性關鍵技術類：加氫站、氫氨一體、車載儲氫罐、車用燃料電池、固體氧化物燃料電池、質子交換膜電解水製氫；（3）應用示範類：液氫儲輸、氫氨一體、「氫進萬家」綜合示範；

第三，從研究方向的延續性觀察，在基礎前沿技術類方面，2018~2022年，中國持續投入高密度儲氫材料的研究工作；2018~2021年，則是低成本(長壽命)鹼性膜燃料電池電堆、光伏/風電等波動電源電解製氫的研究工作。上述三個研究方向是中國投入最久的議題；2022年新開始的研究方向則是氫氨一體、耦合高附加值氧化產物的電解水製氫、液態儲氫。

資料來源：中國科學技術部，各年度「可再生能源與氫能技術重點專項」、「氫能技術重點專項」申報指南，本研究整理

圖1  中國氫能科技國家研發計畫研究方向延續性-基礎前沿技術類

此外，在共性關鍵技術類方面，2018~2022年的5年間，中國持續投入質子交換膜電解水製氫(百萬瓦→兆瓦級)的研究工作；持續達4年的研究方向則有固體氧化物燃料電池技術、燃料電池測試、加氫站；2022年新開始的研究方向則有高壓電解槽及系統、共燒與混合發電、氫氣管道固態儲氫系統及其應用、儲氫壓力容器、固體氧化物電解製氫、熱電聯供。

資料來源：中國科學技術部，各年度「可再生能源與氫能技術重點專項」、「氫能技術重點專項」申報指南，本研究整理

圖2  中國氫能科技國家研發計畫研究方向延續性-共性關鍵技術類

四、結語

由上可知，中國已提出國家層級的氫能產業發展政策。例如，《十四五規劃》、《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》等，明確氫是未來中國能源體系的組成部分，並提出氫能產業發展基本原則、未來15年的發展目標，希望開始推動規模化可再生能源製氫示範，向化工、煤礦、交通等重點領域以綠氫替代化石燃料的目標。但中國對氫能發展的表述仍以突破、培養產業鏈、生態系、創新系統、探索、試點示範為主軸，明顯與風力發電、太陽能發電等成熟的可再生能源產業完全不同。

目前的政策除提供規劃指引之外，也聚焦於加快氫能的技術研發，形成有競爭力的技術儲備、拉進與國外的差距；對商業化應用則偏向探索、尋找路徑。整體而言，中國偏向關注氫的能源用途，著重在製氫、儲運；下游應用則是聚焦氫燃料車相關產業鏈。

現階段可以觀察到，受政策影響，製氫領域的投資較為迅速，無論在數量、投資規模，往往是占比最高的產業鏈環節。從事氫能投資的企業主要也是化石能源、化工企業、國有企業。而在氫燃料電池投資方面，企業主要涉足燃料電池電堆/系統、零組件的投資，但發動機產能卻超越整車銷售量，顯見大規模推廣應用仍有難度。事實上，目前中國的氫能產業仍依循傳統能源、化工業的商業模式，投資門檻高、回收期長，主要由政府規劃、提供補助，吸引大型企業參與。但企業雖跨足氫能技術開發（燃料電池、質子膜、電解槽等關鍵零組件與材料），也參與示範應用計畫，但僅能算是主營業務之外的點綴，真正源於氫能的營收貢獻有限。