国际氢能战略与专利分析

　　前言

　　氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球应对气候变化和能源转型发展的重要抓手。随着全球新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起，新兴能源技术以前所未有的速度加快迭代，助推氢能产业快速发展。据国际氢能源委员会预测，到2030年全球氢能领域投资总额将达5000亿美元，而2050年全球氢能产业链产值将超过2.5万亿美元。在此背景下，目前已有超过40多个国家和地区制定了国家氢能发展战略，积极培育氢能及燃料电池技术攻关和产业发展，如图1所示。在推动氢能发展的过程中，各国根据自身资源禀赋、产业基础、市场诉求等因素，分阶段、分领域推进氢能发展战略，并在实践中不断完善，已经形成各具特色的发展模式。

图1全球氢能战略布局概况

　　资料来源：中国氢能联盟研究院

　1 主要国家氢能战略分析

　　1.1 美国：重视氢能技术研发 加快释放应用潜力

　　美国是最早发展氢能的国家，多年来始终将氢能作为重要能源战略储备技术，持续支持氢能全产业链技术研发，并加快示范创建和战略部署，以期实氢能产业规模化发展。2021年7月美国能源部(以下简称“DOE”)宣布投资5250万美元用于绿氢技术的研发，这笔资金将惠及多项氢能研发项目，旨在十年内将氢能成本降低80%，达到每千克1美元。11月DOE又发布《碳中性氢能技术基础科学》研发指南，明确了高效新型电解水制氢、氢机理等4个优先研发方向。2022年2月，DOE下属化石能源和碳管理办公室宣布2800万美元的联邦资金，用于推动绿氢作为一种无碳燃料用于交通、工业和电力生产。2022年11月，DOE发布《国家清洁氢能战略和路线图(草案)》，制定2022-2035年近、中、长期清洁氢能发展行动时间表，如表1所示，明确在制氢、储氢、运氢及终端应用的各阶段发展目标。此外，美国于2023年6月发布首个国家能源战略规划路线图。

资料来源：《国家清洁氢能战略和路线图(草案)》

　　1.2 欧盟：探索氢能规模化供应 构建综合应用体系

　　欧盟氢能产业发展较早，也是目前最积极推进氢能发展的地区之一。欧盟通过致力于探索氢能规模化供应，构建氢能的综合应用体系，以便实现低碳发展。2020年欧盟推出《欧洲氢能战略》，计划到2030年，在欧盟和非欧盟国家各安装40GW可再生能源制氢装置，同时制定包含交通运输、建筑、工业能源与原料、发电等氢能终端多领域应用路线图，如图2所示，逐步构建氢能综合应用体系。为继续扩大氢能供给，2022年欧盟委员会和欧洲氢能贸易协会组成“清洁氢伙伴关系”，提供3亿欧元，支持清洁氢生产、储存和分配等环节，并推动氢能在航空、重型运输等典型难减排行业中的应用;同时欧盟发起“清洁氢能联合行动计划”，投资10亿欧元用于研发氢能的制取、储存、交叉领域等，并支持氢能示范项目，加大本土氢能供给;此外，欧盟多数国家在全球各地寻求氢能供应合作伙伴，加快港口氢能基础设施建设，确保氢能进口。

图2欧盟氢能应用路线图

　　资料来源：《欧盟氢能战略》

　　1.3 日本：多层次布局战略 构建“氢能社会”

　　日本将氢能作为解决能源问题的终极解决方案，并提出建设“氢能社会”目标，其基本架构如图3，具体目标见表2。该目标要求通过开发一次能源，获取氢气和电力，并开展综合利用。2014年4月，在“第四次能源基本计划”中，日本政府明确提出加速建设和发展“氢能社会”的战略方向，并且把氢能、电力和热力共同构成二次能源的三大支柱。

图3日本“氢能社会”基本架构图

　　为实现氢能社会目标，日本布局了全方位多层次的氢能发展战略。在国家层面，日本不断完善氢能源政策体系。自2017年日本首次制定《氢能基本战略》后，日本政府发布多项政策支持氢能发展。2020年日本发布《2050年碳中和宣言》，指出氢能对碳中和目标的凸显作用;2022年2月颁布的《第六次能源基本计划》，强调绿色氢能和氨能在能源系统中发挥重要作用;此外2023年6月日本修订了氢能基本战略。在城市层面，于2016年东京都政府推出了针对2020年东京奥运会和残奥会的“氢社会”计划，旨在通过东京奥运会展示“氢能社会”发展成果;此外2022年2月，日本福冈市公布了氢能社会计划，重点关注燃料电池汽车以及居民生活使用氢能的事项，并修订氢能社会法规。在企业层面，积极开展氢能产业协同。日本能源企业意识到国家能源战略对企业发展战略的重要性，积极参与相关领域的科研活动。例如2020年10月由丰田汽车、东芝、ENEOS、Iwatani、川崎重工等9家日本私营企业组建“日本氢能协会”，以促进氢能行业的供应链和全球伙伴关系的形成;2023年5月日本川崎、铃木、本田、雅马哈四家主机厂设立发动机技术研究组合“HySE”推动氢燃料发动机普及。

资料来源：公开数据，政研咨询中心整理

　　1.4 韩国：采取激进财政补贴 打造经济发展新引擎

　　韩国将氢能产业作为韩国未来发展的三大战略投资领域之一。韩国政府韩国政府自2019年起对新建加氢站提供30亿韩元的建设补贴，对已存续加氢站提供上一年运营费用66%的运营补贴;减免加氢站50%的国有土地租赁费，并为民营加氢站提供长期低息贷款;同时推出氢能城市计划，为氢燃料电池汽车提供财政补贴1304亿韩元。2020年，韩国工业能源部发布《2020年新能源和可再生能源技术开发利用和行动计划》，为制氢基地项目提供299亿韩元的资金支持。为了加快氢能应用，促进氢能燃料电池车发展，韩国宣布2023年将为16920辆氢能燃料电池车提供补贴，包括16000辆乘用车、700辆公交车、100辆货车以及120辆清洁车，同时购买氢能燃料电池车的个人/企业居住地的地方政府将为氢能燃料电池乘用车提供最高2250万韩元的补贴，考虑到不同地区的差异，部分乘用车可获得最高3000万韩元的补贴。通过大力发展“氢经济”，韩国政府预计到2040年，将提供42万个就业岗位，创造43万亿韩元经济附加值。

　2 全球车用氢能专利分析

　　2.1 申请趋势

　　本报告专利文献数据均来自INCOPAT全球专利数据库，本节车用氢能专利检索数据采集时间段为2003年1月1日至2022年12月31日，涵盖了整车集成、质子交换膜燃料电池系统以及氢内燃机相关的专利技术，专利申请趋势如图4所示。总计专利数据57191条，其中以简单同族合并方式处理后共计41338件。

图4全球车用氢能专利申请趋势图

　　车用氢能技术最早在1980年由日本开始着手研究，后随着全球温室效应的加剧，车用氢能技术越发受到重视，更多国家加入了该技术领域的探索，随着多年的技术发展，2003年至2013年间，研究成果持续涌现，专利申请趋势缓慢增长。

　　2014年起，全球主要国家高度重视车用氢能技术发展，多国将氢能上升至国家能源战略高度，不断加大对车用氢能技术研究和产业化扶持力度，有效促进了全球车用氢能的技术进步，专利申请曲线突增猛涨，最高年申请量达四千余件，进入飞速发展期。

　　2.2 区域分布

　　在过去20年间，车用氢能专利区域分布如图5所示。中国、日本和美国在车用氢能技术领域拥有较高的专利申请量，是当前全球范围内较有技术竞争力和市场竞争力的地区国家。

　　中国综合实力不断提升，新能源汽车发展势头强劲，越发受到全球关注，已成为车用氢能技术和市场布局重点地区，因此在中国有着较高的车用氢能技术专利布局申请量;日本作为车用氢能技术起源国，在该领域具有先发优势，已开始进行车用氢能技术的全球布局;美国作为强有力的发达国家代表，技术研发实力雄厚，一直保持较高的专利申请量。

图5全球车用氢能专利区域分布

　　2.3 主要申请人

　　全球车用氢能技术领域专利申请量排名前十的申请人如图6所示。从图中可以看到，目前车用氢能技术主要掌握在众多车企手中，其中较典型的如日本丰田和本田、韩国现代、美国通用和福特以及中国一汽，而北京亿华通作为唯一的非车企型企业列入其中，具有较佳的研发实力。

　　此外，日本丰田的专利申请量排名第一，远超其他申请主体。作为最早研究车用氢能技术的实力代表，日本丰田公司自1992年开展车用氢能技术的研究，且在2014年，丰田公司的首款燃料电池乘用车“Mirai”成功上市，此后丰田公司陆续开展车用氢能技术的大量研究，增加专利申请量。

图6全球车用氢能专利主要申请人

　　2.4 技术流向

　　从全球车用氢能技术流向来看，美国、日本、德国和韩国为主要技术输出国，技术自主创新性较强，具有较强的研发实力和市场、技术控制力;中国、美国、日本和欧洲地区为主要的技术输入目标国，尤其是中国，具有较大的市场空间，是市场争夺的焦点地区。

图7全球车用氢能专利技术流向

　3 总结与建议

　　3.1 氢能产业发展价值获全球认可

　　双碳背景下氢能产业价值日益凸显。氢能作为低碳发展必然路径，发展前景已得到全球一致认同，参考各国氢能产业发展推广经验，预计氢能产业发展价值将在三个方面获得全球认可：

　　一是双碳背景下氢能产业获得更多“碳机遇”及“碳认可”。双碳背景下全球多国加速可再生能源发展，而由于可再生能源的季节波动性，产生了大规模长周期调峰、储能需求。同时在双碳背景下，工业、交通、化工多个领域面临严重的减碳压力。欧盟发布的氢能战略，旨在以氢能为抓手，促进全产业链的低碳发展，此战略一方面明确了氢能的减碳角色，另一方面也为氢能产业带来巨大的低碳发展机遇，预计未来全球均将加速推动碳市场建设，并以氢为抓手推动产业低碳发展，届时氢能产业将从碳政策、碳交易、碳补贴等多个方面获得实际支持。

　　二是交通领域氢能发展路线逐渐明确。在汽车产业全面电动化背景下，欧盟、美国均发布了明确的发展路线图，在交通领域氢能重卡发展前景已明确，同时在未来去油、去碳的发展大背景下，氢能由于储存密度、加注速度等方面无可替代的优势，将成为多个场景下燃油车的完美替代品，随着碳成本的持续提升，根据应用场景不同，氢电互补、氢电全功率混动的技术路线将成为未来汽车产业主流技术路线。

　　三是氢能价值日益凸显，将成为未来国际产业竞争关键领域。在推动可持续发展方面，包括中国在内的多个国家均存在化石能源依赖问题，日韩等能源依赖严重国家已极度重视氢能发展，希望通过氢能产业的推动摆脱能源依赖困境，预计随着氢能的持续发展，全球大部分国家均将认识到氢能在可持续发展方面价值并加大氢能推广力度。在技术竞争力方面，氢能可与多个产业结合，实现产业的升级及变革，全球氢能产业规模预计将达数十万亿元，美、日、韩多国高度重视氢能技术发展，氢能技术将成为国际产业竞争重点。

　　3.2 车用氢能专利发展态势良好

　　随着各国对氢能技术的重视，全球车用氢能技术迎来飞速发展，车用氢能专利发展呈现以下特点：

　　一是车用氢能技术蓬勃快速发展，展现良好申请态势。目前车用氢能技术已经进飞速发展阶段，各个国家及各个申请人争相强夺技术控制点和市场控制点，未来几年，车用氢能领域的技术竞争和市场竞争或将激烈展开。

　　二是日本车用氢能技术领先，中美紧随其后。当前，从综合实力来看，日本具有较强的研发实力，其在全球范围内的专利布局也较为广泛，车用氢能技术的发展水平暂时领先其他国家。中国和美国的车用氢能技术虽然发展较晚于日本，但后期的爆发力较强，申请人均有着较强的研发实力和较高的专利申请量，未来中日美的车用氢能技术或将形成三足鼎立的局面。

　　3.3 建议政府坚持战略引领，完善氢能产业规划布局

　　与欧美日韩相比，我国氢能产业起步较晚，虽然国家发改委已出台《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》作为氢能产业的指导性规划文件，但是国家层面对企业的规划统筹仍显不足，产业链上下游企业发展不同步，难以形成大范围的集群协作效应，补贴和引导政策不配套，产业链各环节、各地区之间政策措施不统一。

　　建议政府坚持战略引领，完善氢能产业规划布局。通过政府补贴引导社会资本投资，强化氢能的能源属性，将氢能列入国家绿色基金及投资管理体系，明确财政、税收等多方面政策支持标准和支持时限，建立相应的资金和担保机制，积极引导社会资本投资，促进国有大型能源企业向以氢能为代表的新能源业务转型、支持中小民营企业进入氢能及燃料电池细分市场，方135野8509先9287生借助政府补贴措施加快氢能基础设施建设。

　　4.4 特斯拉汽车公司的创始人埃隆·马斯克最近宣布，特斯拉计划在2024年迈入氢能时代，这一消息在网络上引发了广泛讨论。许多人对特斯拉的这一决策表现出浓厚的兴趣，并怀抱着满怀期待的心情。

　　氢能源凭借其高能量密度和零排放等优势，已成为未来能源发展的重要方向。特斯拉一直是全球电动汽车行业的领军者，始终致力于推动清洁能源的研发和应用。对特斯拉而言，投身氢能源领域是一项重大的战略抉择。