引領氫能發展的城市: 中國39個城市的承諾與戰略

摘要

來自可再生能源的氫能具有應對氣候挑戰的潛力，技術進步對于推動這種能源轉型至關重要。在全球范圍內，越來越多的城市正在積極采用氫氣戰略。關于城市可持續性過渡的文獻主要側重于技術采用方面的政策創新，而對城市在促進技術創新方面的作用探討不足。在這里，本文采用定性內容分析的方法，分析了來自中國39個氫能計劃城市的122份政策文件，以彌補這一差距。研究結果顯示，城市通過有針對性的政策支持和對所需技術的投資，在促進新興氫經濟中的技術創新方面發揮著眾多關鍵作用。通過走在國家政府前面，這些早期行動者在創造早期勢頭和為未來規模轉型奠定基礎方面發揮了關鍵作用。本文的研究結果還指出，這些自下而上的舉措顯然需要更好地指導和引導向清潔氫開發，因為缺乏上層政策指導可能導致優先事項和結果的多樣化。本文的研究結果呼吁在研究和政策上重新關注城市在技術創新和可持續性轉型方面的積極作用，并強調讓城市參與國家和國際氫經濟發展的重要性。

引言

來自可再生資源的氫能具有應對氣候挑戰的潛力，但在降低供需雙方的成本方面存在障礙，技術進步是成功的關鍵。許多國家正在競相開發氫能，其主要目標是在氫技術方面處于領先地位，并獲得額外的環境效益和實現能源供應的多樣化。

在全球范圍內，處于領先地位的城市積極參與氣候保護。在新興的氫經濟格局中，一些先行者城市正在積極開發和采用氫燃料，用途各不相同。在文獻中，城市可持續轉型研究的焦點主要集中在城市的政策創新能力，社區主導的行動，或社會技術實驗。這些研究探索了促進采用新技術以實現其過渡目標的各種創新性城市舉措；強調了城市在應用和嵌入可持續性技術以實現減排目標方面的作用。然而，盡管有一些經驗證明認為一個城市可能會投資于太陽能熱水器等可持續性技術，但城市能否以及如何在促進可持續性研發方面發揮積極作用的問題仍有待系統地探討。調查市政府在其管轄范圍內促進技術創新的意愿和努力將加深本文對城市對可持續轉型的貢獻的理解。這種洞察力在氫能開發中尤為重要，因為技術進步對于幫助這種緊急轉變至關重要。城市被視為知識生產和技術創新的場所。城市的創新能力與其規模呈正相關，創新周期正在加快，以保持可持續增長。在一個氫能被應用于能源系統的緊急情況下，調查城市級氫政策的驅動因素、機會、障礙和影響，將及時提供新的見解，了解城市在孵化技術創新方面的作用，并將有助于加速氫能的應用。在這項研究中，本文以中國的領先城市作為案例研究，探討城市在實現氫燃料轉型中的潛在作用。

本文試圖回答這樣一個問題：在新興的氫能經濟中，城市是否積極支持氫能技術的研發？如果是這樣，原因和方式是什么？具體來說，本文通過研究中國39個領先城市的城市氫政策來解決四個子問題，即（1）城市層面的政策側重于哪些價值鏈部分？（2）城市優先采用哪些制氫方法？（3）城市如何支持其管轄范圍內的研發活動？（4）是什么促使領先的城市這樣做？為了分析，本文對政策文件進行定性內容分析。

結果

氫價值鏈環節的城市戰略重點

城市層面的氫價值鏈區段戰略重點如圖1所示。每個條代表城市的數量，顏色代表政策意圖: 藍色條代表鼓勵技術發展的城市; 橙色條代表鼓勵采用氫氣的城市。在供應方面(包括氫氣生產、儲存和運輸) ，支持技術創新的城市多于鼓勵技術應用的城市。在加油站段觀察到相反的趨勢。幾乎所有的城市都出臺了支持加油基礎設施建設的政策; 相比之下，只有一半的城市通過政策支持這一領域的技術創新。

在需求方面，城市交通部門使用氫氣吸引了最多的政策關注，政策同樣支持技術創新和示范。相比之下，較少的城市有政策計劃推動氫能在電力、工業和建筑部門的使用; 特別是，對研發的支持很少。值得注意的是，許多城市表達了他們對未來建設氫能社會的愿景，表明了在交通以外的其他城市部門廣泛使用氫能的雄心。

本文進一步研究了這些城市提出的制氫方法，如圖2所示。政策文件中提到了四種方法: (1)利用化石燃料生產氫氣; (2)利用碳捕獲和儲存(CCS)技術生產化石燃料; (3)電網發電; (4)可再生能源。這種分類對于理解城市一級的政策是否可能有利于可持續發展至關重要。圖2顯示了有近期氫生產計劃的城市數量(到2025年)。大多數城市支持多種來源的氫生產。

調查結果顯示：

（1）39個城市中有24個表示將鼓勵使用可再生氫能。此外，利用工業副產品制造氫氣是城市采用的另一種流行方法（39個城市中有24個城市采用了這種方法）。副產品方法有直接的好處，例如使用可能浪費的資源和提供氫供應以滿足近期需求。

（2）此外，在39個城市中，有32個城市規劃或實施了鼓勵采用氫動力汽車和部署加油站的政策，這表明在這兩個領域存在共存現象。這種確定的模式可能揭示了政府的采用策略--在推廣氫動力汽車的同時推廣燃料補給基礎設施。

（3）所有39個城市都表示，他們傾向于在近期計劃中將燃料電池汽車作為重型或公用車輛使用，例如城市公共交通(如公共汽車和運輸工具)和工業車輛(如叉車和重型卡車)。一些城市計劃為他們的政府車隊購買氫燃料汽車。相比之下，較少的城市(39個城市中有19個)計劃在短期或中期內鼓勵在出租車、商務車和租賃車中使用氫動力客車。

（4）如圖1所示，對技術發展的政策支持延伸到氫價值鏈的所有環節，表明城市不僅是將氫應用于基礎設施的運營單位，而且也是技術研發的直接支持者。

（5）圖1的水平軸顯示了這些城市的政策發展進程。例如，在氫生產領域，34個城市制定了支持技術研發的政策目標，27個城市制定了實現這些目標的進一步路線圖。一些城市將這些計劃轉化為政策行動: 29個城市宣布了今后要采取的政策措施，24個城市已經實施了一些政策工具。總體而言，隨著城市從愿景轉向行動，城市數量沿著水平軸逐漸減少。其他領域也有類似的趨勢。

本文進一步檢查和比較了每個城市的政策進展，如圖3所示。本文確定了這些城市用于技術創新和應用的11種政策工具(詳見方法部分)。在圖3中，橙色條表示正在實施的策略工具類型的數量，而藍色條表示所有計劃和實施的工具類型的總數。如圖3所示，城市在政策進展方面有所不同：

（1）圖表右側的7個城市只宣布了政策意圖，尚未實施任何措施，而圖表左側的幾個城市已經取得了進展。

（2）各個城市在氫工業基礎、產業結構、財政能力和可持續發展政策方面有所不同。在氫/燃料電池發展方面處于領先地位的城市似乎已經制定了許多政策，而處于氫能源工業早期階段的城市更有可能處于圖表的右側。這一發現可能表明，這些領先的城市投資于不同產能和投資水平的氫計劃。由于這些城市在中國具有相同的政策環境，政策演進的異質性可能是由內生因素或區域因素造成的。

[技術研發和應用的政策工具]

本文進一步調查了這些城市所采用的政策工具，并在圖4和圖5中展示了它們在價值鏈各環節的分布模式。這些工具根據政策意圖分為兩類: （1）如圖4所示促進技術發展; （2）如圖5所示鼓勵技術應用。藍色條形表示計劃階段的策略; 橙色條形表示實施階段的策略。長度表示使用每種政策工具的城市數量。

（1）城市采用了一系列政策工具來支持技術發展: 有利的制度安排、監管、杠桿投資的融資機制、示范項目、稅收激勵、補貼、試點地區、工業園區和研發資金。政策支持是全面的，包括財政和非財政措施。

（2）為了促進技術應用，城市采用了另一套政策工具，包括促進制度安排、監管、投資杠桿融資機制、示范項目、政府采購、試點地區、工業園區、補貼和土地使用政策。一些策略工具專門用于支持技術采用。

[城市氫戰略的動機]

2020年出臺了第一個專門的國家級氫能相關項目--燃料電池汽車試點城市政策，許多城市對此做出了回應，發布了當地的氫能或燃料電池汽車發展計劃。然而，在39個案例城市中，本文確定了21個城市在國家層面的計劃之前已經引入了相關的政策，表明這個國家政策框架可能不會直接推動這些先行者的政策發展。本文分析了這21位先行者在他們的政策文件中陳述的動機，并在圖6中進行了總結。

如圖6所示，上級政府是實施城市一級戰略的一個影響因素。16個城市承認，它們的氫戰略決定受到各種國家計劃的影響。9個城市表示，它們的氫計劃是對省級氫框架的響應。

關于城市氣候治理的研究發現，各級政府之間的縱向聯系可以促進地方一級的行動。在這些案例中，本文進一步調查了省市之間的聯系。在一些城市，省級政策可能在刺激城市一級戰略和鼓勵城市間合作方面發揮關鍵作用。在其他情況下，省級計劃在激勵市一級政策方面可能發揮有限的作用，因為先行城市在宣布地方戰略方面走在了省的前面。值得注意的是，在中國，只有少數省份發布了氫戰略。因此，本研究中包括的許多領先城市在沒有省級指導的情況下規劃了自己的氫戰略。

此外，發展氫能經濟的全球勢頭可能會影響到這些城市，因為有12個城市在其政策文件中描述了全球趨勢。此外，19個城市表達了在這一新興領域作為國家或全球領先者發揮帶頭作用的雄心。對加入氫能經濟的全球趨勢表示出的興趣可能意味著，如果城市能夠及早采取行動，它們已經確定了未來的機會。城市在采用可持續性技術方面的領導作用。

這些政策文件也披露了內生因素。一些城市承認，作為未來氫能經濟的先行者，它們的特殊稟賦提供了優勢。例如，一些城市可能接近可再生能源或擁有豐富的制氫工業副產品; 一些城市可能已經建立了相關的工業基地(如汽車工業)或在這一領域實現了技術創新; 還有一些城市可能已經發現了新興的本地市場機會。以前的研究發現，城市的某些稟賦可能提供了一個機會來啟動積極的惰性，從長遠來看，這可能有助于城市的可持續性實踐。此外，這些文件還指出，城市之間的聯系是城市加入這一趨勢的動力。最后，國家/國際事件可能是一個驅動因素。

通過上述分析，本文得出結論：先行城市制定地方氫戰略的動機可能受到以下因素的驅動：（1）上級政府的政策影響；（2）預期的經濟效益/技術優勢；（3）地方資源、市場、技術和產業稟賦；（4）其他城市的同行影響；以及（5）國家/國際事件。

討論

首先，城市在氫能經濟的技術創新中起著至關重要的作用。城市被視為創新的引擎。然而，城市與創新之間的聯系既非必然，也非天然紐帶。因此，城市必須在必要的政策支持下，努力提高和增強自身的創新能力。關于城市可持續性過渡的現有政策研究側重于能夠為可持續性過渡采用新技術的政策創新，而不是明確促進技術創新和發展。本文的研究表明，向氫能轉型的領先城市通過一系列支持性政策積極和有目的地鼓勵技術研發，這表明城市除了是新技術的采用地之外，還可能對氫經濟的技術進步做出貢獻。

從政策文件中發現，中國一些城市級氫能計劃繼承了以往/現有地方技術創新或可再生能源戰略的政策支持，作為這些政策方案在氫能等特定領域的延伸。此外，如圖6所示，不同城市存在不同的地方稟賦，推動政策制定，表明由于這些固有屬性，城市創新能力存在異質性。一些研究還發現，不同城市的創新過程有所不同，這取決于各種因素，比如它們過去的創新軌跡，產業結構的多樣性或專業化，以及人力資本稟賦。在這方面，正如本文的案例研究所揭示的，城市間合作可能通過整合合作城市的多樣化優勢而有利于轉型。中國城市推廣可再生氫能的雄心可能意味著城市對未來可持續性轉型的可能貢獻。在城市公共交通中采用燃料電池汽車的目標可為早期氫汽車市場開辟機會，可能有利于技術進步，并為長期大規模采用做好準備。

其次，城市在向氫燃料的過渡中扮演著實驗性的角色。這項研究說明了中國氫能工業發展早期的一種自下而上的方法--領先者在國家政策方案出臺之前就已經介紹了他們的氫能計劃。城市政策的制定受多種因素的驅動，政策的推進方式也各不相同。后來，這些自下而上的實驗得到了自上而下的指導，這些指導可能在加強合作和避免城市之間的過度競爭方面發揮協調作用。雖然缺乏上層指導可能會導致政策優先次序、細節程度和初期計劃時期的多樣化，但城市層面的努力已經為新興氫經濟奠定了一些基礎，比如創造利基市場、孵化早期技術創新和建立產業基地。隨后的自上而下的指導可以建立在這些基礎之上并加快開發。早期的研究已經確定了創新的嵌套結構，即自上而下的設計會遇到自下而上的創新，并主動采用激勵機制。這種治理結構可以促進跨規模和城市的政策學習。在本文的案例研究中，雖然最初的政策努力來自基層，這不同于由嵌套結構促進的設計的政策方案，但它仍然顯示了嵌套結構的一些關鍵特征，例如促進可持續性實驗和學習。重要的是，自下而上和自上而下努力的結合也可能促進氫能采用的體制發展。氫能轉換可能以一種系統的方式發生，需要更換現有的能源生產、儲存、分配和利用系統或將氫集成到其中。因此，向氫經濟的過渡不僅需要強有力的政策支持，特別是在促進基礎設施部署和技術創新方面，而且還需要增長和發展扶持機構。

總而言之，本文的研究結果表明，領先的城市可以通過有目的地支持和投資所需的技術，在促進新興氫經濟中的技術創新方面發揮潛在的關鍵作用。然而，本文的研究結果也指出，這些自下而上的政策顯然需要更好地引導和引導到清潔氫能的開發，這反過來又可以加速可持續性的轉變。