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一、摘要
來自可再生能源的氫能具有應(yīng)對氣候挑戰(zhàn)的潛力，技術(shù)進步對于推動這種能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。在全球范圍內(nèi)，越來越多的城市正在積極采用氫氣戰(zhàn)略。關(guān)于城市可持續(xù)性過渡的文獻主要側(cè)重于技術(shù)采用方面的政策創(chuàng)新，而對城市在促進技術(shù)創(chuàng)新方面的作用探討不足。在這里，本文采用定性內(nèi)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(jié)果顯示，城市通過有針對性的政策支持和對所需技術(shù)的投資，在促進新興氫經(jīng)濟中的技術(shù)創(chuàng)新方面發(fā)揮著眾多關(guān)鍵作用。通過走在國家政府前面，這些早期行動者在創(chuàng)造早期勢頭和為未來規(guī)模轉(zhuǎn)型奠定基礎(chǔ)方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。本文的研究結(jié)果還指出，這些自下而上的舉措顯然需要更好地指導(dǎo)和引導(dǎo)向清潔氫開發(fā)，因為缺乏上層政策指導(dǎo)可能導(dǎo)致優(yōu)先事項和結(jié)果的多樣化。本文的研究結(jié)果呼吁在研究和政策上重新關(guān)注城市在技術(shù)創(chuàng)新和可持續(xù)性轉(zhuǎn)型方面的積極作用，并強調(diào)讓城市參與國家和國際氫經(jīng)濟發(fā)展的重要性。
二、引言
來自可再生資源的氫能具有應(yīng)對氣候挑戰(zhàn)的潛力，但在降低供需雙方的成本方面存在障礙，技術(shù)進步是成功的關(guān)鍵。許多國家正在競相開發(fā)氫能，其主要目標(biāo)是在氫技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，并獲得額外的環(huán)境效益和實現(xiàn)能源供應(yīng)的多樣化。
在全球范圍內(nèi)，處于領(lǐng)先地位的城市積極參與氣候保護。在新興的氫經(jīng)濟格局中，一些先行者城市正在積極開發(fā)和采用氫燃料，用途各不相同。在文獻中，城市可持續(xù)轉(zhuǎn)型研究的焦點主要集中在城市的政策創(chuàng)新能力，社區(qū)主導(dǎo)的行動，或社會技術(shù)實驗。這些研究探索了促進采用新技術(shù)以實現(xiàn)其過渡目標(biāo)的各種創(chuàng)新性城市舉措；強調(diào)了城市在應(yīng)用和嵌入可持續(xù)性技術(shù)以實現(xiàn)減排目標(biāo)方面的作用。然而，盡管有一些經(jīng)驗證明認(rèn)為一個城市可能會投資于太陽能熱水器等可持續(xù)性技術(shù)，但城市能否以及如何在促進可持續(xù)性研發(fā)方面發(fā)揮積極作用的問題仍有待系統(tǒng)地探討。調(diào)查市政府在其管轄范圍內(nèi)促進技術(shù)創(chuàng)新的意愿和努力將加深本文對城市對可持續(xù)轉(zhuǎn)型的貢獻的理解。這種洞察力在氫能開發(fā)中尤為重要，因為技術(shù)進步對于幫助這種緊急轉(zhuǎn)變至關(guān)重要。城市被視為知識生產(chǎn)和技術(shù)創(chuàng)新的場所。城市的創(chuàng)新能力與其規(guī)模呈正相關(guān)，創(chuàng)新周期正在加快，以保持可持續(xù)增長。在一個氫能被應(yīng)用于能源系統(tǒng)的緊急情況下，調(diào)查城市級氫政策的驅(qū)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(shù)創(chuàng)新方面的作用，并將有助于加速氫能的應(yīng)用。在這項研究中，本文以中國的領(lǐng)先城市作為案例研究，探討城市在實現(xiàn)氫燃料轉(zhuǎn)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(jīng)濟中，城市是否積極支持氫能技術(shù)的研發(fā)？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(lǐng)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(cè)重于哪些價值鏈部分？(2)城市優(yōu)先采用哪些制氫方法？(3)城市如何支持其管轄范圍內(nèi)的研發(fā)活動？(4)是什么促使領(lǐng)先的城市這樣做？為了分析，本文對政策文件進行定性內(nèi)容分析。
三、結(jié)果
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氫價值鏈環(huán)節(jié)的城市戰(zhàn)略重點
城市層面的氫價值鏈區(qū)段戰(zhàn)略重點如圖1所示。每個條代表城市的數(shù)量，顏色代表政策意圖: 藍(lán)色條代表鼓勵技術(shù)發(fā)展的城市; 橙色條代表鼓勵采用氫氣的城市。在供應(yīng)方面(包括氫氣生產(chǎn)、儲存和運輸) ，支持技術(shù)創(chuàng)新的城市多于鼓勵技術(shù)應(yīng)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)的政策; 相比之下，只有一半的城市通過政策支持這一領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)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(guān)注，政策同樣支持技術(shù)創(chuàng)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(yè)和建筑部門的使用; 特別是，對研發(fā)的支持很少。值得注意的是，許多城市表達(dá)了他們對未來建設(shè)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(chǎn)氫氣; (2)利用碳捕獲和儲存(CCS)技術(shù)生產(chǎn)化石燃料; (3)電網(wǎng)發(fā)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(xù)發(fā)展至關(guān)重要。圖2顯示了有近期氫生產(chǎn)計劃的城市數(shù)量(到2025年)。大多數(shù)城市支持多種來源的氫生產(chǎn)。
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調(diào)查結(jié)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(yè)副產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)以滿足近期需求。
（2）此外，在39個城市中，有32個城市規(guī)劃或?qū)嵤┝斯膭畈捎脷鋭恿ζ嚭筒渴鸺佑驼镜恼?，這表明在這兩個領(lǐng)域存在共存現(xiàn)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(chǔ)設(shè)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(yè)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(nèi)鼓勵在出租車、商務(wù)車和租賃車中使用氫動力客車。
（4）如圖1所示，對技術(shù)發(fā)展的政策支持延伸到氫價值鏈的所有環(huán)節(jié)，表明城市不僅是將氫應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施的運營單位，而且也是技術(shù)研發(fā)的直接支持者。
（5）圖1的水平軸顯示了這些城市的政策發(fā)展進程。例如，在氫生產(chǎn)領(lǐng)域，34個城市制定了支持技術(shù)研發(fā)的政策目標(biāo)，27個城市制定了實現(xiàn)這些目標(biāo)的進一步路線圖。一些城市將這些計劃轉(zhuǎn)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(jīng)實施了一些政策工具?？傮w而言，隨著城市從愿景轉(zhuǎn)向行動，城市數(shù)量沿著水平軸逐漸減少。其他領(lǐng)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(shù)創(chuàng)新和應(yīng)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(shù)量，而藍(lán)色條表示所有計劃和實施的工具類型的總數(shù)。如圖3所示，城市在政策進展方面有所不同：
（1）圖表右側(cè)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(cè)的幾個城市已經(jīng)取得了進展。
（2）各個城市在氫工業(yè)基礎(chǔ)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、財政能力和可持續(xù)發(fā)展政策方面有所不同。在氫/燃料電池發(fā)展方面處于領(lǐng)先地位的城市似乎已經(jīng)制定了許多政策，而處于氫能源工業(yè)早期階段的城市更有可能處于圖表的右側(cè)。這一發(fā)現(xiàn)可能表明，這些領(lǐng)先的城市投資于不同產(chǎn)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(huán)境，政策演進的異質(zhì)性可能是由內(nèi)生因素或區(qū)域因素造成的。
[技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的政策工具]
本文進一步調(diào)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(huán)節(jié)的分布模式。這些工具根據(jù)政策意圖分為兩類: (1)如圖4所示促進技術(shù)發(fā)展; (2)如圖5所示鼓勵技術(shù)應(yīng)用。藍(lán)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(shù)量。
（1）城市采用了一系列政策工具來支持技術(shù)發(fā)展: 有利的制度安排、監(jiān)管、杠桿投資的融資機制、示范項目、稅收激勵、補貼、試點地區(qū)、工業(yè)園區(qū)和研發(fā)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(shù)應(yīng)用，城市采用了另一套政策工具，包括促進制度安排、監(jiān)管、投資杠桿融資機制、示范項目、政府采購、試點地區(qū)、工業(yè)園區(qū)、補貼和土地使用政策。一些策略工具專門用于支持技術(shù)采用。
[城市氫戰(zhàn)略的動機]
2020年出臺了第一個專門的國家級氫能相關(guān)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(yīng)，發(fā)布了當(dāng)?shù)氐臍淠芑蛉剂想姵仄嚢l(fā)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(jīng)引入了相關(guān)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(fā)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(jié)。
如圖6所示，上級政府是實施城市一級戰(zhàn)略的一個影響因素。16個城市承認(rèn)，它們的氫戰(zhàn)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(yīng)。
關(guān)于城市氣候治理的研究發(fā)現(xiàn)，各級政府之間的縱向聯(lián)系可以促進地方一級的行動。在這些案例中，本文進一步調(diào)查了省市之間的聯(lián)系。在一些城市，省級政策可能在刺激城市一級戰(zhàn)略和鼓勵城市間合作方面發(fā)揮關(guān)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(fā)揮有限的作用，因為先行城市在宣布地方戰(zhàn)略方面走在了省的前面。值得注意的是，在中國，只有少數(shù)省份發(fā)布了氫戰(zhàn)略。因此，本研究中包括的許多領(lǐng)先城市在沒有省級指導(dǎo)的情況下規(guī)劃了自己的氫戰(zhàn)略。
此外，發(fā)展氫能經(jīng)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(dá)了在這一新興領(lǐng)域作為國家或全球領(lǐng)先者發(fā)揮帶頭作用的雄心。對加入氫能經(jīng)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(jīng)確定了未來的機會。城市在采用可持續(xù)性技術(shù)方面的領(lǐng)導(dǎo)作用。
這些政策文件也披露了內(nèi)生因素。一些城市承認(rèn)，作為未來氫能經(jīng)濟的先行者，它們的特殊稟賦提供了優(yōu)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(yè)副產(chǎn)品; 一些城市可能已經(jīng)建立了相關(guān)的工業(yè)基地(如汽車工業(yè))或在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新; 還有一些城市可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了新興的本地市場機會。以前的研究發(fā)現(xiàn)，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(yuǎn)來看，這可能有助于城市的可持續(xù)性實踐。此外，這些文件還指出，城市之間的聯(lián)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(qū)動因素。
通過上述分析，本文得出結(jié)論: 先行城市制定地方氫戰(zhàn)略的動機可能受到以下因素的驅(qū)動: (1)上級政府的政策影響; (2)預(yù)期的經(jīng)濟效益/技術(shù)優(yōu)勢; (3)地方資源、市場、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)稟賦; (4)其他城市的同行影響; 以及(5)國家/國際事件。
四、討論
首先，城市在氫能經(jīng)濟的技術(shù)創(chuàng)新中起著至關(guān)重要的作用。城市被視為創(chuàng)新的引擎。然而，城市與創(chuàng)新之間的聯(lián)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(chuàng)新能力。關(guān)于城市可持續(xù)性過渡的現(xiàn)有政策研究側(cè)重于能夠為可持續(xù)性過渡采用新技術(shù)的政策創(chuàng)新，而不是明確促進技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。本文的研究表明，向氫能轉(zhuǎn)型的領(lǐng)先城市通過一系列支持性政策積極和有目的地鼓勵技術(shù)研發(fā)，這表明城市除了是新技術(shù)的采用地之外，還可能對氫經(jīng)濟的技術(shù)進步做出貢獻。
從政策文件中發(fā)現(xiàn)，中國一些城市級氫能計劃繼承了以往/現(xiàn)有地方技術(shù)創(chuàng)新或可再生能源戰(zhàn)略的政策支持，作為這些政策方案在氫能等特定領(lǐng)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(chuàng)新能力存在異質(zhì)性。一些研究還發(fā)現(xiàn)，不同城市的創(chuàng)新過程有所不同，這取決于各種因素，比如它們過去的創(chuàng)新軌跡，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的多樣性或?qū)I(yè)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(yōu)勢而有利于轉(zhuǎn)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(xù)性轉(zhuǎn)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(biāo)可為早期氫汽車市場開辟機會，可能有利于技術(shù)進步，并為長期大規(guī)模采用做好準(zhǔn)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(yè)發(fā)展早期的一種自下而上的方法——領(lǐng)先者在國家政策方案出臺之前就已經(jīng)介紹了他們的氫能計劃。城市政策的制定受多種因素的驅(qū)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(dǎo)，這些指導(dǎo)可能在加強合作和避免城市之間的過度競爭方面發(fā)揮協(xié)調(diào)作用。雖然缺乏上層指導(dǎo)可能會導(dǎo)致政策優(yōu)先次序、細(xì)節(jié)程度和初期計劃時期的多樣化，但城市層面的努力已經(jīng)為新興氫經(jīng)濟奠定了一些基礎(chǔ)，比如創(chuàng)造利基市場、孵化早期技術(shù)創(chuàng)新和建立產(chǎn)業(yè)基地。隨后的自上而下的指導(dǎo)可以建立在這些基礎(chǔ)之上并加快開發(fā)。早期的研究已經(jīng)確定了創(chuàng)新的嵌套結(jié)構(gòu)，即自上而下的設(shè)計會遇到自下而上的創(chuàng)新，并主動采用激勵機制。這種治理結(jié)構(gòu)可以促進跨規(guī)模和城市的政策學(xué)習(xí)。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(jié)構(gòu)促進的設(shè)計的政策方案，但它仍然顯示了嵌套結(jié)構(gòu)的一些關(guān)鍵特征，例如促進可持續(xù)性實驗和學(xué)習(xí)。重要的是，自下而上和自上而下努力的結(jié)合也可能促進氫能采用的體制發(fā)展。氫能轉(zhuǎn)換可能以一種系統(tǒng)的方式發(fā)生，需要更換現(xiàn)有的能源生產(chǎn)、儲存、分配和利用系統(tǒng)或?qū)浼傻狡渲?。因此，向氫?jīng)濟的過渡不僅需要強有力的政策支持，特別是在促進基礎(chǔ)設(shè)施部署和技術(shù)創(chuàng)新方面，而且還需要增長和發(fā)展扶持機構(gòu)。
總而言之，本文的研究結(jié)果表明，領(lǐng)先的城市可以通過有目的地支持和投資所需的技術(shù)，在促進新興氫經(jīng)濟中的技術(shù)創(chuàng)新方面發(fā)揮潛在的關(guān)鍵作用。然而，本文的研究結(jié)果也指出，這些自下而上的政策顯然需要更好地引導(dǎo)和引導(dǎo)到清潔氫能的開發(fā)，這反過來又可以加速可持續(xù)性的轉(zhuǎn)變。
