氫能作為煤炭資源型地區轉型工具的探索

摘要：為了確保碳達峰碳中和目標的穩妥實現，煤炭資源型地區相較于其他地區承受著更大的碳減排壓力。尋找合適的轉型工具并實現良好的轉型效果，不僅對煤炭資源型地區至關重要，而且對全國能源轉型也具有重要的示范意義。以中國煤炭重要生產區山西為例，結合當地實際發展狀況、相關數據和實際案例，分析了能源綠色低碳轉型在煤炭資源型地區的開展方式及具體可行路徑。鑒于煤炭有限的“清潔利用”窗口期、地方政府嚴格的考核壓力和當地高耗能企業的生存需求，山西選擇氫能作為重要的轉型過渡工具，并通過當地企業和各級政府的層層推動和相互影響，在交通領域和鋼鐵行業實現了氫能的規模化開發應用。研究表明，需要對灰氫和綠氫進行戰略區分，氫能作為一種階段性轉型工具，可以兼顧能源轉型和經濟穩定，是當前煤炭資源型地區實現有效轉型的可行選擇。

關鍵詞：煤炭；資源型地區；氫能；轉型工具；能源轉型

中圖分類號：F206；X22

文獻標識碼：A

文章編號：16735595（2025）02001111

一、引言

2015年，中國政府向聯合國氣候變化框架公約秘書處提交了應對氣候變化國家自主貢獻文件《強化應對氣候變化行動——中國國家自主貢獻》；2020年9月，中國國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上作出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”的承諾。在此背景下，中國各省市分別根據自身經濟與能源結構特點制定碳減排路徑，其中，轉型最困難的地區就是以煤炭生產為經濟支柱的資源型省份。結合中國“貧油少氣富煤”的能源結構特征，國家陸續出臺了一系列能源政策，2013年，發布《能源發展“十二五”規劃》［1］；2017年，發布《能源發展“十三五”規劃》［2］；2014年，政府首次明確將能源革命視為國家長期發展戰略［3］；2016年，發布《能源生產和消費革命戰略（2016—2030）》［4］，強調通過可再生能源及提高能源效率實現大規模二氧化碳減排，到2030年單位國內生產總值二氧化碳排放量比2005年下降65%以上。但是，截至2020年，中國煤炭消費量仍占能源消費總量的56.8%［5］，且自2021年全球多國能源危機爆發與地區沖突加劇以來，為確保中國能源供應安全，煤炭的重要性只增不減，甚至扮演了國家能源穩定的“壓艙石”角色。

在能源綠色低碳轉型趨勢下，以煤炭生產消費為主的地區有效推動能源轉型，成為中國實現“雙碳”目標的關鍵。在煤炭資源型地區，煤炭產業基本主導了當地社會生活與經濟命脈，如果為了實現碳減排目標而大規模削減煤炭產業及相關上下游產業，其經濟必然受到負面沖擊，或將直接影響社會穩定。因此，在煤炭資源型地區探索出一條既能穩妥實現“雙碳”目標、又能保障國家能源安全、還能保持本地經濟活力不受影響的轉型路徑，成為目前極具挑戰的難題。

山西是中國煤炭產量最大的省份，在1949—2018年近70年內，累計生產煤炭192.4億噸，占中國煤炭總產量的四分之一，凈運出煤炭110億噸，占中國總量的四分之三。［6］2021年，為完成全國能源保供任務，山西煤炭產量達到11.93億噸，占全國總產量的29.2%。［7］根據國際能源署（IEA）報告，2021年中國煤炭產量位居世界第一，占比為59.31%，煤炭消費總量也連續10年世界第一。［8］通過換算可知，山西煤炭產量約占世界總產量的17.1%，是最具代表性的煤炭資源型地區。然而，全球能源清潔轉型與中國碳減排的目標并未改變。2023年12月，《聯合國氣候變化框架公約》締約方會議第二十八屆會議（COP28）就制定“轉型脫離化石燃料”路線圖達成一致，會議通過的《阿聯酋共識》標志著終結化石燃料時代的大幕已經拉開。［9］

在實現“雙碳”目標壓力下，中國煤炭資源型地區一直在竭力尋找新型的能源轉型工具，只是長期以來大部分地區很難跳出煤炭本身，呈現出“轉而未轉”的效果，若能探索或確定一項乃至數項真實有效的轉型工具，將具有重要的參考意義和普適價值。而在過去幾年，山西除采取傳統意義上的節能降碳措施之外，部分地區還根據實際情況，選擇了氫能作為突破傳統化石能源限制的工具，借助其自身能源結構特點持續探索全新的能源轉型路徑，并取得了一定成效，為地區爭取了寶貴的轉型發展空間。本文將以山西為例，就其選擇氫能作為轉型工具的動因、氫能產業規劃的形成邏輯和氫能在山西的應用效果展開分析，探究氫能在山西推動能源轉型的具體實施路徑。

二、文獻綜述

為實現《巴黎協定》設定的氣候目標，氫能成為世界各國有效減少二氧化碳排放的一種能源類型，從發達國家逐步向發展中國家延伸，成為除風能、太陽能等典型清潔能源之外的戰略新興能源選擇。經過歐洲及日韓近十年的推廣，學界對氫能的具體技術、產業鏈、實際應用、社會影響等方面的研究已經非常系統全面。

第一，學界關注的重點在于具有清潔零碳特性的綠氫及其在整個能源轉型進程中所發揮的積極作用。國際可再生能源署（IRENA）過去5年間不斷發布綠氫的技術展望、政策制定和成本降低可能性的分析報告

［1011］，并對整個行業的發展形勢作出樂觀預判［12］，也指出綠氫發展的最大障礙是電解槽成本過高［13］。藍氫比綠氫更具成本競爭力，是過渡期的最佳選擇，有助于為以后的綠氫發展奠定基礎。［14］Dickel［15］以德國為例，分析了開發藍氫的必要性，指出需要從藍氫逐步過渡到綠氫。在此基礎上，McPherson等［16］強調氫能在能源轉型中的作用可以通過蓄電來擴大；Abad等［17］探討了綠氫是如何被定義的，重點分析綠氫的標準和來源所面臨的挑戰；Schlund等［18］指出，在可再生能源發電滲透率較高的未來能源系統中，氫能被認為是一種非常具有前景的能源存儲和輸送補充方式。

第二，全球圍繞氫能技術及其產業鏈的經濟效益與規模化展開競爭。Martinez-Burgos等［19］回顧了近20年來全球氫能產業的發展，指出氫能的生產、儲存和運輸在短期內還是主要依賴新材料、化學催化劑的循環利用和能源高效利用。其他相關研究還關注分析了處理工業和生活垃圾的安全無廢氫發電技術的可能性，氫能相關技術的預算分配，氫能長途運輸的經濟成本。［2021］Ishimoto等［22］比較了挪威、歐洲和日本的氫能生產和運輸價值鏈，結果表明液化氫鏈比氨鏈更節能，二氧化碳足跡更小。杜慧濱等［23］聚焦氫儲耦合相關技術和產業的發展態勢，分析了當前氫儲規模化應用所面臨的瓶頸問題。

第三，燃料電池作為氫能的關鍵應用領域成為技術創新投入的重點，具體集中在交通運輸領域和鋼鐵行業。燃料電池汽車和共享汽車在解決城市交通污染和噪音方面具有潛在優勢，因此，燃料電池公交車的可持續性評估已成為推廣公共交通的重要考量因素。［24］目前，燃料電池主要應用于大型重載或功能用車，燃料電池重卡的設計、續航穩定性和安全性成為研究的重點。［25］盡管中國在氫能燃料電池領域起步較晚，但市場規模發展迅速，增長速度超過歐美國家。［26］Ren等［27］和Liu等［28］研究并分析了燃料電池汽車和重型卡車從柴油、天然氣向氫氣轉變的供應鏈情況以及溫室氣體排放情況。Wu等［29］對氫燃料電池汽車在碳中和目標下的經濟可行性、挑戰識別及解決方案進行了分析。Li等［30］探討了能源政策對可再生能源制氫和燃料電池汽車競爭力的影響。氫冶金是目前鋼鐵行業深度脫碳最有效的方式，歐洲對氫能在鋼鐵行業的應用技術和規模極為關注，研究氫能在高爐生產工藝、直接還原鐵工藝和冶煉還原鐵工藝中的應用情況。［31］相對于歐洲鋼鐵行業的整體轉型，中國的鋼鐵行業減碳壓力更大，中國鋼鐵行業氫冶金的推廣可以參考相關研究。

第四，各國對氫能的態度與戰略部署十分積極，中國也正在成為氫能大國。［32］部分研究側重于為發達經濟體尋找可行的能源解決方案，為其戰略決策提供依據。［33］歐盟和德國已經發布氫能戰略［34］，沙特和阿聯酋已制定大規模的制氫和出口計劃［35］，俄羅斯也加入氫能出口競爭［36］。此外，基于油氣資源國競爭加劇的趨勢，國際能源轉型話語權的爭奪也成為研究的重點。［37］氫能貿易表現出不同于傳統能源的特點［38］，各國綠色能源制氫的潛力和在實際工業中的應用具有較大差距，中國、德國、美國有可能成為未來市場的領跑者，并在工業應用中處于領先地位［39］。不僅如此，氫能還改變了社會研究視角，新興的氫能轉型可能會帶來重大社會影響［40］，需要更廣泛深入地融入社會實踐、能源正義等理論［41］。

學界對于氫能的應用并非持絕對樂觀態度，認為其仍然存在一些不確定性，如氫氣是否能夠真正支持電力部門的能源轉型等問題。［4243］整體而言，當前的研究多集中于發達國家，對發展中國家尤其是煤炭資源豐富地區的氫能開發問題關注較少。中國的研究也主要聚焦于綠氫的示范項目和商業應用上。［44］事實上，由于綠氫生產成本居高不下和商業化進程緩慢，氫能的發展需要經歷一個從灰色到綠色的漸進過程，即從基于化石燃料向基于可再生能源的新應用發展。［45］換言之，短期內氫能很難脫離化石能源單獨存在，且在從石油經濟轉向低碳社會的過程中，氫能有可能成為新的經濟收入來源。［46］

三、山西選擇氫能作為轉型工具的動因

全球對化石能源的加速淘汰，令各國“談煤色變”。在這種背景下，煤炭資源型地區面臨巨大轉型壓力，處于經濟增長與環境保護“兩難”境地，停止煤炭生產和消費，可能會對本地社會經濟造成嚴重的沖擊，甚至導致民生陷入持續性衰退的不穩定局面；若延續傳統發展模式，則無法滿足綠色低碳發展的要求。為了擺脫這種困境，山西率先邁出了發展氫能的變革步伐。發展初期，這一舉措并不被看好，甚至一度陷入停滯，然而經過數年的部署和開發，山西的氫能產業取得了顯著成效。這是在新興產業前景尚不明朗的情況下，煤炭資源型地區為破解經濟與環境“兩難”悖論而探索出的一條新發展路徑。

（一）煤炭“清潔利用”的窗口期

目前全球對煤炭的態度基本一致，即盡快啟動并執行棄煤計劃，退出燃煤發電已經成為全球能源轉型“政治正確”的選擇。根據第三代環保主義組織（E3G）的統計，經合組織和歐盟成員國中已有24個國家在2020年前徹底“退煤”。［47］早在2017年全球氣候大會（COP23）上，就有25個國家加入“棄煤發電聯盟”，明確表態，2030年前徹底淘汰煤炭發電，且不再對國內外煤炭發電投資。［48］在全球一邊倒否定煤炭的趨勢下，中國對煤炭的態度十分復雜，一方面，國內煤炭行業組織提出控制本土煤炭產量的有限增長計劃［49］，中國政府也于2021年9月宣布，為支持能源綠色低碳發展，不再新建境外煤電項目［50］；另一方面，國內能源供應的安全與穩定始終是國家核心利益，事關國家發展全局［51］，在油氣資源無法滿足內部需求的現實下，煤炭仍然是最安全穩妥的能源供應“托底”，煤炭在國內能源結構中占比過半的現實在短期內很難改變。

2021年秋冬季，受國內外復雜局勢影響，中國國內出現能源供應危機。在此過程中，煤炭為保障國家整體能源穩定發揮了巨大作用，也直接影響了政府對煤炭產業的態度。此后，中國政府的基調轉向倡導煤炭清潔高效利用，而非“退煤”，盡管在文件中提出嚴控煤炭消費的口號，但并未明確設置退煤數量目標，同時取消了對國內煤炭消費總量和一次能源消費占比的限制［52］，政府還特別強調了煤炭作為主體能源“壓艙石”的作用。盡管中國政府重申將堅定不移履行碳達峰碳中和承諾，指出新增能源依靠清潔能源滿足，以確保煤炭消費總量減少，但官方并未明確具體數據。這一模糊態度說明，中國在煤炭政策上仍保留了一定的緩沖空間，以平衡能源安全與低碳轉型的雙重目標。

2021年是國家對煤炭由緊變松的一個重要時間節點，山西能源轉型進入關鍵窗口期。山西必須在煤炭仍是國內能源穩定支柱的基礎上，爭取于2030年前逐步扭轉煤炭消費模式和利用屬性，才可能有望實現地區轉型。因為隨著清潔能源穩定性和儲能技術的持續突破，全球各國退煤趨勢日益明確，2030年后煤炭被邊緣的命運已成定局。目前，中國主要是為了滿足龐大的能源需求并確保能源供應安全，延緩了國內煤炭產業的退出進程，但這并不意味著中國停止了能源轉型的步伐。作為一個長期依賴煤炭產業經濟的省份，山西比任何地區都更深刻地理解這一共識。在有限的窗口期內，山西亟需探索煤炭清潔高效利用的路徑，從而繼續成為國家可靠且值得信賴的能源供應基地。

2014年以前，煤炭無疑是山西無可爭議的核心支柱產業。然而，隨著煤炭價格“黃金十年”的結束，2015年后煤價暴跌，山西全地區產業和經濟陷入持續低迷。［53］大同作為山西重點地級行政區和重要煤炭產區，肩負著巨大的轉型壓力，被列為全國資源型地區改革的示范區。2019年，大同提出將煤層氣和富氫尾氣用于制氫；2020年，發布《大同市氫能產業發展規劃（2020—2030年）》，內容包括氫能的制取、儲運和應用［54］，意在將以傳統煤炭為主的生產消費引向戰略新興能源。同樣作為重要的煤炭產區，長治［55］和呂梁［56］緊隨其后，宣布其氫能產業規劃，并對氫源色度進行系統論述，旨在實現氫能從灰到綠的轉變。

（二）地方政府的考核壓力

中國是自上而下的政府管理體系，側重考核地方政府對中央戰略及政策的貫徹與執行情況，其中當地經濟提升、社會穩定和環境保護的治理成效是重點考核內容。因此，地方政府不僅要完成減碳環保目標，還要兼顧地區的經濟發展與社會穩定，以達到中央對其考核的要求。特別是與煤炭深度捆綁的地區，主政官員都在竭盡全力尋找能夠替代傳統高碳產業的新產業，努力達到中央提出的“綠水青山就是金山銀山”［57］的生態文明要求。

山西與其他省份經濟發展模式存在較大差異，整體經濟基本依附于煤炭。自20世紀90年代，煤炭開始驅動山西經濟高速卻單一增長，一切為煤“讓路開道”，依賴于能源產業的利益集團龐大臃腫，甚至主導了地方財政和產業政策。一方面，2012年，以習近平同志為核心的新一屆中央領導集體調整了國家整體發展思路，轉向重視社會經濟的高質量建設，而非絕對速度，并開始推進能源低碳轉型；另一方面，山西省政府官員在長期任職中與煤炭企業形成深度利益捆綁，黨中央和中央紀委對當地政府進行了系統徹底的整頓。

2015年后，山西省各級政府和民眾迫切想要重塑山西新形象，對中央政策的理解執行更加深刻，力爭在考核方面得到中央的肯定。基于此，自2017年，為了完成減排環保任務，實現清潔綠色發展，山西的部分煤炭產區開始推廣氫能，煤炭焦化產業向氫能產業靠攏，并將氫能的使用范圍逐步擴展，在全省形成新的經濟支柱雛形，呈現出向綠色經濟轉型的積極態勢。

（三）高耗能企業的生存需求

資源型地區若未能及時實現轉型升級，將不可避免地陷入“資源詛咒”，受到傳統產業的束縛。過去十余年，山西提出數個改革方向，并積極引進高端裝備制造業企業落戶，然而，收效甚微，其核心產業仍是煤炭、焦化、化工、鋼鐵等傳統高碳高耗能企業。這是全球范圍內煤炭資源型地區共同面對的無可奈何的現實。

全球大多數國家將實現碳中和目標的時間設定在21世紀中葉前后，時間緊任務重，使得碳約束無處不在。尤其對于中國這樣一個能源消費和碳排放大國來說，有效減少碳排放已經成為各個行業生存的核心要求。山西企業面臨著巨大生存壓力，這種壓力不僅來自于盈利方面，更來自于減碳目標要求下能源生產指標和環保關停的威脅，以及由中央到地方自上而下的減排考核壓力。過去10年，在民眾對環保問題的持續關注下，國家已經建立了一套完整的指標考核體系。各地雖然執行的標準有所不同，但整體上都致力于強制削減高排放和高耗能產能指標，并進行符合環保標準的調整，對于未達標的企業，進行整改乃至強制關停。

山西的能源企業發展受到兩方面夾擊，一方面是在全國能源供應緊缺下巨大的經濟利益，只要保證生產穩定就可以持續盈利；另一方面則是在碳減排約束下向清潔能源轉型的壓力。在這種情況下，山西的高耗能企業急需尋找有效的突破工具，既能在2030年乃至2060年前階段性保留現有盈利產業主體，又能確保部分高碳產能轉型符合綠色清潔要求。氫能恰好能夠滿足山西能源企業生存需求，成為其現階段最現實的選擇。

中國的國有企業與民營企業在轉型戰略選擇中表現出明顯差異，通常情況下，國有企業更注重社會責任及政治擔當。例如，山西省政府在2021年秋季保供危機中公開表示，“決不能讓國家為煤炭發愁”［58］，這種表態主要涉及國有企業。相比之下，民營企業更多遵循經濟效益優先原則，強調企業的轉型行為是基于生存和發展的需求。于是，民營企業轉型工具和路徑的選擇更具研究價值。

在“雙碳”目標下，為滿足日益嚴格的環保考核與能源轉型要求，山西眾多大型高耗能、高排放的民營企業紛紛布局氫能產業。例如，呂梁地區最大的煉煤焦化企業山西鵬飛集團有限公司（以下簡稱“鵬飛”）、晉中地區最大的焦化鋼鐵企業山西美錦焦化有限公司（以下簡稱“美錦能源”）、臨汾地區最大的鋼鐵焦化企業山西晉南鋼鐵集團有限公司（以下簡稱“晉南鋼鐵”），均在其工業園區內開展氫能產業鏈循環及重卡運輸網絡。嗅覺敏銳的大型國有能源企業也開始跟進，投資氫能加注、運輸和應用項目。雖然從本質上來看，企業選擇氫能是為了維持現有高耗能產業的經濟效益和生存空間，但不可否認的是，氫能在這一被動選擇過程中成為推動有效轉型的重要工具，并無形中構建了其他國家和地區難以形成的戰略新興能源供需網絡的雛形。

四、山西氫能產業規劃的形成邏輯

基于煤炭轉型發展“窗口期”的緊迫性、山西各級政府的考核壓力及高耗能企業的生存轉型需求，圍繞氫能產業的政策制定呈現出自下而上、上下結合的特點。具體而言，當地企業率先推廣氫能產業，以確保現有的生產能力和利潤空間，擴大氫能應用項目規模，并獲得積極反饋，逐步影響到各級政府；然后，政府再出臺相關政策，進一步推動氫能產業發展。這種各級政府和企業間的雙向互動模式，形成了一個系統性的政策演變路徑（見圖1），推動了氫能產業的快速發展，從而實現氫能政策運行的良性循環。

企業發展和學術研究的重點集中在綠氫上，歐美國家也大力倡導綠氫的發展，因為綠氫作為清潔能源，在推動能源轉型和碳減排方面具有重要價值，而灰氫生產過程中伴隨的碳排放使其無法被視為清潔能源。但是，我們應該認識到，在電解槽成本降低并實現大規模商業化之前，能夠大規模供應的灰氫才是最現實的選擇，只有通過漸進式的過渡才能實現產業規模化。現階段山西氫源主要來自富氫焦爐煤氣提純凈化，屬于灰氫，盡管灰氫不符合國際對清潔能源的偏好，但由于山西擁有豐富的氣源和極低的經濟成本，氫能產業在短時間內能夠獲得顯著發展；而且，山西的氫能規劃路徑顯示出從灰氫向綠氫逐步過渡的趨勢，并非不發展清潔能源，而是在探索一條更符合山西實際的、可行的和可持續的能源轉型路徑。

（一）企業對地方政府的影響

能源產業的特征賦予了山西本土能源企業極強的政策影響力。在產業轉型過程中，企業率先行動，隨后逐漸影響政府的決策，從而推動戰略政策重心的調整，形成上下結合、共同推進能源轉型的模式。山西有3個氫能產業發展具有代表性的地區。

其一，全國重要的產煤區大同。2019年，面對能源轉型壓力和環保責任，大同當地企業提出利用富氫尾氣及多余可再生能源制氫的建議，建議被大同市政府采納。2020年，大同市政府發布了《大同市氫能產業發展規劃（2020—2030年）》，規劃以富氫尾氣規模凈化、可再生能源發電-電解水制氫、分布式甲醇制氫為基礎，旨在實現氫能商業化和規模化應用。這一規劃不僅致力于將傳統能源產業轉型為戰略性新興產業，還使大同成為全國資源型地區改革的示范區，為其他類似地區提供了可借鑒的發展路徑。

其二，山西南部的能源重地臨汾。臨汾當地產業主要集中在煤焦鋼電領域，在大力推動轉型升級改造、提高工業企業環境治理水平和大氣污染防治水平的過程中，為了促進自身能源結構高效清潔綠色低碳轉型，本地大型鋼鐵企業于2020年前后開始探索推動“鋼－焦－化－氫”綠色低碳產業鏈建構，并通過其在當地的體量影響政府政策的制定。在綜合研判了臨汾市焦化產業與清潔能源的優勢和地理位置后，市政府發布了《臨汾市氫能產業發展中長期規劃（2024—2035）》，旨在將臨汾打造成為國內領先且具有引領效應的氫能產業集群重地，形成覆蓋交通、工業、儲能等領域的氫能示范應用生態圈，建成具有國際國內影響力的氫能零碳物流之都和氫冶金綠色生態推廣地。

其三，山西中部重要的煤炭產區呂梁。呂梁民營能源企業鵬飛，擁有約2 000萬噸原煤、500萬噸焦化、60萬噸甲醇、4億立方米液化天然氣和10萬噸合成氨的產能，是實力雄厚的煤、焦、化一體化企業。［59］面對能源轉型和生存需求壓力，2022年，鵬飛提出投資780億元人民幣用于氫能可持續發展的方案，計劃以現有焦爐尾氣、可再生能源電池和化工產品為基礎，依托其產業園加氫站和燃料電池重型卡車，計劃建設全球規模最大、產業鏈最全、工藝路線及裝備最先進的氫能產業園，項目內容包括20萬噸焦爐尾氣制氫、10萬噸光伏發電制氫、10萬噸液氫儲存和液氫加氫站、50座綜合加氫能源站以及每年30萬輛氫燃料電池汽車。［60］

鵬飛在各種產業推廣和經濟工作會議上，多次強調氫能在推動當地能源轉型中所發揮的重要作用。鵬飛的推介引起政府的高度關注。呂梁市政府對氫能項目進行實地考察和評估，結合鵬飛基于當地產業特點的前期投入，政府在綜合決策研究中將氫能確定為有效戰略轉型工具和地方重點工程，并成立了一個氫能專項推進特別工作組。2022年，呂梁市政府正式發布《呂梁市氫能產業中長期發展規劃（2022—2035）》，旨在推動建設以當地產業為基礎的氫能產業鏈示范基地，鵬飛氫能產業園也因此被確定為區域產業轉型和經濟發展的重要工具。

通過分析這3個典型地區的發展路徑，可以清晰地看到山西氫能產業自下而上、上下聯動的發展特點。企業的先行實踐為政府政策制定提供了依據，而政府的支持又進一步推動了產業的規模化發展，最終共同實現了能源轉型的目標。這種模式為其他資源型地區的轉型發展提供了寶貴的經驗。

（二）地方政府對省級政府的影響

中國政策的實施路徑基本可分為兩種：政府主導模式和試點探索模式。政府主導模式，主要是通過大規模政府補貼和引導，直接催發和培育出新興產業；試點探索模式，主要是由企業或個別地區先行先試，通過實踐積累經驗，待模式成熟后再逐步推廣。從大同、呂梁、臨汾的氫能產業發展路徑可以看出，山西氫能政策的實施屬于試點探索模式，當地企業率先行動，通過實踐探索氫能應用的可行性，隨后地方政府根據企業成果制定支持政策，并逐步擴大氫能產業的規模，地方政府的探索和推動又進一步影響了省級政府的能源決策。

2022年，在大同、呂梁等地區的試點行動取得顯著成效后，山西省政府開始頒布一系列產業政策，以支持全省氫能產業的擴大發展。作為推動山西能源革命和改革的重要舉措，氫能的生產和利用被列為山西省首批十大關鍵產業鏈之一［61］，同時被確定為七大開拓性未來產業之一［62］，這標志著氫能在山西能源轉型和新興產業發展中的戰略地位得到進一步提升。2022年7月，山西省公開發布《山西省氫能產業發展中長期規劃（2022—2035年）》［63］，明確了全省氫能發展的目標，到2030年將可再生能源制氫在交通、儲能、工業等領域實現多元規模化應用，燃料電池汽車保有量達到5萬輛，形成布局合理、產業互補、協同共進的氫能產業集群，到2035年形成國內領先的氫能產業集群。

不僅如此，地方和省級層面的氫能規劃政策都對氫能的顏色進行了詳細指導，明確提出在10年內逐步從灰色、藍色向綠色轉變的基調。盡管短期內仍以灰氫和藍氫為主，但已經顯示出山西在能源轉型中的積極態度和應用氫能的趨勢。顯然，政府的關注點更多在于通過有效轉型工具改變因“一煤獨大”而形成的單一產業結構，而非討論氫能的色度問題。此前，中國的氫能開發主要集中在東南沿海經濟發達地區以及京津冀政治經濟中心地區。除山西外，尚未有其他煤炭資源型地區進行如此大規模的氫能產業探索。山西對氫能產業的推廣和政策支持表明，綠色低碳能源轉型不僅僅是一個經濟問題，也是一個重要的政治議題。

五、氫能在山西的應用效果

山西選擇氫能作為應對能源綠色低碳轉型的工具，盡管現階段因以灰氫為主而受到外界質疑，但其推動的一系列改革并非倉促之舉，而是基于化石能源產業現實條件進行的探索和創新，而且這些改革也切實在交通、鋼鐵等難以脫碳的關鍵領域取得了良好應用效果。

（一）交通領域的實際應用

1.發展大型工業園區的低碳閉環運輸

氫能作為全球公認的可實現深度和快速去碳化的能源媒介，在交通領域的應用最為成熟，但推廣重點不在于小型乘用車，而主要集中于大型功能用車領域，如氫能重卡、公交車、環保物流等。山西最突出的做法是，基于煤炭開采運輸基礎上的礦區和區域性大型工業園區的特征，竭力打造氫能重卡等運輸車輛的清潔綠色應用場景，其推廣取得了顯著成效。

目前，山西已經有3個以上的大型工業園區實現閉環氫能重卡運輸，并拓展出跨區域氫能重卡運輸路線。第一個是美錦能源的華盛化工園區。作為山西省中部最大的煤焦鋼鐵一體化超大工業園區，華盛化工園區內已經建成年產2萬噸高純氫的項目，并通過管道運輸氫氣供給內部加氫站，供應300余輛氫能重卡、通勤和接駁車，完全實現氫氣從生產到交通應用全流程。第二個是臨汾地區的沃能化工園區。為了充分利用本地資源并配套支持晉南鋼鐵的綠色運輸，沃能化工園區購買并租賃了300輛以上氫能重卡，實現園區內物流運輸的全覆蓋。第三個是呂梁地區的鵬飛工業園區。作為全省氫能投資規模最大、應用范圍最廣的大型工業園區，鵬飛工業園區在氫能應用方面走在前列。目前，園區內已擁有500余輛氫能重卡、數十輛通勤大巴和接待用車、3座加氫站投入運營，還有近千輛氫燃料重卡和10座加氫站正在引進建設，計劃5年內建成全球最大的“萬輛氫能重卡物流園”［64］，并已開通鵬飛工業園區到天津港中遠距離氫能重卡零碳物流運輸通道。

2.發展區域內的氫能公共交通

目前，氫能在交通領域主要應用于功能用車，因為作為發動系統核心的車載高壓儲氫瓶需要確保在露天開闊場地使用，以避免在密閉空間中引發危險度極高的爆炸。因此，氫技術暫時無法應用于小型車輛。在大型氫燃料功能用車中，除重型卡車、物流、環保車外，公交客車是城市公共交通減碳的重要選擇。然而，氫能公交汽車仍處于商業推廣初期階段，其單價通常是普通電動公交汽車的兩至三倍，高昂的采購成本使得氫能公交主要在經濟發達的超大型城市圈推廣，例如，廣東佛山的公共交通已經完全以氫燃料客車為主［65］；北京承辦2022年冬奧會，為確保賽事綠色低碳的基調，將張家口賽區的公交系統全部更換為氫能公交［66］。山西雖然不屬于中國一線城市群，經濟并不發達，也沒有國家級大型活動的助力，然而卻利用自身氫氣來源方便、價格低廉以及政策優勢，在大同和呂梁地區成功推廣了氫能公交網絡，并取得了顯著成效。

大同不僅是重要煤炭產區，還擁有豐富的可再生能源資源。2019年，大同提出“氫能打造能源尖兵”戰略，通過電解水制氫為市區加氫站提供氫源，陸續投放100輛氫能公交車，成為山西省首座使用氫能公交的城市。［67］呂梁在發布氫能產業中長期戰略后，開始推動以氫能公交為主的示范交通路線。2022年，在離石區、孝義市、介休市、交城縣及清徐縣相繼開通了氫燃料城市公交運營線路，累計投放18臺氫燃料公交車［56］；2023年，美錦能源也向呂梁市公交公司交付5臺氫能公交車，在呂梁市市區開通下樓橋至西崖底的氫能公交專線［68］；孝義、曲沃等地還在全市陸續投放超過500輛氫能共享單車，進一步推動氫能在城市公共交通中的應用。

山西對氫能在公共交通領域的探索應用，具有特殊的示范意義和研究價值。氫能公交推廣不再局限于經濟發達地區，而是擴展到了減碳壓力大且經濟相對欠發達的煤炭資源型地區。這類地區不僅是能源生產基地，同時也是人口密集的生活區，氫能公共交通的應用，不僅可以有效降低碳排放，還能顯著改善居民的生活環境。山西的實踐探索，不僅為當地經濟與環境的協調發展提供了新路徑，也為全球其他類似的煤炭資源型地區提供了經驗參考。

（二）鋼鐵行業的氫冶金脫碳應用

除了交通領域外，面臨巨大去碳化挑戰的鋼鐵行業也是氫能應用最具潛力的領域之一。目前，較為先進的技術是利用氫作為還原劑直接還原鐵礦石，其主要排放物是水而非二氧化碳，氫可以替代鋼鐵生產過程中高爐所需的焦煤。這一技術的核心在于氫的來源。歐洲國家強調，必須來自可再生能源電解水的綠氫，才能從根本上實現零碳排放。中國也開始研發氫能技術，山西鋼鐵企業甚至取得了一定突破性進展，只是不同于歐洲的是，氫源主要來自煤焦產業已有的富氫尾氣。雖然這種氫源并非國際主流提倡的綠氫，但它卻是當下煤炭資源型地區最現實的減碳轉型舉措，不僅化解了現有尾氣污染和碳排放問題，而且為難以脫碳的鋼鐵行業探索了切實可行的有效減排技術。

由于煤焦產業的先天優勢，山西擁有眾多鋼鐵企業，甚至一些大型企業覆蓋煤炭—焦化—化工—鋼鐵一體化的全產業鏈，氫能在任何一個環節的介入都可以對減碳轉型形成有效推動。最典型的案例是山西臨汾地區規模最大的民營鋼鐵企業——晉南鋼鐵。截至2022年，晉南鋼鐵已形成年產800萬噸鐵、1 000萬噸鋼材、315萬噸焦炭、45萬噸高端化工產品、1 300兆瓦光伏發電的生產規模。［69］然而，三年前該企業并沒有氫能和光伏產業，僅是一家單純的鋼鐵及化工企業，為了應對能源轉型的壓力，保護現有產能和企業利潤，晉南鋼鐵開始探索氫冶金和光伏發電業務，并取得意想不到的顯著成果。

事實上，晉南鋼鐵在短期內實現氫能在鋼鐵領域的應用，與自身特點和全球范圍內的氫能技術熱潮密切相關。相比于制度架構復雜的中國大型國有鋼鐵企業很難靈活決定創新探索投資專項，晉南鋼鐵作為民營企業，其決策具有較高靈活性，能夠快速決定投入資源進行創新技術探索。目前，該企業通過自身化工產業生產的乙二醇進行副產氫氣提純，并將提純后的氫氣再應用到鋼鐵冶煉高爐中，在冶煉過程中，鐵礦石顆粒以氫氣作為還原劑被還原，單高爐的富氫能力達到1.5萬立方米/小時，3座高爐共計富氫4.5萬立方米/小時。這項技術使每噸鐵的焦炭消耗量降低30公斤，全年可減少二氧化碳排放50萬噸。該企業還推動了富氫燒結技術的應用，進一步減少二氧化碳年排放量約2.3萬噸。［70］

然而，現階段氫源仍以灰氫為主，為了企業的可持續發展，晉南鋼鐵同時建設了1 300兆瓦的光伏發電項目，年發電量16.5億度，是2021年山西省政府批準的規模最大的單體光伏發電項目。［71］在此基礎上，該企業進一步規劃了光伏發電制氫+儲氫項目，將生產的綠氫用于鋼鐵產業，其目的是通過氫能全產業鏈一體化發展，帶動本地鋼鐵行業實現長流程低碳變革。

綜上所述，作為中國的煤炭資源型地區，山西通過氫能在交通和鋼鐵領域的推廣應用，不僅有效落實了減碳政策，而且避免了經濟的劇烈波動，是傳統能源格局調整的一種積極信號。氫及其衍生品的生產應用作為一個技術密集型過程，對價值鏈、供應鏈和生產網絡具有重塑效應，資源型地區介入相關競爭，不僅是為了主導原料及其運輸路線，還能影響主要市場、關鍵部件、生產工藝、生產基地以及供應鏈管理、市場份額和投資流動，這種全方位布局確保了山西在下一階段清潔能源競爭中獲得可持續轉型的籌碼，并盡可能實現經濟的軟著陸。

六、結語

當前，全球所有的煤炭資源型地區都面臨巨大壓力，既要實現能源綠色低碳轉型，又要保證現有產業和經濟的穩定運行。然而，傳統的能源變革方式更適用于經濟發達、可再生能源資源豐富或能源需求穩定的地區，對于以煤炭為主要產業結構的地區而言，這些方式門檻太高且效果有限。本文通過分析發現，山西在兼顧能源轉型和經濟穩定問題上，探索出一種以地方現有發展條件為中心、具有資源屬性且適合煤炭資源型地區的變革模式。山西選擇將氫能作為轉型工具載體，推動現有高耗能產業的可持續轉型，并取得了一定積極效果。山西的實踐表明，在能源轉型過程中，結合地方資源特點和技術條件，是能夠找到一條切實可行的發展路徑的。

本研究強調了煤炭資源型地區在選擇過渡工具時的特殊性和可持續發展所面臨的復雜挑戰。然而，這并不意味著煤炭資源型地區應該放棄綠色轉型的發展戰略，相反，至少在2030年碳達峰目標壓力下，應積極探索更加務實有效的轉型工具，才能贏得發展空間。灰氫并非最終選擇，而是煤炭清潔利用“窗口期”的階段性選擇。雖然灰氫不是理想的能源轉型載體，但與煤炭產區企業完全關閉可能引起的經濟崩潰相比，灰氫的過渡利用似乎提供了一種更為可行的發展模式。該模式強調了分階段過渡的重要性，即在灰氫過渡利用過程結束后，應通過碳捕集、利用與封存（CCUS）技術向藍氫過渡，并最終走向綠氫。

總之，漸進式的可持續變革才是最符合能源轉型的現實選擇。借助氫能作為工具推動能源轉型，并非山西單純或意外的嘗試，而是一場帶有工業技術革命色彩的競爭。對煤炭資源型地區決不能“用完即拋棄”。為了平衡轉型壓力與經濟穩定，煤炭資源型地區使用提純后的灰氫，雖然不能改變灰氫的“灰色”屬性，但是，只有通過這樣有效的過渡性轉型工具，為這些地區爭取到時間和空間，才能實現氫能規模化和商業化的發展，并為繼續探索綠氫乃至更徹底的能源轉型奠定基礎，最終實現向全球綠色轉型目標的無限靠近。

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責任編輯：曹春華