高 璇, 張 華, 徐平平, 殷 銘, 周千惠, 孫 琳

(1.江蘇省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所,江蘇 南京 210042; 2.江蘇省科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院,江蘇 南京 210042)

0 引言

氫能對于構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系具有重要意義,被國際社會譽(yù)為21 世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础?近年來,伴隨世界各國做出碳中和承諾,人們愈發(fā)關(guān)注氫能在實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)方面可以發(fā)揮的關(guān)鍵作用[1]。 2022 年2 月,經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)發(fā)布《綠氫創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)政策報(bào)告》,對全球氫能(主要是綠氫)創(chuàng)新格局以及各國氫能戰(zhàn)略政策進(jìn)行了研究,并總結(jié)出支持氫能發(fā)展的國家應(yīng)遵循的5 項(xiàng)行動建議[1]:一是加大對綠氫研發(fā)和示范項(xiàng)目的支持力度;二是確保可再生能源的充足供應(yīng),并建立國際化的氫能市場;三是建立明確的碳價(jià)格軌跡,為投資者提供正確的激勵(lì)措施;四是通過完善氫基礎(chǔ)設(shè)施,制定國際標(biāo)準(zhǔn),實(shí)施監(jiān)管行動,以減少投資者的不確定性;五是將藍(lán)氫(利用碳捕獲技術(shù)的化石能源制氫)作為一種過渡方案,以促進(jìn)向綠氫的轉(zhuǎn)變。

目前,對于氫能領(lǐng)域創(chuàng)新態(tài)勢的研究還不多,文獻(xiàn)[2]以知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫2013—2022 年氫能主題的期刊論文和專利為研究對象,采用文獻(xiàn)計(jì)量和科學(xué)知識圖譜相結(jié)合的方法,分析了近10 年來我國氫能的研究歷程和發(fā)展現(xiàn)狀。 文獻(xiàn)[3]從專利技術(shù)視角出發(fā),全面分析研究了國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)專利發(fā)展態(tài)勢、氫能上中下游產(chǎn)業(yè)鏈專利技術(shù)布局點(diǎn)和重點(diǎn)創(chuàng)新主體等情況。文獻(xiàn)[4]基于Web of Science 數(shù)據(jù)庫,借助可視化工具對全球氫能進(jìn)行定量和研究主題聚類分析,揭示氫能領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢、研究力量和研究熱點(diǎn)。 上述研究主要是基于專利和論文展開的,關(guān)注的是創(chuàng)新研發(fā)和生產(chǎn)的信息,對于創(chuàng)新的商業(yè)化階段揭示不夠。 此外,上述研究僅僅采用了專利(或論文)的絕對數(shù)量進(jìn)行測算,只能反映氫能領(lǐng)域的整體創(chuàng)新表現(xiàn),無法反映一個(gè)國家或者地區(qū)對氫技術(shù)的關(guān)注程度和專業(yè)水平。

綜合上述分析,本文借鑒《綠氫創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)政策報(bào)告》中全球氫能創(chuàng)新格局的分析方法,利用PCT 專利和商標(biāo)數(shù)據(jù)對江蘇在氫能領(lǐng)域的創(chuàng)新表現(xiàn)進(jìn)行了對比分析,從制氫、儲氫、配氫、燃料電池等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域揭示了江蘇氫能(主要是綠氫)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展態(tài)勢,并結(jié)合江蘇省情提出相關(guān)建議,以期對江蘇氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供一定的數(shù)據(jù)支撐和參考借鑒。

1 全球氫能創(chuàng)新格局及江蘇創(chuàng)新表現(xiàn)

1.1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

本文基于PCT 專利申請數(shù)據(jù)和中國商標(biāo)申請數(shù)據(jù)開展研究,專利數(shù)據(jù)來源于incoPat 數(shù)據(jù)庫,檢索日期2023 年2 月10 日,商標(biāo)數(shù)據(jù)來源于Inspiro 數(shù)據(jù)庫,檢索日期2023 年2 月20 日。 受PCT 專利公開滯后的影響,故近年的專利數(shù)據(jù)公開不完整。 本文主要采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法進(jìn)行定量分析,同時(shí)借鑒《綠氫創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)政策報(bào)告》中的思路定義了國內(nèi)各省市氫相對技術(shù)優(yōu)勢的計(jì)算公式,以評價(jià)不同省市的氫能專業(yè)化程度。

1.2 全球:氫技術(shù)專利活動增長相對緩慢

2004—2021 年不同國家氫相關(guān)技術(shù)的PCT 專利申請情況如圖1 所示。 從申請總量來看,日本以8 525 件PCT 專利申請排名全球第一,美國以8 026件申請排名第二,其后依次是德國(3 697 件)、韓國(1 495 件)、法國(1 474 件)、英國(1 071 件)和中國(977 件)。 從申請趨勢來看,雖然日本和美國的絕對數(shù)量遙遙領(lǐng)先,但其專利申請總體呈現(xiàn)下降態(tài)勢;德國是表現(xiàn)最為突出的歐洲國家,近5 年來增長相對迅速,年申請量逐漸超越美國和日本。 韓國、法國和英國近年來專利申請量為50 ～100 件,總體表現(xiàn)也有所起伏。

圖1 2004—2021 年各國氫相關(guān)技術(shù)PCT 專利申請情況

1.3 中國:氫技術(shù)專利活動近年增長迅速

2004—2021 年中國氫相關(guān)技術(shù)的PCT 專利申請情況如圖2 所示。 在此期間,中國共提交了977 件PCT 專利申請,在絕對數(shù)量上與日本、美國還有很大差距,在與氫有關(guān)的創(chuàng)新領(lǐng)域尚未成為重要參與者。2017 年之前,中國的PCT 專利申請量增長緩慢,2017開始進(jìn)入快速發(fā)展期,這與國家層面陸續(xù)出臺發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的相關(guān)政策是分不開的。 2020 年,氫能及燃料電池汽車相繼在國家“十四五”規(guī)劃、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、綠色低碳循環(huán)發(fā)展等十余項(xiàng)政策中體現(xiàn),氫能與汽車、能源、儲能等產(chǎn)業(yè)深度融合、協(xié)同發(fā)展,成為推動能源體系綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要方向,也帶動氫相關(guān)技術(shù)的研發(fā)熱度再創(chuàng)新高。 從細(xì)分領(lǐng)域來看,中國的PCT 專利申請主要集中在燃料電池,其次是制氫,這與全球排名前列的國家基本保持一致。

圖2 2004—2021 年中國氫相關(guān)技術(shù)PCT 專利申請情況

1.4 江蘇:氫技術(shù)專利活動起步較晚,但產(chǎn)業(yè)鏈布局全面

進(jìn)一步分析中國各省市2004—2021 年在氫相關(guān)技術(shù)方面的創(chuàng)新表現(xiàn),廣東以184 件PCT 專利申請排名第一,其后依次是北京(145 件)、上海(136 件)、江蘇(105 件)、山東(102 件)。 主要省市2004—2021年氫相關(guān)技術(shù)的PCT 專利申請趨勢如圖3 所示,江蘇對氫技術(shù)的專利布局起步較晚,但是在2019 年之后表現(xiàn)出較快的增長勢頭;在細(xì)分領(lǐng)域方面(見圖4),江蘇產(chǎn)業(yè)鏈布局最為全面,在燃料電池、制氫、儲氫、配氫方面均有涉及,排名第一的廣東則主要集中在燃料電池和制氫領(lǐng)域。

圖3 2004—2021 年國內(nèi)主要省市氫相關(guān)技術(shù)PCT 專利申請趨勢

圖4 2004—2021 年國內(nèi)主要省市氫細(xì)分領(lǐng)域PCT 專利申請情況

1.5 江蘇:相對技術(shù)優(yōu)勢領(lǐng)先,但缺乏有國際競爭力的龍頭企業(yè)

《綠氫創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)政策報(bào)告》中定義了綠氫創(chuàng)新的相對技術(shù)優(yōu)勢(RTA)。 這一指數(shù)是通過將每個(gè)國家/地區(qū)的氫專利份額與全球氫專利份額相除得出的。 氫專利的份額是以氫PCT 專利的數(shù)量除以同一國家或地區(qū)申請的PCT 專利總數(shù)而得到的。

參考上述RTA 定義,計(jì)算國內(nèi)省市的氫相對技術(shù)優(yōu)勢,即:

從表1 可以看出,2015—2021 年,江蘇的氫PCT專利絕對數(shù)量次于廣東和北京,但是氫技術(shù)相對優(yōu)勢高于其他省市,這說明近年來江蘇在氫專業(yè)化程度方面處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。

表1 2015—2021 年國內(nèi)主要省市氫相對技術(shù)優(yōu)勢

國內(nèi)主要省市2004—2021 年P(guān)CT 專利的重要機(jī)構(gòu)申請人如表2 所示。 從高校申請人來看,華南理工大學(xué)和清華大學(xué)的申請量均在20 件以上,而江蘇表現(xiàn)最好的蘇州大學(xué)僅有7 件申請;從企業(yè)申請人來看,廣東的大洋電機(jī)和比亞迪、北京的華能集團(tuán)等龍頭企業(yè)表現(xiàn)也明顯優(yōu)于江蘇企業(yè)。 可見,與廣東、北京相比,江蘇機(jī)構(gòu)申請人的PCT 專利申請數(shù)量不高且相對分散,還未形成有國際競爭力的龍頭企業(yè),在氫技術(shù)產(chǎn)業(yè)化方面存在一定差距。

表2 2004—2021 年國內(nèi)主要省市PCT 專利重要機(jī)構(gòu)申請人單位:件

1.6 江蘇:商標(biāo)申請量近年增長較快,但仍整體落后于廣東和北京

為關(guān)注創(chuàng)新的商業(yè)化階段,使用商標(biāo)申請數(shù)據(jù)作為專利數(shù)據(jù)的補(bǔ)充。 按照尼斯分類(《商標(biāo)注冊用商品和服務(wù)國際分類尼斯協(xié)定》),檢索在國家知識產(chǎn)權(quán)局商標(biāo)局注冊的中國商標(biāo),因尼斯分類法并不像專利分類法那樣詳細(xì),因此選擇占比最多的燃料電池這一細(xì)分領(lǐng)域作為研究對象。 近十年(2013—2022 年)燃料電池分類下的中國商標(biāo)申請情況如圖5 所示。可見,中國在燃料電池分類下的商標(biāo)申請量在2016年之后呈現(xiàn)了快速增長態(tài)勢,這也表明氫商業(yè)化的熱度越來越高。

圖5 2013—2022 年燃料電池相關(guān)中國商標(biāo)申請情況

進(jìn)一步分析國內(nèi)各主要省市在燃料電池分類下的中國商標(biāo)申請情況(見圖6),可以發(fā)現(xiàn),主要省市在商標(biāo)與PCT 專利方面的表現(xiàn)整體一致。江蘇在燃料電池商標(biāo)的申請方面,與廣東、北京基本是同時(shí)起步的,但是整體發(fā)展速度不及廣東和北京;2020 年之后,受相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的推動,江蘇的燃料電池商標(biāo)申請進(jìn)入了較為快速發(fā)展的階段。

圖6 2013—2022 年國內(nèi)主要省市燃料電池相關(guān)中國商標(biāo)申請趨勢

2 江蘇發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的對策建議

2.1 加大專項(xiàng)政策扶持力度,引導(dǎo)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展

當(dāng)前,江蘇省還欠缺氫能發(fā)展頂層設(shè)計(jì),僅有《江蘇省氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動規(guī)劃》(2019 年印發(fā)),從燃料電池汽車發(fā)展的角度指明氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,建議盡快出臺省級氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展完整規(guī)劃和指導(dǎo)意見,明確江蘇產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位、發(fā)展目標(biāo)及重點(diǎn)工作;在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中短期,建議充分發(fā)揮江蘇傳統(tǒng)煉化產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,在氫能產(chǎn)業(yè)上游先發(fā)制人[5]。 氫能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵在于全產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)突破[6],建議重點(diǎn)圍繞基礎(chǔ)研究和應(yīng)用示范設(shè)立氫能專項(xiàng),開展關(guān)鍵核心技術(shù)突破和關(guān)鍵材料研發(fā)攻關(guān),努力實(shí)現(xiàn)電解槽、燃料電池以及配套設(shè)施的降本增效。 同時(shí),建議明確省級財(cái)政資金支持,對已享受國家財(cái)政支持的項(xiàng)目及企業(yè)進(jìn)行獎勵(lì),制定分級補(bǔ)貼政策,完善獎勵(lì)機(jī)制。

2.2 構(gòu)建聯(lián)盟協(xié)同創(chuàng)新體系,拓展氫能多元化應(yīng)用場景

政府部門作為引導(dǎo)者和服務(wù)者,建議積極搭建企業(yè)和科研院所雙向多模式的合作平臺[6],推動構(gòu)建氫能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟協(xié)同創(chuàng)新體系,帶動全社會相關(guān)領(lǐng)域研發(fā)力量進(jìn)行科技攻關(guān),以大幅降低產(chǎn)業(yè)化成本。 堅(jiān)持示范引領(lǐng),建議研究制定激勵(lì)措施,統(tǒng)籌開展全省燃料電池汽車示范及氫能多元化應(yīng)用,對綠氫示范項(xiàng)目進(jìn)行補(bǔ)貼,并以知識共享為條件,確保良性競爭和低準(zhǔn)入門檻;建議龍頭企業(yè)、大型企業(yè)牽頭建立應(yīng)用場景,積極吸引中小企業(yè)提供配套產(chǎn)品和服務(wù)。 建議通過融資模式創(chuàng)新,以風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、利益共享的形式,打消先行者的顧慮,鼓勵(lì)私營領(lǐng)域加大對氫能領(lǐng)域的投資[7]。 同時(shí),建議打造符合國際標(biāo)準(zhǔn)的江蘇氫能市場,建立高效協(xié)調(diào)的供應(yīng)鏈體系,促進(jìn)氫能發(fā)展催化新的價(jià)值鏈。

2.3 系統(tǒng)謀劃錯(cuò)位發(fā)展,形成可復(fù)制可推廣“江蘇模式”

鑒于未來一段時(shí)間內(nèi),江蘇工業(yè)副產(chǎn)制氫難以滿足氫能應(yīng)用端的需求,建議提前將清潔高效的電解水制氫以及其他新型制氫工藝作為重要的發(fā)展方向[5]。建議謀劃各地市氫能產(chǎn)業(yè)錯(cuò)位發(fā)展,加強(qiáng)差異化分工協(xié)作[5],如利用南京、連云港石化基地副產(chǎn)氫優(yōu)勢以及鹽城、南通海上風(fēng)能優(yōu)勢,保障低成本氫氣供應(yīng),加快探索綠色氫氣制備、供給及應(yīng)用。 建議支持南京、蘇州、常州、無錫、南通、鹽城等城市依托現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),在氫能制儲運(yùn)、燃料電池系統(tǒng)、整車集成等方面打造優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)鏈,建立一批省級氫能產(chǎn)業(yè)示范區(qū),形成可復(fù)制可推廣的“江蘇模式”。

2.4 建立明確碳定價(jià)軌跡,實(shí)現(xiàn)氫碳協(xié)同發(fā)展

使用碳定價(jià)機(jī)制,以迫使企業(yè)考慮環(huán)境成本從而提高綠氫的競爭力。 合理的碳價(jià)格信號將有助于積極有序推動有規(guī)模有效益的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,引導(dǎo)高碳排放制氫工藝向綠色清潔制氫工藝轉(zhuǎn)變。 建議對接國際通行的碳排放統(tǒng)計(jì)核算方法,加快制訂完善電力、鋼鐵、有色、建材、石化、化工等重點(diǎn)行業(yè)和重點(diǎn)產(chǎn)品碳排放核算方法體系和標(biāo)準(zhǔn)[8],指導(dǎo)企業(yè)和第三方機(jī)構(gòu)開展產(chǎn)品碳排放核算。 建議建立較為完善的清潔氫認(rèn)證、碳交易機(jī)制等創(chuàng)新制度體系,搭建能源互聯(lián)網(wǎng)交易平臺,推動綠氫產(chǎn)業(yè)在未來的能源體系中占據(jù)有利地位。 建議強(qiáng)化碳市場運(yùn)行的監(jiān)管機(jī)制,建立完善多部門聯(lián)合懲戒、信息披露和舉報(bào)制度,完善數(shù)據(jù)質(zhì)量管理長效機(jī)制,推動氫市場和碳市場融合,實(shí)現(xiàn)氫碳協(xié)同發(fā)展。

3 結(jié)語

國家《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035年)》明確指出[9],氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,是用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體,是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。 江蘇的氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期,存在創(chuàng)新能力不強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)化水平不高、支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性制度滯后等問題,亟須加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌謀劃,進(jìn)一步提升氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力,不斷拓展市場應(yīng)用新空間,引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。