摘要：[目的/意義]在全球能源轉(zhuǎn)型和應(yīng)對氣候變化的背景下，氫能已成為眾多國家實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的戰(zhàn)略選擇。氫能項目作為氫能政策落實的直接載體，可反映國家的部署重點與發(fā)展意圖。挖掘重點國家氫能項目數(shù)據(jù)的技術(shù)主題分布與演化趨勢，揭示其氫能布局重點與演化路徑、洞察氫能前沿發(fā)展方向與技術(shù)優(yōu)勢，可為我國謀劃氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑提供有力借鑒。[方法/過程]本文以歐盟研發(fā)框架計劃2000—2023年的氫能項目數(shù)據(jù)為分析對象，基于政策信息學(xué)視角，通過高頻詞共詞分析和主題聚類方法，識別歐盟氫能政策高度關(guān)注的技術(shù)主題；通過前沿主題測度和戰(zhàn)略坐標(biāo)圖分析，揭示歐盟氫能技術(shù)主題的前沿分布；通過點積余弦相似度計算主題間相似度，分析技術(shù)主題演化趨勢并識別演化主路徑。[結(jié)果/結(jié)論]研究發(fā)現(xiàn)，電解制氫、氣氫儲運、Power-to-X、風(fēng)光制氫、電氫耦合是歐盟氫能政策最為聚焦的新興前沿技術(shù)主題。主題演化呈現(xiàn)出從制氫技術(shù)向Power-to-X系統(tǒng)融合、構(gòu)建以氣氫儲運為核心的泛歐供應(yīng)體系、燃料電池技術(shù)向電氫耦合發(fā)展的總體特征。這主要受益于歐盟立足北海風(fēng)電優(yōu)勢發(fā)展綠氫產(chǎn)業(yè)和Power-to-X，以及依托既有天然氣基礎(chǔ)設(shè)施降低氫儲運成本。本研究為我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供3點建議：持續(xù)推動可再生能源多能互補的氫能供應(yīng)體系；加強制氫關(guān)鍵技術(shù)研究，推進氫能多元應(yīng)用和電氫耦合；因地制宜發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：氫能" " 項目數(shù)據(jù)" " 主題演化" " 歐盟

分類號：F426

DOI： 10.19318/j.cnki.issn.2096-1634.2024.06.17

1" 引言

在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和應(yīng)對氣候變化的背景下，各國低碳減排需求不斷增加。氫能作為一種清潔高效、可儲能、可運輸且應(yīng)用場景豐富的新型能源，已成為全球能源可持續(xù)發(fā)展的共同選擇[1]。在歐盟，氫能成為低碳減排與保障能源安全的重要手段，歐盟委員會先后發(fā)布?xì)淠軕?zhàn)略與一攬子政策，截至2022年底17個歐盟國家將氫能提升至國家戰(zhàn)略層面[2]。在氫能戰(zhàn)略引導(dǎo)下，歐盟在其研發(fā)框架計劃下啟動了一批氫能項目，旨在推動氫能技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用與氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從長時間尺度研究歐盟氫能項目的演變，可為我國洞察歐洲氫能布局的態(tài)勢、謀劃我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑提供重要借鑒。

項目作為政策落實的直接載體，可有效反映國家的戰(zhàn)略部署重點與發(fā)展意圖。對項目數(shù)據(jù)開展進一步分析與深入挖掘，可以識別熱點與前沿、洞察演化趨勢、評估效果與影響，為政策制定與優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。近年來，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注基于項目數(shù)據(jù)的知識發(fā)現(xiàn)。

在主題識別與熱點探測方面，李榮等[3]以國外主要創(chuàng)新型國家的權(quán)威基金項目為數(shù)據(jù)源，通過術(shù)語共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析并結(jié)合戰(zhàn)略坐標(biāo)圖和專家判斷，識別了人工智能技術(shù)的前沿主題。王效岳等[4]利用基金項目數(shù)據(jù)構(gòu)建了基于資助時間、資助金額和中心性的前沿測度指標(biāo)體系，用于識別碳納米管領(lǐng)域的研究前沿。楊海華等[5]、趙蓉英等[6]、賈佳等[7]分別針對納米材料、圖情檔學(xué)科以及管理科學(xué)與工程領(lǐng)域的基金項目，利用關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析方法繪制知識圖譜，揭示了這些領(lǐng)域的重點資助方向和研究主題。吳川徽等[8]利用“海研”集成科研項目數(shù)據(jù)庫，提取項目描述關(guān)鍵詞進行共詞分析，揭示了知識管理領(lǐng)域近兩年的研究熱點。國外學(xué)者如李（Lee）等[9]利用韓國國家研發(fā)項目數(shù)據(jù)，通過文本挖掘技術(shù)分析了石墨烯環(huán)境技術(shù)的研究趨勢。

在主題演化分析方面，一些學(xué)者嘗試從動態(tài)視角分析項目數(shù)據(jù)，以揭示特定研究領(lǐng)域的主題演化規(guī)律。王（Wang）等[10]聚焦中國國家自然科學(xué)基金項目，采用非負(fù)矩陣分解與語義檢索方法，識別了過去20年間該領(lǐng)域研究熱點的演變路徑。然而，目前從主題演化的角度對政府資助項目進行的分析研究仍相對有限，尚未形成系統(tǒng)化的分析方法與成熟的研究范式，亟需進一步探索。

對項目主題分布與演化趨勢進行分析，一方面可以揭示重點國家在不同技術(shù)領(lǐng)域和不同創(chuàng)新環(huán)節(jié)的資助格局，為相關(guān)部門制定差異化的支持政策提供參考；另一方面有助于研判關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展方向，前瞻性地部署科技資源，搶占未來科技制高點。鑒于此，本文以歐盟研發(fā)框架計劃中的氫能項目為研究對象，從技術(shù)主題分布與技術(shù)主題演化兩個維度出發(fā)，詳細(xì)剖析過去20年歐盟氫能政策的主題分布與演化趨勢，揭示歐盟氫能的部署重點、技術(shù)優(yōu)勢和演化路徑，為我國氫能關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)布局提供參考 。

2" 數(shù)據(jù)與方法

本研究以歐盟研發(fā)框架計劃中的氫能項目為分析對象，探索利用項目數(shù)據(jù)揭示政策演化規(guī)律與特征的方法路徑。研究過程遵循政策信息學(xué)流程（圖1），即從多源異構(gòu)的政策數(shù)據(jù)中提取有效信息，運用統(tǒng)計學(xué)、計量學(xué)和計算機科學(xué)等多學(xué)科方法對數(shù)據(jù)進行挖掘分析，最終實現(xiàn)從數(shù)據(jù)到知識的轉(zhuǎn)化，為政策優(yōu)化提供決策支持[11]?；谡咝畔W(xué)的研究視角，本文構(gòu)建了歐盟氫能政策主題分布與演化分析框架（注：本文所述歐盟氫能政策主題特指基于歐盟研發(fā)框架計劃2000—2023年資助的氫能項目分析所得），具體如圖2所示。

2.1" 數(shù)據(jù)來源

選擇項目數(shù)據(jù)作為反映政策執(zhí)行效果的政策信息源，應(yīng)確保所選項目能夠代表研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢和關(guān)鍵議題，同時考慮數(shù)據(jù)的權(quán)威性、可獲取性和可比性?；诖?，本研究采用歐盟研發(fā)框架計劃資助的氫能項目數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源為歐盟研發(fā)框架計劃數(shù)據(jù)庫Cordis（The Community Researh and Development Information Service），采集范圍包括歐盟第四至第九研發(fā)框架計劃中所有立項項目信息[12]，時間范圍為2000—2023年。設(shè)定檢索規(guī)則為“Collection = Projects; Field of Science = energy and fuels; Framework Programme=‘HORIZON’，‘H2020’，‘FP7’，‘FP6’，‘FP5’，‘FP4’AND （‘hydrogen’）”。運用Python網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)收集包括“國別”“項目名稱”“項目來源”“項目性質(zhì)”“項目簡介”“開始時間”“結(jié)束時間”“項目資金”“合作者數(shù)量”“項目牽頭單位及合作者”“項目鏈接”11個字段項目信息，共671條項目數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)清洗處理，剔除包括資金支持金額、項目概述等關(guān)鍵字段缺失的項目記錄，排除不屬于氫能技術(shù)領(lǐng)域的項目，最終獲得有效項目數(shù)據(jù)408條。

2.2" 數(shù)據(jù)分析方法

2.2.1" "技術(shù)主題識別方法" " 本研究采用結(jié)合高頻詞、共詞分析與領(lǐng)域?qū)＜医?jīng)驗的識別策略對氫能項目進行技術(shù)主題識別。首先識別出“項目描述”“項目目標(biāo)”中的高頻詞并構(gòu)建共現(xiàn)矩陣，這些詞匯反映了氫能領(lǐng)域的焦點和發(fā)展方向。運用可視化軟件VOSviewer中的聚類分析深化共現(xiàn)關(guān)系，計算出關(guān)系更加緊密的一組高頻詞，從而形成包含多組詞匯的主題聚類。在此基礎(chǔ)上，領(lǐng)域?qū)＜逸o助對技術(shù)主題合并篩選，最終完成技術(shù)主題的人工判別，形成26個包含多組高頻詞組的技術(shù)主題。

2.2.2" 前沿主題分布研判方法

（1）基于主題強度和主題新穎度的前沿主題測度方法

①主題強度。技術(shù)主題的強度主要用該主題下的項目數(shù)量、研發(fā)投入金額、資助時長來表征，這3個指標(biāo)可以反映主題的重要程度。考慮到三者之間存在相關(guān)性（即某一技術(shù)主題的研究越被重視，則相應(yīng)資助項目越多；某一項目的資助時長越長，研發(fā)投入金額也會更大），使用Critic客觀賦權(quán)法來對項目主題強度的3個指標(biāo)賦權(quán)。Critic客觀賦權(quán)法從指標(biāo)內(nèi)部的對比強度和指標(biāo)之間的沖突性出發(fā)，考慮指標(biāo)內(nèi)部波動性大小的同時兼顧指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性，并非指標(biāo)的數(shù)值越大被賦予的權(quán)重越大，該方法基于指標(biāo)數(shù)據(jù)自身的客觀屬性來評價，更為科學(xué)[13]。通過使用Critic客觀賦權(quán)法，可以最大限度地減少人為主觀判斷對權(quán)重確定過程的影響，提高評價結(jié)果的客觀性和可信度。

SIs=w1Ns′+w2As′+w3Ts′" " " " " "（1）

其中，w1、w2、w3分別為3個指標(biāo)的權(quán)重，且滿足w1+w2+w3=1。權(quán)重通過Critic客觀賦權(quán)法來確定。Ns表示主題s內(nèi)的項目總數(shù)，As表示主題s內(nèi)資助項目金額總額，Ts表示主題s內(nèi)資助項目投資時長總額。對這3個指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，分別記為Ns′′As′′Ts′。

②主題新穎度。主題新穎度體現(xiàn)在時間上和內(nèi)容上，時間上通過主題出現(xiàn)的年份來判斷，項目批準(zhǔn)立項的年份越新，則其中包含的主題新穎度越高，內(nèi)容上具備創(chuàng)新性的可能性越高。

主題新穎度可以由該主題所包含的項目批準(zhǔn)立項的起始年份來表征，計算公式如下：

（2）

NIs表示主題s的新穎度，y表示項目批準(zhǔn)立項的起始年份，ny表示主題s在年份y的項目的數(shù)量，Ns為主題s下的項目的總量。

綜合考慮兩類數(shù)據(jù)源的主題新穎度并設(shè)定閾值，高于閾值的判定為主題新穎度高，低于閾值的則為主題新穎度低。

（2）基于戰(zhàn)略坐標(biāo)圖的前沿主題分布研判方法

戰(zhàn)略坐標(biāo)圖是1998年勞（Law）等[14]首次提出的一種分析方法，旨在呈現(xiàn)特定領(lǐng)域內(nèi)主題類群的現(xiàn)狀。其后，眾多研究人員采用該方法揭示不同領(lǐng)域中技術(shù)主題的熱點強度。本研究基于前沿主題測度指標(biāo)，以橫軸表示主題新穎度，縱軸表示主題強度，并將技術(shù)主題與整體中位數(shù)水平加以對比，將各項技術(shù)在戰(zhàn)略坐標(biāo)圖中歸類，對基礎(chǔ)研究類和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用類戰(zhàn)略坐標(biāo)圖四象限中技術(shù)發(fā)展熱度做出如下分類研判假設(shè)：第一象限為“新興前沿”，主題兼具高新穎度和高主題強度，代表了該領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿ψ钍苷J(rèn)可、最有可能引領(lǐng)未來技術(shù)變革的關(guān)鍵主題；第二象限為“研究熱點”，主題新穎度低但主題強度高，是當(dāng)前領(lǐng)域研究的重點；第三象限為“非熱點前沿”，主題新穎度和主題強度均偏低，在當(dāng)前研究格局中的重要性不凸顯，未來的發(fā)展趨勢有待進一步觀察；第四象限為“潛在前沿”，主題新穎度高但主題強度偏低，在當(dāng)前受重視程度不高，但其創(chuàng)新性強，可能在未來展現(xiàn)較好發(fā)展前景。

2.2.3" 技術(shù)主題演化分析方法" " 主題演化分析是指研究主題在時間軸上的演化脈絡(luò)?？梢园l(fā)現(xiàn)，研究主題的演化路徑呈現(xiàn)出的協(xié)同演化的特征。為研究主題演化過程的完整路徑，將演化子路徑界定為相鄰時間切片主題間的路徑，演化強度定義為演化子路徑前后主題的相似度。

本研究采用點積余弦相似度算法計算主題相似度[15]，首先通過計算TF-IDF（term frequency–inverse document frequency）值來量化每個主題內(nèi)部關(guān)鍵詞的重要性，進而構(gòu)建出每個主題的特征向量。TF-IDF的計算不僅反映了詞語在特定主題中的頻率，還考慮了其在整個文檔集合中的分布情況，從而有助于有效捕捉關(guān)鍵詞在特定主題上的獨特性和權(quán)重。然后兩兩計算相鄰子時期主題之間的余弦相似度（介于0～1之間，值越大表示兩個主題越相似），定量地評估相鄰時間段內(nèi)主題間的相似性。

3" 研究結(jié)果與分析

3.1" 歐盟氫能項目技術(shù)主題識別

對2000—2023年歐盟氫能項目的項目描述文本進行高頻詞統(tǒng)計，并進行主題聚類（圖3），在此基礎(chǔ)上結(jié)合氫能領(lǐng)域?qū)＜业呐凶x意見，發(fā)現(xiàn)歐盟氫能項目的關(guān)注重點聚焦在制氫、儲氫、燃料電池、氫能交通、電力用氫、綜合能源系統(tǒng)、氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展與推廣7個技術(shù)領(lǐng)域及其26個技術(shù)主題。

在氫能產(chǎn)業(yè)鏈上游，制氫技術(shù)中的化石燃料制氫、電解制氫、風(fēng)光制氫、生物制氫是歐盟氫能項目重點關(guān)注的技術(shù)主題。

在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中游，氣氫儲運、低溫液態(tài)儲氫、化學(xué)吸附儲氫、物理吸附儲氫，以及液體有機儲氫等多種儲運技術(shù)主題受關(guān)注較多。

在氫能產(chǎn)業(yè)鏈下游，燃料電池是實現(xiàn)氫能高效利用的核心，涉及質(zhì)子交換膜燃料電池、固體氧化物燃料電池、燃料電池共性關(guān)鍵技術(shù)。在氫能應(yīng)用場景中，氫能交通場景下的道路運輸、海運、航空運輸、加氫站和電力用氫場景下的電氫耦合、熱電聯(lián)產(chǎn)、氫燃?xì)廨啓C是歐盟重點布局的方向。此外，綜合能源系統(tǒng)也是歐盟項目關(guān)注的重點，包括電力多元轉(zhuǎn)換（Power-to-X）、生物質(zhì)燃料（Bio-to-Fuel）、電氫耦合，以及CO2加氫循環(huán)利用等技術(shù)主題，旨在利用氫能整合多種能源形式（如電能、熱能等）來滿足不同需求[16]。

歐盟高度重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展與推廣以構(gòu)建“氫經(jīng)濟”社會[17]，主要聚焦戰(zhàn)略規(guī)劃、構(gòu)建合作網(wǎng)絡(luò)、氫能標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范制定，以及培訓(xùn)科普等方面，以推動歐洲氫能產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，增強國際競爭力。

3.2" 歐盟氫能項目前沿主題分布

3.2.1" 歐盟氫能項目前沿主題測度" " 根據(jù)本文構(gòu)建的前沿主題測度指標(biāo)，對歐盟氫能項目7個技術(shù)領(lǐng)域、26個技術(shù)主題的主題新穎度和主題強度進行測算（表1），其中依據(jù)Critic客觀賦權(quán)法對主題強度二級指標(biāo)賦權(quán)，資助時長、資助金額、項目數(shù)量3個指標(biāo)最終權(quán)重為0.255、0.474、0.271?？梢园l(fā)現(xiàn)，歐盟氫能項目主題新穎度較高的為低溫液態(tài)儲氫、航空運輸?shù)刃屡d技術(shù)；主題強度較高的為風(fēng)光制氫、道路運輸?shù)瘸掷m(xù)布局的熱點技術(shù)。

3.2.2" "歐盟氫能項目前沿主題象限分布" " 基于指標(biāo)測度結(jié)果繪制戰(zhàn)略坐標(biāo)圖（圖4），以所有技術(shù)主題的新穎度、主題強度的中位數(shù)作為戰(zhàn)略坐標(biāo)圖的原點，有如下發(fā)現(xiàn)。（1）新興前沿（第一象限）包括制氫領(lǐng)域的電解制氫、風(fēng)光制氫，氫能交通中的航空運輸，氫儲運中的氣氫儲運，綜合能源系統(tǒng)中的Power-to-X、Bio-to-Fuel，以及電力用氫中的電氫耦合、熱電聯(lián)產(chǎn)，它們的主題強度和主題新

穎度都高于領(lǐng)域平均水平，同時具有重大創(chuàng)新潛力和市場應(yīng)用前景，是當(dāng)前研究和投資的重點。（2）研究熱點（第二象限）包括制氫領(lǐng)域中的生物制氫、化石燃料制氫，燃料電池領(lǐng)域中的所有技術(shù)主題、氫能交通中的道路運輸與加氫站。這些技術(shù)主題新穎度略低，但主題強度較高，是當(dāng)前政府和產(chǎn)業(yè)界投入的重點。這些技術(shù)可能已具備一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，且在政策和市場的雙重驅(qū)動下，有望在未來數(shù)年內(nèi)保持強勁的發(fā)展勢頭，成為推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中堅力量。（3）非熱點前沿（第三象限）包括氫儲運中的物理化學(xué)吸附儲氫和氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展與推廣中的戰(zhàn)略規(guī)劃等主題。該象限的技術(shù)主題新穎度和強度均不高，目前不是歐盟重點關(guān)注的技術(shù)主題。（4）潛在前沿（第四象限）包括氫能交通領(lǐng)域中的海運、氫儲運中的低溫液態(tài)儲氫及液體有機儲氫、綜合能源系統(tǒng)中的CO2加氫循環(huán)利用及電力用氫中的氫燃?xì)廨啓C等技術(shù)主題。這些技術(shù)主題的主題新穎度較高，主題強度較低，近年來尚處于探索階段，代表了新興的發(fā)展方向，被認(rèn)為是未來潛在的研究前沿。

3.3" 歐盟氫能項目技術(shù)主題演化分析

前文通過對歐盟氫能項目的技術(shù)主題識別與前沿主題挖掘，揭示了近20年歐盟氫能項目的整體布局情況，但對其在不同階段演化趨勢的掌握尚顯不足。為此，引入時間維度，采用時間切片法展示各時間段內(nèi)的主題分布及其演化關(guān)系。定義演化路徑為相鄰時間切片中主題間的演變軌跡，演化強度則通過前后主題的相似度來衡量，高相似度表明存在顯著的演化關(guān)系。

鑒于2000—2005年歐盟框架計劃氫能項目較少，將2000—2010年整合為一個時間段，可更好地反映21世紀(jì)初歐盟氫能技術(shù)的整體發(fā)展態(tài)勢。此后考慮到每個時間切片內(nèi)樣本量的平衡性及時間跨度的一致性，將2011—2023年劃分為3個時間段：2011—2015年、2016—2020年、2021—2023年。通過追蹤每個技術(shù)主題在后續(xù)時間段中相似度最高的主題，以驗證是否能構(gòu)成完整的演化路徑，從而映射出氫能主題演化的主要路徑。

選取每個時間段不同技術(shù)主題演化強度最高的完整的演化路徑，識別出6條主路徑，分別從道路運輸、物理吸附儲氫、膜電極和膜組件共性技術(shù)、電解制氫、質(zhì)子交換膜燃料電池、生物制氫等技術(shù)主題出發(fā)，并最終導(dǎo)向海運、氣氫儲運、電氫耦合、Power-to-X等主題（圖5）。

對4個時間段技術(shù)主題演化形成的主路徑進行揭示（表2），可以看出，制氫、儲氫、燃料電池、氫能交通等領(lǐng)域技術(shù)演化路徑較為明晰，且呈現(xiàn)出明顯的路徑依賴性。例如，氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)作為靈活可控的分布式電源，可服務(wù)于電網(wǎng)調(diào)峰，隨著其成本的降低，將提高氫能在電網(wǎng)中的參與程度，拓寬電氫耦合發(fā)展前景[18-19]；電解制氫效率的提高和規(guī)模的擴大，將大大促進Power-to-X技術(shù)的快速發(fā)展[20]，早期的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用場景為后續(xù)技術(shù)的發(fā)展方向和應(yīng)用模式奠定了基礎(chǔ)，形成一種“鎖定效應(yīng)”，使后續(xù)技術(shù)演化沿著既有路徑發(fā)展[21]。還可以看出，氫能技術(shù)正在經(jīng)歷從基礎(chǔ)技術(shù)優(yōu)化向系統(tǒng)集成的演進，早期主要集中在單個技術(shù)，如膜組件、膜電極和催化劑技術(shù)的改進與優(yōu)化，隨著技術(shù)的成熟和應(yīng)用需求的拓展，逐漸向電氫耦合、Power-to-X等面向應(yīng)用創(chuàng)新的系統(tǒng)集成轉(zhuǎn)變。

4" 結(jié)論

通過對歐盟研發(fā)框架計劃中氫能項目的技術(shù)主題識別及技術(shù)主題演化趨勢分析，結(jié)合歐盟氫能政策實證，可以發(fā)現(xiàn)，歐盟氫能發(fā)展趨勢呈現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)布局、面向應(yīng)用系統(tǒng)集成、多能源轉(zhuǎn)換利用、能源高效穩(wěn)定供給的特點（圖6），具體表現(xiàn)在以下幾個方面。

4.1" 歐盟氫能前沿發(fā)展方向和技術(shù)優(yōu)勢

通過對歐盟氫能項目的戰(zhàn)略坐標(biāo)分析，可以發(fā)現(xiàn)，歐盟氫能政策主題新興前沿聚焦在電解制氫、航空航天、氣氫儲運、風(fēng)光制氫、Power-to-X、Bio-to-Fuel、電氫耦合、熱電聯(lián)產(chǎn)8個技術(shù)主題。這些技術(shù)主題兼具高新穎度和高主題強度，代表了歐盟當(dāng)前研究和投資的重點方向，其中，電解制氫、氣氫儲運、Power-to-X、風(fēng)光制氫與電氫耦合5個技術(shù)主題最為突出，是歐盟氫能布局重點。

①電解制氫技術(shù)領(lǐng)先。歐盟是世界上低碳?xì)渲苽漤椖坎渴鹱疃嗟牡貐^(qū)[22]，是質(zhì)子交換膜電解制氫、堿性電解制氫、固體氧化物電解制氫技術(shù)創(chuàng)新的佼佼者，尤其在固體氧化物電解制氫上優(yōu)勢明顯[20]。近年來，歐盟固體氧化物電解池技術(shù)呈現(xiàn)從高溫操作向低溫操作轉(zhuǎn)變、強調(diào)可逆性、推進與可再生能源發(fā)電設(shè)施相結(jié)合等新趨勢。

②氣氫儲運穩(wěn)步推進。歐盟是全球現(xiàn)有氫氣運輸管道的主要集中地[23]，根據(jù)《歐洲氫骨干倡議》規(guī)劃，到2030年，歐洲將建成一個長達33，000 km的以改造天然氣管道為主的泛歐氫氣管道網(wǎng)絡(luò)[25]。這不僅可以提升氫氣輸送效率與經(jīng)濟性，還能在平衡風(fēng)光發(fā)電并網(wǎng)而產(chǎn)生的波動中，有效降低整個能源系統(tǒng)的運行成本[24]。

③Power-to-X實力強勁[25]。2011—2021年歐盟氨合成和甲醇合成專利占全球?qū)＠谋戎胤謩e為34%和48%[18]。氨可直接用于燃料電池或燃?xì)廨啓C，或者裂解轉(zhuǎn)化為氫氣[26]，甲醇則主要用于生產(chǎn)甲醛、醋酸和塑料等化學(xué)品，并用作車輛、船舶、工業(yè)鍋爐的燃料[27]。

④基于風(fēng)光制氫優(yōu)勢加強電氫耦合。在利用氫能發(fā)電上，歐盟在全球范圍內(nèi)已公布或在建的氫能發(fā)電項目中占比33%，位居全球第2[28]。近年來，歐盟充分利用北海地區(qū)風(fēng)電潛力，重點聚焦降低電氫儲能和發(fā)電系統(tǒng)成本，選擇“風(fēng)電—制氫—儲氫—發(fā)電”的發(fā)展路徑，減少可再生能源并網(wǎng)波動，從而平衡電網(wǎng)壓力、緩解電價波動、保障電力供應(yīng)安全[29]。

4.2" 歐盟氫能政策布局的總體演化特征

①從制氫基礎(chǔ)技術(shù)向Power-to-X系統(tǒng)融合演進，氫氨醇一體化趨勢明顯。Power-to-X是利用風(fēng)能、太陽能等可再生能源產(chǎn)生電能，然后通過電解制氫和合成工藝，將電力轉(zhuǎn)化為氫氣、氨、甲醇等高附加值化學(xué)品的過程，實現(xiàn)了可再生能源向氫氣和其他能源載體的高效轉(zhuǎn)化[30]。歐盟相關(guān)項目部署中，氫氨醇一體化趨勢明顯，可以提高能量轉(zhuǎn)換效率，減少能量損失，實現(xiàn)能源的梯級利用，同時，將氫氣轉(zhuǎn)化為氨和醇等高附加值化學(xué)品，拓寬了氫能的應(yīng)用范圍。

②突破氣氫遠距離運輸和大規(guī)模儲存瓶頸，構(gòu)建以氣氫儲運為核心的泛歐洲供應(yīng)體系。歐盟以天然氣管道摻氫傳輸，以及70 MPa高壓儲氫系統(tǒng)為研究重點，氣氫儲運技術(shù)上的突破將有效提升氫能應(yīng)用的安全性和經(jīng)濟性。歐盟在此方面持續(xù)前瞻布局，發(fā)布《氫氣管道系統(tǒng)》指南，為氫能管網(wǎng)建設(shè)提供技術(shù)支持[31]；積極推進“H2Med”能源互聯(lián)、“SoutH2 Corridor”南部氫氣走廊等跨境氫能運輸項目[32-33]，旨在建設(shè)覆蓋全歐的氫能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，降低運輸成本、提高氫能利用效率。

③燃料電池技術(shù)向電氫耦合發(fā)展，推動實現(xiàn)多能互補。燃料電池等關(guān)鍵技術(shù)是歐盟持續(xù)布局的熱點技術(shù)，近年來歐盟不僅聚焦提升燃料電池性能，更重視氫能與電能、熱能等多種能源的融合應(yīng)用，如探索電氫耦合、熱電聯(lián)產(chǎn)等。氫燃料電池將氫氣和氧氣轉(zhuǎn)化為電能，可直接接入電網(wǎng)并參與電網(wǎng)調(diào)峰、儲能及作為備用電源[28]。開發(fā)靈活高效的氫燃料電池，有助于實現(xiàn)氫—冷—熱—電—氣多能融合互補。近兩年，歐洲各國紛紛加快相關(guān)布局，如2023年1月，德國對基于氫能的發(fā)電廠進行了3輪招標(biāo)，總裝機容量達23.8 GW，其中一個項目則直接采用了“可再生能源制氫—儲氫—發(fā)電”的模式[34]。

4.3" 歐盟氫能政策主題演化的驅(qū)動因素

①充分利用北海地區(qū)資源稟賦，打造綠氫產(chǎn)業(yè)新引擎。位于西北歐的北海地區(qū)擁有豐富的海上風(fēng)電資源，是歐洲乃至全球最優(yōu)質(zhì)的海上風(fēng)電富集區(qū)。截至2020年，歐洲海上風(fēng)電裝機容量約22 GW，其中77%位于北海[35]。據(jù)估計，到2030、2050年，歐盟海上風(fēng)電裝機容量將分別達到70 GW、200 GW[36]。大規(guī)模海上風(fēng)電與電解水制氫技術(shù)耦合，可顯著降低綠氫生產(chǎn)成本，提高氫能產(chǎn)業(yè)競爭力[29，37]。德國、荷蘭、丹麥等均出臺相關(guān)規(guī)劃布局綠氫產(chǎn)業(yè)。同時，北海毗鄰歐洲主要的化工和煉油產(chǎn)業(yè)集群。歐盟在鹿特丹、安特衛(wèi)普等大型工業(yè)港口周邊部署電解水制氫項目，可借助Power-to-X過程就近滿足傳統(tǒng)工業(yè)脫碳轉(zhuǎn)型需求。以丹麥為代表的周邊國家正加速推進大型Power-to-X項目落地。此處還擁有廣闊的海底鹽穴資源[38]。荷蘭和德國等國已經(jīng)開展了一系列海底氫氣儲存的示范項目。北海地區(qū)在風(fēng)電、化工、儲氫等方面的資源優(yōu)勢，為歐盟氫能技術(shù)向Power-to-X、電氫耦合系統(tǒng)演進提供了基礎(chǔ)。

②依托既有天然氣基礎(chǔ)設(shè)施，降低氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展成本。歐洲已有的天然氣管道等基礎(chǔ)設(shè)施為氫能儲運提供了有力支持。通過天然氣管道摻氫運輸，在經(jīng)濟效益上也極具競爭力[39]。歐盟正積極推動天然氣管網(wǎng)“氫改造”。英國國家電網(wǎng)公司的“HyDeploy”項目已證實，天然氣管網(wǎng)摻混20%氫氣在技術(shù)上是可行的[40]。荷蘭Gasunie公司也在測試天然氣管道摻氫的安全性和適用性。對現(xiàn)有設(shè)施的改造成本遠低于新建專用管道，未來隨著天然氣摻氫比例進一步提高，可最終實現(xiàn)管網(wǎng)全氫運行，建成連通產(chǎn)消地的氫能物流網(wǎng)絡(luò)，這也是歐盟大力推進氣氫儲運的重要原因。

5" 啟示與展望

5.1" 啟示

全球各國高度重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國政府同樣將氫能列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，并發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》，提出到2035年形成完善的氫能產(chǎn)業(yè)體系，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)和裝備自主可控。在規(guī)劃指導(dǎo)下，科技部設(shè)立氫能重點專項，以電解制氫、燃料電池等技術(shù)為主支持我國氫能研發(fā)。近年來我國氫能技術(shù)進步較快，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展積極，但與歐美等發(fā)達國家相比，在技術(shù)和機制層面仍存在差距[2]。本研究通過分析歐盟氫能的技術(shù)布局重點和發(fā)展模式，結(jié)合我國氫能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，為我國氫能產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展提供啟示和建議。

5.1.1" 持續(xù)推動可再生能源多能互補的氫能供應(yīng)體系" "當(dāng)前，國內(nèi)制氫主要依賴化石能源[41]，可再生能源，如太陽能、風(fēng)能和生物質(zhì)氣化制氫的經(jīng)濟性相對較差。但我國擁有廣闊的沙漠、戈壁、荒漠、草原及海洋資源[42]，具備風(fēng)光發(fā)電的條件。結(jié)合本研究發(fā)現(xiàn)，歐盟高度重視風(fēng)光制氫等領(lǐng)域的前沿布局，未來發(fā)展?jié)摿薮?，特別是電解制氫技術(shù)在未來可能成為氫能領(lǐng)域戰(zhàn)略爭奪點。我國應(yīng)重視風(fēng)光制氫等前沿技術(shù)領(lǐng)域的科研投入，鼓勵產(chǎn)學(xué)研合作，嘗試提高風(fēng)光發(fā)電制氫的技術(shù)水平和經(jīng)濟性，以提升可再生能源制氫在終端能源消費中的比重，有力支撐能源綠色轉(zhuǎn)型。同時，結(jié)合我國可再生能源資源分布與特點，合理布局風(fēng)光發(fā)電與氫能設(shè)施，確保能源互補性和高效利用。加大風(fēng)光富集區(qū)的開發(fā)力度，提高風(fēng)光發(fā)電與氫能設(shè)施的協(xié)同調(diào)度水平，推動實現(xiàn)可再生能源多能互補的氫能供給。

5.1.2" 加強制氫關(guān)鍵技術(shù)研究，推進氫能多元應(yīng)用和電氫耦合發(fā)展" " 電解制氫、風(fēng)光制氫是歐盟重點布局、備受關(guān)注的前沿技術(shù)，具有較高的技術(shù)壁壘，未來可能成為氫能領(lǐng)域戰(zhàn)略爭奪點。電氫耦合則是推動電、氣、熱等能源形式互聯(lián)互通的關(guān)鍵。我國氫能源的多元化商業(yè)利用與歐洲國家還存在一定差距[43]。近5年《國家氫能技術(shù)重點專項》立項名單中，電氫耦合及熱電聯(lián)產(chǎn)項目數(shù)量占比不足10%。我國應(yīng)重視氫能在交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元應(yīng)用，推動氫能在電力系統(tǒng)源、網(wǎng)、荷、儲各環(huán)節(jié)的耦合應(yīng)用，提升我國新能源消納水平，并增強電網(wǎng)靈活調(diào)節(jié)能力，提升能源系統(tǒng)整體效率。

5.1.3" 因地制宜發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展

歐洲國家在氫能發(fā)展方面各有側(cè)重，例如，德國聚焦燃料電池汽車，英國重視建筑供暖等[44，45]。我國幅員遼闊，區(qū)域差異顯著，在發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)時應(yīng)因地制宜，發(fā)揮各地資源稟賦和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢。京津冀等缺乏風(fēng)光資源的區(qū)域，可重點發(fā)展燃料電池交通工具，利用現(xiàn)有成熟的煤制氫技術(shù)，結(jié)合碳捕集與封存實現(xiàn)近零排放，并逐步過渡到綠氫。而內(nèi)蒙古、山西、新疆等資源富集區(qū)，則可發(fā)揮風(fēng)光優(yōu)勢，大力發(fā)展風(fēng)光制氫，打造百萬千瓦級綠氫生產(chǎn)基地。通過區(qū)域差異化布局，構(gòu)建多元化的氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)，促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。

5.2" 展望

本研究嘗試?yán)脷W盟研發(fā)框架計劃項目數(shù)據(jù)分析歐盟氫能政策的主題分布與演化趨勢。然而，盡管項目數(shù)據(jù)為政策分析提供了新的視角，其自身特性也帶來了一定局限性，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。

5.2.1" 數(shù)據(jù)顆粒度對分析結(jié)果的影響" " 項目數(shù)據(jù)在分詞和同義詞處理上的細(xì)致程度對分析結(jié)論有直接影響。高精度的數(shù)據(jù)處理能夠提升分析的準(zhǔn)確性和深入性，但獲取此類數(shù)據(jù)往往面臨領(lǐng)域知識限制的挑戰(zhàn)，在政策量化評估中尤為明顯，數(shù)據(jù)處理的精度限制可能導(dǎo)致對政策影響的不完全理解。

5.2.2" 多源數(shù)據(jù)綜合分析的缺失" " 雖然項目數(shù)據(jù)為分析政策效果提供了重要的視角，但單一數(shù)據(jù)源的依賴可能忽視了其他關(guān)鍵因素。多源數(shù)據(jù)的融合分析可以揭示更為全面的影響因素，進而提供一個更加立體的政策效果評估。本研究未能將項目數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)源（如社會媒體數(shù)據(jù)、學(xué)術(shù)文獻等）進行綜合比較分析，這限制了對政策全面影響的深入理解。

5.2.3" 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)獲取的挑戰(zhàn)" "項目數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化水平參差不齊，相關(guān)信息經(jīng)常散落在各種報告和數(shù)據(jù)庫中，格式亦不統(tǒng)一。這不僅增加了數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度，也限制了分析的效率和精確度。缺乏易于訪問的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)源，是進行高效政策分析的一個顯著障礙。

本研究盡管存在上述不足，但通過引入項目數(shù)據(jù)，為政策信息學(xué)的研究方法提供了重要的補充和擴展。未來研究可以引入更多樣的數(shù)據(jù)清洗和標(biāo)準(zhǔn)化方法，從而提高數(shù)據(jù)處理質(zhì)量，減少噪聲干擾，增強分析結(jié)果的可靠性。同時，加強與領(lǐng)域?qū)＜业倪M一步合作，提升技術(shù)主題識別結(jié)果的精準(zhǔn)度與專業(yè)性。在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化和完善本研究框架和方法，推廣應(yīng)用至其他技術(shù)領(lǐng)域，更大范圍地服務(wù)政策分析，是未來值得繼續(xù)探索的方向。

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作者貢獻說明：

姚思航：收集、整理和分析數(shù)據(jù)，撰寫與修改論文；

郭劍鋒：提出論文研究思路，審閱論文；

劉曦澤：參與論文研究思路討論；

岳" 芳：參與論文研究方法討論；

陳曉怡：提出論文研究選題，設(shè)計論文研究框架，審閱和修改論文。

Thematic Evolution Trend Analysis of EU Hydrogen Energy Projects

Yao Sihang1，2" Guo Jianfeng1，2" "Liu Xize3" YueFang4" Chen Xiaoyi1

1Institutes of Science and Development， Chinese Academy of Sciences （CASISD）， Beijing 100190

2School of Public Policy and Management， University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049

3China National Institute of Standardization （CNIS）， Institute of Standardization Theory and Strategy，

Beijing 100191

4Wuhan Library and Information Center， Chinese Academy of Sciences， Wuhan 430071

Abstract： [Purpose/Significance] Amid the global energy transition and climate change mitigation efforts， hydrogen has emerged as a strategic choice for many countries to achieve sustainable development goals. By analyzing the distribution and evolution of technical topics in hydrogen projects， which serve as direct carriers of policy implementation， we can gain insights into government funding priorities， grasp technological trends， and optimize resource allocation， thereby facilitating the development of the hydrogen industry. [Method/Process] Based on the policy informatics perspective， this study analyzes the EU’s hydrogen energy project data from the Research and Innovation Framework Programmes between 2000 and 2023. Utilizing high-frequency word co-occurrence analysis and topic clustering， the study identifies the technological topics highly focused on in the EU’s hydrogen energy policy. Through the construction of frontier topic measurement indicators and strategic coordinate analysis， the study reveals the frontier distribution of EU hydrogen energy technology topics. By calculating the cosine similarity between topics using dot product， the study analyzes the evolution trends of technological topics and identifies the main paths of evolution. [Result/Conclusion] The research finds that electrolytic hydrogen production， hydrogen storage and transportation， Power-to-X， wind and solar hydrogen production， and electricity-hydrogen coupling are the most focused emerging frontier technological topics in the EU’s hydrogen energy policy. The topic evolution presents overall characteristics of shifting from hydrogen production technologies to Power-to-X system integration， constructing a pan-European supply system centered on hydrogen storage and transportation， and developing fuel cell technology towards electricity-hydrogen coupling. This is mainly attributed to the EU’s development of a green hydrogen industry and Power-to-X based on its North Sea wind power advantages， as well as reducing hydrogen storage and transportation costs by leveraging existing natural gas infrastructure. This study provides three insights for the development of China’s hydrogen energy industry： continuously promoting a hydrogen energy supply system with renewable energy complementarity; strengthening research on key technologies for hydrogen production and promoting diverse hydrogen applications and electricity-hydrogen coupling; and developing the hydrogen energy industry based on local conditions to promote coordinated regional development.

Keywords： hydrogen energy" " project data" " thematic evolution" " European Union

收稿日期：2024-03-07" " " 修回日期：2024-05-19