第1 章绪论
1.1 课题提出及研究的目的和意义
1.1.1课题的提出
1970 年，美国的通用汽车公司于第一次石油危机时期提出了“氢经济”这一概念，构想了在未来，当氢气取代石油成为全球经济主要能源时，氢能源从生产、配送，到储存以及使的整个市场运作体系。然而在这之后的一段时间里，中东的局势逐渐走向缓和，原油的价格也逐步下降，相对低的成本和相对高的能源利用率使石油依旧成为能源使用的首选。故而，在1970 年后二十多年间，对于“氢经济”的研究和关注逐渐减少。直至20 世纪90 年代末期，化石能源使用造成的环境污染，气候变化引发的全球变暖，石油依赖现象日益严重等问题越来越起世界的关注，而以清洁、无碳、可持续为主题的“氢经济”再一次成为各国研究的热点。现阶段，虽然美国、日本、欧盟等国在不同程度上构建了发展氢能产业的计划和启动了实质性的建设，实现向氢经济的过渡仍然困难重重，譬如，生产成本高、捕获和分离碳的技术尚不完善、缺少强有力的政策限制碳排放、缺少基础设施建设阻碍了对氢能源的需求、燃烧电池面对市场上的诸多竞争并不一直保有竞争力，等等。究其根本，向氢经济过渡所面临的最关键的两个问题是氢能的基础设施建设和燃烧电池技术。过渡到氢经济必然需要很多基础设施建设作为支撑。若没有大量的氢能基础设备以使补充燃料很方便，人们就不会大量购买氢燃料汽车；但如果氢燃料汽车的市场需求没有达到一定规模，发展商就不愿投资去建设加氢站网络，更不会有相关产业。因此，建设氢的基础设施就陷入了一种“先有鸡、先有蛋”的难题。燃烧电池技术，则是现在一个正在突破的技术难题。以现有的技术，燃烧电池效率虽然比内燃机效率提高一倍，很大程度上减少了环境污染，但是，仍然是以汽油作为最主要提供动力的源泉，尚无法按设想完全摆脱化石能源依赖性。
第2 章氢经济产业链分析
从生产到最终使用，氢能源产业链由分为一下几个专业步骤：制造－储存－运输和配送－应用。本章将依据氢经济产业链的顺序依次对氢的制造，氢的储存、运输和配送，氢气站和氢经济的主要应用经行定性以及定量的阐述，最后对氢经济产业链中涉及的基础设施建设可能的组合进行分析和研究。
2.1 氢制造成本分析
制氢的主要方法可以大体分为两大类：第一类是从碳氢化合物中利用热化学原理产生氢气，第二类是通过电解法分解出氢气和氧气。制氢的形式也可以分为两大类：集中式和分布式。集中式制氢，顾名思义就是在一个地点大规模制氢，然后运输和配送到消费地；分布式制氢是指就地小规模制氢，具有分散性。表2-1 对现在主要的制氢技术进行了总结。
第3 章氢经济基础设施的经济特性和相关不确定性...........................................23
3.1 氢经济基础设施的经济特性..................................................................... 23
3.1.1能源网络产业.................................................................................. 23
3.1.2网络外部性...................................................................................... 24
3.1.3需求方规模经济.............................................................................. 25
3.1.4自然垄断.......................................................................................... 25
3.2 氢经济基础设施的估算成本..................................................................... 26
3哈尔滨工业大学经济学硕士学位论文
3.3 投资氢经济的相关不确定性..................................................................... 28
3.3.1技术的不确定性.............................................................................. 28
3.3.2与基础设施和需求有关的不确定性.............................................. 30
3.3.3政策的不确定性.............................................................................. 32
3.3.4竞争的不确定性.............................................................................. 33
3.4 本章小结..................................................................................................... 37
第4 章氢经济基础设施建设方案..........................................................................38
4.1 参考欧洲天然气产业展望氢经济过渡..................................................... 38
4.1.1欧洲天然气基础设施网络发展历程.............................................. 38
4.1.2向氢经济过渡的展望...................................................................... 39
4.2 投资氢经济基础设施建设的方案............................................................. 41
“氢经济”以清洁、无碳、可持续为主题，对于当今社会日益严重的环境污染、气候变暖、化石能源依赖等问题具有重要的意义。通过对氢经济基础设施建设问题的研究，得出一下主要结论：
第一、氢经济基础设施的可能性组合。通过对氢经济产业链进行分析，归纳总结了氢经济基础设施的可能性组合。并提出以保护环境为主要考虑，最优的氢经济基础设施组合选择方案为，通过天然气集中制氢，再利用管道输运氢气到加氢站，然后储于高压钢瓶，最后加注到以氢气为燃料的燃烧电池汽车。
第二、投资氢经济的风险。成本投资风险高，并存在着技术、需求、政策、竞争四方面的不确定性。其中，需求量是影响氢经济基础设施投资的关键变量。基础设施建设必须在氢经济过渡初级阶段进行，以免阻碍了需求的增加。
第三、投资氢经济基础设施建设的方案。针对现在氢经济所处的阶段，提出现阶段投资氢经济基础设施的四个方案：新旧技术结合战略，以公交车队和私营车队为市场切入点，利用天然气基础设施网络，以及优先建立主干基础设施网络。
由于国内大多是以技术等相关问题进行研究，而从经济学角度对氢经济进行的研究相对较少，针对氢经济基础设施问题的研究也不十分常见。在利用经济学原理，对投资氢经济的相关不确定进行分析，通过对欧洲这一世界上最完善的天然气基础设施建设地区的天然气产业进行研究，从而展望了如何向氢经济过渡，具有一定的原创性。论文研究尚存在一些不足：第一，在数据方面，因为氢经济正处在过渡的初级阶段，大多数据来源于现有的示范项目，项目实施时间较短，数据收集难以全面而具体。同时，现有的示范项目多在特殊市场群体中进行，例如公交车队等，是否对以后氢经济大规模进入市场具有普遍性和说明性尚待考究。第二，网络产业经济学理论初步成型大概于20 世纪90 年代，理论发展时间较短，尚不完善，也并没有形成一个统一的分析框架。第三，氢经济的研究和现有的示范项目大多集中在欧洲与美国，其理论和研究是否适用于现有的中国国情尚缺乏探究。