克服重型卡车和港口氢气使用的需求障碍（英）

亚伦·博格曼，艾伦·克鲁普尼克，卡塔琳娜·涅尔科尔恩，朱雨琪 关于作者 亚伦·伯格曼是未来资源（RFF）的学者。加入RFF之前，他是能源信息署（EIA）宏观经济和排放的负责人，负责管理这些领域的EIA模型。在EIA工作之前，伯格曼在能源部的政策办公室工作了近十年，负责广泛的气候和环境政策。伯格曼曾在白宫科学技术政策办公室工作，负责管理每四年一次的能源审查和处理甲烷测量组合，并在环境质量委员会工作，从事碳监管。在从事高能物理研究后，伯格曼于2009年作为美国科学促进协会的科学和科技政策学者加入联邦政府。 Alan Krupnick是一名RFF高级研究员和工业与燃料项目主任。Krupnick是油气行业的专家，专注于减少该行业和工业领域的温室气体排放，以及成本效益分析。特别是，Krupnick最近的研究集中在绿色公共采购、脱碳氢和税收抵免，以及绿色天然气的市场开发。他的项目还包括指导我们与NASA合作的VALUABLES倡议中涵盖的信息价值议程、降低哮喘风险的价值评估、估算统计生命的价值以及监管改革问题。 卡塔琳娜·内尔科尔恩系RFF的研究助理，其研究领域涵盖国际气候政策和产业脱碳。尼赫科尔恩在美国密歇根大学获得经济学学士学位后，在德勤的风险与财务咨询服务部门工作了两年。2023年，她在伦敦经济学院完成了环境经济学和气候变化方向的硕士学位。 朱雨琪是一位拥有经济学和公共政策经验的政策分析师，专注于能源建模、财务分析和工业脱碳。他曾担任RFF的高级研究助理。在RFF之前，他在金融服务行业工作，包括企业发展和战略等职位。他毕业于宾夕法尼亚大学，获得计算机科学和经济学学士学位，并在哈佛肯尼迪政府学院获得公共政策硕士学位。 关于RFF 资源未来基金会（RFF）是一家位于华盛顿特区的独立、非营利性研究机构。其使命是通过公正的经济研究和政策参与，改善环境、能源和自然资源决策。RFF致力于成为最广泛信赖的研究洞察和政策解决方案的来源，以实现健康的环境和繁荣的经济。 工作论文是由作者为信息讨论目的而传播的研究材料。它们不一定经过正式的同行评审。在此表达的见解仅代表作者个人观点，可能与RFF其他专家、官员或董事的观点不同。 分享我们的工作 我们的作品遵循署名-非商业性-禁止演绎4.0国际（CC BY-NC-ND 4.0）许可协议，可供分享和使用。您可以在任何介质或格式中复制和重新分发我们的材料；但必须提供适当的信誉，提供许可链接，并注明是否进行了修改，且不得添加任何额外的限制。您可以以任何合理的方式行事，但不能以任何表明许可方支持您或您的使用的的方式来行事。您不得将材料用于商业目的。如果将材料混合、转换或基于它建立新作品，您不得分发已修改的材料。更多信息请访问。https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/. 摘要 氢能有可能作为零碳能源载体，成为零碳经济的要素。然而，清洁氢能高昂的成本、基础设施的规模需求以及促进其生产和使用的政策解体，都阻碍了其推广。聚焦于重型卡车和港口行业，我们审视了国内外政策环境以及清洁氢能在这两个领域面临的障碍。我们提出了克服这两个领域需求侧障碍的潜在政策，其中重点关注拜登政府新成立的联合采购和生产拍卖，以及与其他政策建议（如差价合约）的对比。讨论围绕高成本、燃料电池车辆的采纳以及重型卡车加注网络的建设等障碍展开。在众多建议中，我们发现由于需要广泛的基础设施，在交通走廊上推广重型卡车使用氢能需要更多的协同投资。 内容 1. 引言 1 2. 背景 2 2.1. 卡车运输22.1.1. 长途货运32.1.2. 氢气在卡车运输领域的当前应用32.1.3. 卡车运输中氢能应用的挑战4 2.2. 端口52.2.1 美国港口管理62.2.2. 氢气在港口的潜在用途62.2.3. 港口设备62.2.4. 货运和短途运输82.3. 港口使用氢能的挑战8 3. 氢能当前政策格局 3.1. 普通氢能政策93.1.1. 广泛的联邦政策9 3.2. 氢能源卡车运输政策103.2.1. 联邦政策103.2.2. 国家政策11 3.3. 端口123.4 国际氢气政策133.4.1. 卡车133.4.2. 端口14 4. 需求侧支持 4.1. 补贴4.2. 公共采购4.3. AMC（资产管理公司）4.4. 里程碑付款4.5. 管理4.6. CfD（远期合约） 5. 港口和卡车运输中对氢能需求侧支持的运用 18 1919202020215.1. 氢气成本5.1.1. 一般考虑5.1.2. 港口卸货方和重型卡车5.1.3. 用户参与的结构5.1.4. 拍卖设计5.1.5. 应对氢成本的需求侧政策5.2. 燃料电池汽车成本245.2.1. 直接补贴24第5.2.2节：CfDs245.2.3. AMC和政府采购255.2.4. 其他需求激励25 5.3. 建设加油基础设施255.3.1. 走廊命名255.3.2. 补贴和合同-for-difference（CfD）26 6. 结论 27 29参考资料 1. 引言 为了应对由温室气体（GHG）引起的气候变化及其对我们健康、经济和环境的威胁，实现能源使用脱碳是至关重要的。尽管如此，某些用途脱碳比其他用途更容易且成本更低，但这些也面临着许多挑战。 交通运输部门，包括轻型、中型和重型车辆，无论是在道路上还是在道路上（以及飞机、管道、船只和船只），现在是美国人为温室气体排放的最大来源，其中中型和重型子部门（约占23%）此行业排放特别具有挑战性，因为汽油和柴油燃料价格低廉且无处不在，可以迅速用于为车辆加油（EPA 2024b）。 鉴于这些挑战，特别是重型卡车运输的挑战，减少碳排放的计划转向了氢能，正是因为其高能量密度、零直接排放和快速加氢的能力。能源部（DOE）的碳减排路线图和途径报告1在重型卡车运输领域，氢能即使在其他领域的氢价最高时也能与化石燃料竞争，使其成为清洁氢应用领域的“低垂之果”之一。 这些报告还指出，鉴于港口的机动设备集中化，将其视为氢能的机会。特别是叉车，非常适合使用清洁的氢气，已有超过95,000辆叉车使用了氢气。港口的其他机会还包括卡车运输和货物搬运机械（如起重机、伸展式堆垛机和跨车式搬运车）。 对于清洁氢能在这些子行业中的所有承诺（以及在加利福尼亚州的使用），实现其脱碳效益需要以低碳或零碳技术生产它。截至2019年，美国每年生产大约1000万吨氢，主要在炼油行业以及用于氨和化肥。几乎2这意味着它作为副产品产生二氧化碳排放。所有这些都是灰氢2 在拜登政府期间，实施了一系列激励计划，以补贴清洁氢能生产项目，因为当前的成本过高，难以获得私人融资，实现规模经济和学习效应，从而降低生产成本。这些激励措施包括氢能中心计划。 1 美国能源部起飞报告已不再可在能源部网站上找到。氢报告的副本仍可在其他网站上找到，例如：https://h2fcp.org/content/ does-pathways-commercial-liftoff-clean-hydrogen. 清洁电力 在《基础设施投资和就业法》中，该法案旨在帮助集中清洁氢的生产和使用（缓解分配担忧）并补贴生产。 显然，仅补贴氢气的供应不足以推动其部署；还需要需求侧的激励措施。因此，美国能源部（DOE）从一项总额80亿美元的枢纽计划中至少使用了5亿美元来开始开发需求侧支持机制。DOE将一项合同授予了一个由多个团体组成的联盟（H2DI），以建立该机制。然而，随着特朗普政府的第二次任期，这一运动戛然而止。 即便拜登政府期间实施的许多项目正在被废除，3未来任何氢能部署很可能都需要市场需求支持。尽管我们将描述，H2DI计划已确定了一种此类机制，但还存在其他众多的选择，我们会在后面进行回顾。我们重点关注两个具有潜力的领域——港口和重型卡车上路运输——来描述和评估适用的需求支持选择。 我们在第二章中回顾了两个行业，它们使用氢气的潜力以及使用氢气所面临的障碍。在第三章中，我们回顾了支持这些行业清洁氢气使用的现有政策，重点关注美国的政策，同时也涉及国际政策。在第四章中，我们回顾了需求侧政策。最后，在第五章中，我们探讨特定需求侧政策的应用，以解决港口和重型卡车使用氢气所面临的特定障碍。结论在第六章中。 2. 背景 我们先从卡车运输和港口行业入手，重点关注氢能的使用机会和障碍。 2.1. 卡车运输 重型货运行业是一个高度分散的行业，拥有多种商业模式和子部门，这使得监管变得困难，并需要对脱碳问题采取定制化的解决方案。 货运行业可以大致分为短途和长途两个部分，使用不同的车辆，以不同的频率卸货，覆盖不同的距离。短途货车通常在200英里范围内行驶，在城市或地区内运营，是载货量比长途货车轻的轻载车辆。 第3条《一个伟大美丽法案》（OBBBA）取消了关键的清洁氢气生产激励措施（国内税收法第45V节），枢纽计划正在审查中，截至本文撰写时，已从两个枢纽撤回支持。需求侧支持机制的状态也不明确。 (FHWA 2000)。长途货车通常行驶超过200英里，在城市或州之间行驶。在考虑脱碳解决方案时，这些差异影响着电池电动卡车或氢燃料电池卡车哪一种更适合。传统上，电池电动卡车被认为更适合短途、轻载车辆，而氢能因其更高的能量密度和更快的加氢时间，可能更适合长距离路线。我们专注于长途卡车运输，因为这里是氢能可以发挥最大作用的地方。4 2.1.1. 长途货运 重型卡车运输占整体卡车运输就业和里程的很大一部分。据美国人口普查数据显示，2022年超过110万人从事普通货运卡车运输行业（NAICS）。5代码4841），其中长途货运（48412）为901,044（NCSES等，2025年）。 该行业可以通过商业模式进一步细分为三个物流运营的广泛类别：承运人、自雇车主（也被技术性视为承运人）和内部/私人承运人。承运人是指如UPS、FedEx和JB Hunt这样的公司，为其他公司运输货物。自雇车主是指拥有自己卡车业务的个体经营者（自行运营或外包给其他公司）。最后，私人承运人包括如Amazon这样的企业，它们运营自己的物流并拥有自己的卡车。 在2022年，在登记为NAICS 48412（长途货运卡车运输）的623,108家企业中，91%（即565,000家）被归类为“无雇员”公司，这代表了长途货运卡车运输行业中个体经营者的最大份额（NCSES等，2025年）。无论是雇佣的还是私有的大型公司，所占份额相对较小。最大的50家公司产生的总市场收入不到30%（美国能源信息署，2024年）。 这些区别对脱碳政策很重要，因为小型、业主运营商车队获取资本投资和进行长期规划的能力有限。私营承运人也可能更像满足者，寻求赚取可接受利润，而不是最大化利润。另一方面，大公司通常拥有复杂的长期成本模型和更大的进行大量资本投资的能力。 2.1.2. 氢气在卡车运输领域的当前应用 尽管氢气已被认定为长途卡车运输的潜在脱碳解决方案，但其在美国的当前使用仍然有限。氢能卡车与潜在替代方案的总拥有成本（TCO）模型比较发现： 燃料电池电动汽车（FCEV）的总拥有成本（TCO）远高于柴油车，但长期来看可能达到成本平衡。根据通货膨胀减免法案（IRA）的激励措施和成本预测，FCEV可能早在2034年就能实现成本平衡（Ledna等人，2024年）。然而，其他估计将这一时间推迟到2050年（Burnham等人，2021年）或更晚。与纯电动车相比，研究发现关于哪种应用将拥有更低的TCO存在分歧（Hunter等人，2021年；Ledna等人，2024年；Burnham等人，2021年）。 氢燃料电池卡车仍然处于示范和早期商业化阶段，其供应非常有限。一些初创制造商，如尼古拉和赫兹恩，专门致力于它们的制造；然而，这两家公司最近都破产了。传统制造商继续投资氢能车辆，戴姆勒、沃尔沃、帕卡、丰田、本田和现代都在一定程度上参与了燃料电池电动汽车的制造。这包括一中外合资公司，由PACCAR和丰田成立丰田向PA