补贴政策对加氢站与氢燃料电池汽车发展的影响：基于多情景系统动力学的研究方法

《Energy Policy》：Impact of subsidy policies on the development of hydrogen refueling stations and hydrogen fuel cell vehicles: A multi-scenario system dynamics approach

　　

摘要

加氢站（HRS）和氢燃料电池汽车（HFCV）的发展高度相互依存。这导致了一个协调困境：加氢站网络不足制约了氢燃料电池汽车的采用，而有限的氢燃料电池汽车部署又反过来削弱了加氢站的经济可行性。地方政府已实施补贴政策以缓解这一困境。然而，各城市的补贴力度差异显著。为评估补贴效果，本研究构建了一个系统动力学模型。在不同补贴情景下，该模型模拟了加氢站和氢燃料电池汽车的演变过程，并评估了加氢站的经济可行性。研究选取了中国山东省五个主要城市作为案例研究对象。结果表明，与基准情景相比，增加补贴力度并不一定能提高加氢站的经济可行性，也不能促进氢燃料电池汽车和加氢站的增长，这表明各城市需要根据区域条件协调补贴力度组合。此外，各城市在不同情景下均实现了绩效提升，其中两个情景对五个城市均产生了有利结果。这两个情景增加了加氢站运营补贴和氢燃料电池汽车购买补贴的力度，并将加氢站建设补贴保持在基准水平，区别在于是否提高制氢研发补贴力度。本研究有助于理解不同补贴情景下加氢站和氢燃料电池汽车的发展情况，并为政策制定者提供参考。

引言

由于具有高能量密度、零尾气排放和短加注时间等特性，氢气被广泛认为是交通运输领域一种有前景的替代燃料（Gao和Zhang，2022；Greene等，2020）。其在交通领域的应用主要通过氢燃料电池汽车（HFCV）实现。各国政府越来越多地采用政策来加速氢燃料电池汽车的部署。中国的城市群政策目标是到2030年实现10万辆氢燃料电池汽车。韩国推出了3.9亿美元的补贴计划，支持约8000辆氢燃料电池汽车。据国际能源署统计，氢燃料电池汽车的推广将使2030年道路交通领域的氢气需求增加四倍，凸显了对加注基础设施日益增长的需求，而欧盟已设定了具有约束力的目标，要求在所有主要城市节点设置加氢站。

氢燃料电池汽车的发展依赖于整个氢供应链的协同推进，涵盖制氢、储氢、运氢、加氢和终端应用等环节。在此链条中，制氢、储氢和运氢等上游活动决定了氢气供应的能力和可靠性。加氢站是连接上游氢气供应与终端需求的关键环节。通过为氢燃料电池汽车提供加注服务，加氢站支持了氢气在道路交通中的实际应用。因此，氢燃料电池汽车的大规模部署有赖于可靠的加氢基础设施的同步发展（Alazemi和Andrews，2015）。

然而，加氢站和氢燃料电池汽车的发展受困于一种持久的协调困境。在需求端，加注基础设施不足使消费者不愿购买氢燃料电池汽车。在供应端，有限的氢燃料电池汽车车队反过来削弱了对加氢站的投资激励，因为低氢气需求会削弱站点的利用率和经济可行性（Tang，2026；Bai和Zhang，2020；Campí?ez-Romero等，2018）。

为加速氢燃料电池汽车和加氢站的推广，各国政府推出了一系列补贴政策。在中国，地方政府通常采用一套类似的补贴工具，包括加氢站建设补贴、加氢站运营补贴、制氢研发补贴和氢燃料电池汽车购买补贴。然而，这些补贴的力度在各城市间差异显著。这种差异提出了一个问题：更高的补贴力度是否一定能转化为更有效的政策结果。在一个整合框架内评估补贴政策的影响至关重要。如图1所示，该框架以三个关键维度为核心：加氢站部署、氢燃料电池汽车采用和站点盈利能力，并通过成本参数纳入氢气供应条件。

为此，本研究开发了一个系统动力学（SD）模型，以回答核心研究问题：在不同的补贴力度组合中，哪种策略能最有效地协调加氢站网络的扩张、氢燃料电池汽车的部署以及加氢站的经济可行性？

本文的主要贡献如下。首先，以往研究缺乏系统性框架来分析加氢站和氢燃料电池汽车的动态演变，且未充分考虑氢能产业链中多因素之间的相互作用。本研究通过构建具有反馈结构和因果回路的系统动力学模型，考察了加氢站和氢燃料电池汽车的年度演变过程以及加氢站的成本效益，从而更全面地捕捉系统的动态特征。其次，现有研究在很大程度上忽略了补贴力度组合的探索。本研究通过设计81种政策情景，并在中国山东省五个代表性城市中进行模拟，分析并比较了不同补贴力度组合对加氢站和氢燃料电池汽车的影响，从而为制定有针对性的差异化补贴政策提供了依据。

本文其余部分组织如下。第2节回顾了有关氢基交通和补贴政策探索的先前研究。第3节描述了系统动力学模型。第4节展示了结果与讨论。第5节总结主要发现和启示，并指出局限性和未来研究方向。

章节片段

文献综述

许多学者研究了氢能领域的发展（Park等，2025；Shi等，2024；Wang等，2023a）。在实践中，许多城市已将氢基交通纳入其氢能战略。例如，Zhang等（2026）开发了一个动态的、空间显式的基于主体的模型，以模拟北京在2035年之前各种情景下的氢燃料电池汽车采用情况。Xu等（2017）分析了车辆和加氢站的推广策略以及

系统边界与假设

在氢基交通系统中，加氢站是连接氢气供应与终端需求的中枢节点（Tan等，2025）。基于上述讨论的氢气供应链和相关补贴政策，本研究将系统动力学模型的系统边界界定为包括氢气供应、加注、车辆利用和政策支持。相应地，系统被划分为四个子系统：氢气供应子系统、加氢站子系统、氢燃料电池汽车子系统和政策

数据集

本研究以中国山东省为案例研究对象。山东是中国最早推动氢能大规模应用的省份之一，也是该领域发展最为成熟和充满活力的地区之一（Fang等，2025）。山东氢能经济带的设立体现了该省在中国氢能经济推广中的领先地位和强大影响力（Zhou等，2021）。因此，为了评估其适用性和

结论与政策启示

为检验补贴政策对氢燃料电池汽车和加氢站发展的影响，本研究开发了一个系统动力学模型，并将其应用于81种不同的补贴力度情景，以中国山东省五个城市为案例研究对象。主要发现总结如下。

• (1)
  在所有情景中，LHHH情景（定义为加氢站建设补贴力度较低，而加氢站运营补贴、制氢研发补贴和氢燃料电池汽车购买补贴力度较高）始终产生

作者贡献声明（CRediT）

吴宏宇：概念构思、数据整理、形式化分析、调查研究、方法论、软件、可视化、撰写——原始草稿。范立伟：概念构思、资金获取、项目管理、指导、验证、撰写——审阅与编辑。王文雅：概念构思、资金获取、项目管理、资源、指导、验证、撰写——审阅与编辑。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的竞争财务利益或个人关系，这些情况可能会影响本文所报告的工作。

致谢

作者感谢中国国家自然科学基金（项目编号：72374213和72203235）以及山东省自然科学基金（项目编号：ZR2022QG006）的支持。

吴宏宇 | 范立伟 | 王文雅

中国石油大学（华东）经济管理学院，青岛，266580，中国