日本官產(chǎn)學通力合作推動氫能發(fā)展

　　氫能研發(fā)和應用還有諸如成本與價格、供給與儲運、安全與管理、灰藍轉綠等環(huán)節(jié)需要不斷改進、創(chuàng)新和完善。

　　氫能源，作為能源轉型、實現(xiàn)碳中和的重要清潔能源、被稱為清潔能源的終極能源，越來越受到人類社會的重視，商業(yè)價值越來越被看好，驅使各主要經(jīng)濟體加速研發(fā)和應用，驅動全球氫能源市場的競爭加速。

　　美國能源部的《國家清潔氫能戰(zhàn)略與路線圖》將美國國內的氫能需求分別提升至1000萬噸(2030年)、2000萬噸(2040年)、5000萬噸(2050年)，并將制氫成本分別降至2美元/千克(2030年前)和1美元/千克(2035年前)。

　　歐盟的《Repower EU規(guī)劃》提出到2030年實現(xiàn)自產(chǎn)和進口氫能各1000萬噸/年，為此通過歐洲氫能銀行和投資歐洲計劃等多個途徑提供融資支持。

　　此外，澳大利亞、韓國、印度等國家也相繼制定了氫能發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃。

　　從以上簡單介紹的各主要國家發(fā)展氫能的勢頭可以看出，基本形成了“氫能多極世界”的格局。日本作為其中一極，具有很強的實力。本文通過梳理日本氫能的研發(fā)和應用情況，考察日本氫能研發(fā)和應用的趨勢。

　　日本官產(chǎn)學通力推動氫能研發(fā)和應用

　　資料顯示，日本早在1973年就成立了“氫能源協(xié)會”，并先后制定實施了“陽光計劃”(1974~1992年)、“月光計劃”(1987~1992年)、“新陽光計劃”(1992~2002年)。這些計劃主要是大學科研人員與企業(yè)共同研發(fā)，涉及制氫技術、燃料電池和液化儲氫等領域。

　　2013年，《日本再復興戰(zhàn)略》首次把發(fā)展氫能源提升為國策，并啟動了建設加氫站的前期工作，開啟了官產(chǎn)學通力發(fā)展氫能源、建設“氫能社會”的進程。

　　2014年，日本政府修改《日本再復興戰(zhàn)略》，提出建設“氫能社會”愿景。同年，在《第四次能源基本計劃》中將氫能定位為與電能和熱能并列的核心二次能源，并公布了《日本氫和燃料電池戰(zhàn)略路線圖》。

　　2015年，時任政府首相安倍晉三在國會首次以施政演說方式表達了實現(xiàn)“氫能社會”的決心，提出要推動加氫站等氫能商業(yè)化進程。同年，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構(NEDO)發(fā)布《氫能源白皮書》，將氫能定位為發(fā)電的第三支柱。

　　2017年12月，日本政府制定了《氫能源基本戰(zhàn)略》，要求汽車、大客車等領域擴大氫能的應用，并提出2030年前實現(xiàn)氫能發(fā)電。

　　2018年7月，日本政府出臺《第五次能源基本計劃》，將氫能作為解決電力和運輸脫碳問題的“最佳組合”之一。

　　2019年3月，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省發(fā)布了修改后的新版《氫能與燃料電池路線圖》，對于燃料電池技術、氫供給鏈以及水電解技術等方面作了重點規(guī)劃，提出優(yōu)先發(fā)展車載燃料電池、固定燃料電池、水制氫等項目，要求到2030年左右提高氫能在能源結構中的占比，全面引進氫能發(fā)電;2050年左右實現(xiàn)家庭完全使用零碳氫氣(綠氫)。

　　此次修改的“路線圖”還對于氫能相關價格提出具體要求：一是2025年前氫燃料電池汽車與混合動力汽車的差價不大于70萬日元，二是燃料電池系統(tǒng)的造價降至5000日元/KW，三是儲氫罐造價降至30萬日元。

　　2023年4月4日，首相岸田文雄在普及可再生能源會議上表示，要進一步修改氫能戰(zhàn)略?！稓淠茉椿緫?zhàn)略》修訂案將氫能供給量由現(xiàn)在的200萬噸/年分別擴大至1200萬噸(2040年)、2000萬噸(2050年)，并提出加速解決生產(chǎn)成本、基礎設施等瓶頸問題,應對日益激烈的國際競爭等發(fā)展目標。為此，今后15年內官方和民間合力投資15萬億日元(約合7850億元)，旨在引導和鼓勵民間企業(yè)積極投入建設“氫能社會”的行動。

　　從以上簡單梳理的日本氫能研發(fā)和應用的沿革可以看出，日本的氫能研發(fā)和應用啟動早，在政府發(fā)展氫能的各項政策、規(guī)劃和措施引導和支持下，企業(yè)和研究機構積極投入氫能研發(fā)和氫能推廣應用，推進氫能商業(yè)化進程，形成官產(chǎn)學通力發(fā)展氫能之勢。

　　綠氫——清潔能源的發(fā)展趨勢

　　近年以來，面對潛力巨大的氫能市場和各國發(fā)展氫能的競爭壓力，日本政府、研究機構和企業(yè)行動力度不斷加大，氫能綜合實力不斷增強，具有領先世界的發(fā)展趨勢。

　　在不久前的七國氣候能源環(huán)境部長會議期間，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)相西村康稔向各國的與會者推介了日本研發(fā)氫能的典型項目——豐田汽車公司的水電解制氫裝置、初創(chuàng)企業(yè)使用小型設備制氫的技術以及川崎工業(yè)公司建造的世界首艘液態(tài)氫運輸船，展現(xiàn)了日本在氫能源領域的實力和自信。

　　水電解制氫裝置是由電解槽、氫(氧)氣液分離器、氫(氧)氣液冷卻器、氫(氧)氣液洗滌器等設備組合的統(tǒng)稱。也就是由電分解水，再從中獲取氫。

　　雖然氫能在釋放能量的過程中沒有碳排放，屬于清潔能源，但是根據(jù)制氫原料的不同，所制取的氫能分為灰氫、藍氫、黃氫和綠氫。因為制氫過程排放二氧化碳，灰氫和藍氫不應該屬于零碳能源(正在不斷研發(fā)采用深埋儲存(CCS)等方法來處理所排放的二氧化碳)，所以如果說百分之百清潔、安全的氫能，非綠氫莫屬。豐田的水電解制氫裝置使用太陽能、風能等可再生能源的電力，因此所產(chǎn)出的氫能屬于綠氫。筆者通過以下兩個方面來考察日本發(fā)展綠氫的趨勢。

　　一是能源結構。

　　眾所周知，日本是世界第五大能源消費國，又是90%以上的能源需要進口、能源資源匱乏的國家。俄烏沖突充分暴露出日本能源供給的“軟肋”問題。因此，日本將確保能源供給作為國計民生的第一要務，長期以來致力于能源“開源節(jié)流”。

　　日本政府2021年公布的第6版《能源基本計劃》首次提出“最優(yōu)先”發(fā)展可再生能源，提出大幅提高可再生能源發(fā)電量比例，到2030年將占比由第五版的22%至24%提升至36%至38%。擴大可再生能源發(fā)電量的占比為水電解生產(chǎn)綠氫提供了用電保障。

　　氫能以其便于儲運的優(yōu)點可以將太陽能的光電、風能的風電、水能的水電轉換成氫能從偏遠、不方便的地方遠距離、無損耗地儲運至使用地，從而優(yōu)化、提高綠色能源的使用效率。

　　由此可見，以綠氫促進綠電的增供，并“反哺”綠氫，二者相得益彰地改善可再生能源的結構，并進一步提升可再生能源的占比。

　　二是市場規(guī)模。

　　目前全球氫能市場規(guī)模為1350億美元(約合16.2667萬億日元)。關于未來全球氫能市場的規(guī)模，專家和業(yè)界都有預測。

　　高盛集團預測，到2050年氫能的市場規(guī)?？蛇_到1萬億美元(約合130萬億日元)。按照這個預測，今后30年市場規(guī)模將增長8倍以上。

　　日本專家和地慎太郎預測，到2050年全球綠氫產(chǎn)量將達到88千兆瓦，綠氫的市場規(guī)模將達到4.4萬億日元\年(100日元約合0.75美元)。

　　以上預測是可見的數(shù)字，而隨著制氫技術被不斷創(chuàng)新，隨著氫能的應用領域被不斷拓展，氫能的產(chǎn)量和市場的規(guī)模尚有巨大潛力，很可能大幅超出相關預測。

　　僅從日本的氫能研發(fā)和應用看，除汽車、高鐵、飛機、輪船等運輸領域外，還在產(chǎn)業(yè)、城市建設、發(fā)電等其他領域廣泛應用氫能，甚至在航天領域研發(fā)應用。據(jù)報道，本田、豐田與日本宇宙航空研究開發(fā)機構(JAXA)合作探索未來將燃料電池用于宇宙開發(fā)，例如登月計劃。

　　當然，氫能研發(fā)和應用還有諸如成本與價格、供給與儲運、安全與管理、灰藍轉綠等環(huán)節(jié)需要不斷改進、創(chuàng)新和完善。但是，在人類社會的不懈努力下，這些問題不足以阻擋氫能釋放巨大潛能。

　　豐田新任總經(jīng)理佐藤恒治4月23日對媒體表示，豐田將在推動普及業(yè)已成熟的電動汽車的同時，著眼未來提高商用燃料電池汽車的產(chǎn)量，并繼續(xù)研發(fā)目前用于賽車領域的氫發(fā)動機技術，深化與不同行業(yè)、不同國家合作伙伴的協(xié)助關系，共同促進氫能源利用和氫能社會建設。

　　在全球電動汽車熱潮下，日本乃至世界主要經(jīng)濟體的政府、研究機構和企業(yè)正在鍥而不舍地投入包括氫能汽車在內的氫能研發(fā)和應用，并且正在形成合作與競爭的世界氫能多極格局。日本是這一格局中的重要一極，具有領先優(yōu)勢。

　　有日本學者認為，目前日本擁有世界最大的水電解裝置制氫及其領先世界的最高水平核心技術。日本正在以其研發(fā)和應用的優(yōu)勢構建氫能供給鏈，并進軍國際市場，典型項目是，2022年4月成功在澳大利亞制氫并運輸日本。

　　通過以上觀察能源結構氫能市場可以預測日本發(fā)展綠氫能源的趨勢：既要提高可再生能源占比，提高自給能源占比;又要在世界氫能多極格局中越做越強，保持領先，甚至“稱霸”。

　　5月22日至26日，世界氫能技術大會將在佛山舉行，以“氫能與雙碳：從現(xiàn)在到未來”為主題，聚焦雙碳戰(zhàn)略下全球氫能領域的最新產(chǎn)品、技術及裝備，以及氫能在交通、能源、化工、冶金、建筑等領域的應用。

　　期待這次大會能夠進一步推動世界氫能的研發(fā)和應用，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈和供給鏈，促進“氫能多極世界”的合作與發(fā)展，使氫能不斷貢獻碳中和，不斷造福地球與人類?！?作者系獨立研究學者、法學博士)

　　來源：一財網(wǎng)