最近，日本自然能源財團發(fā)布了一份報告《Re-examining Japan?s Hydrogen Strategy》(以下簡稱“報告”)，對日本的氫能發(fā)展戰(zhàn)略進行了反思。
2017年，日本是全球首家制定氫能戰(zhàn)略的國家。然而五年后，日本的表現(xiàn)遠低于其當初設定的主要增長目標。報告認為，日本氫能戰(zhàn)略優(yōu)先考慮化石燃料衍生的灰色和藍色氫氣，忽略了綠色氫，并且忽視了可再生能源的發(fā)展。
中國工程院院士干勇告訴記者，這份報告的反思比較中肯。日本氫能戰(zhàn)略發(fā)展受阻是多方面因素綜合的結(jié)果，綠氫發(fā)展滯后是重要因素，還有其他的阻力也不能忽視。
干勇指出，總體上，我國的氫能發(fā)展與日本沒有太大區(qū)別，但在具體方向及應用上有所不同，尤其是對于綠氫的發(fā)展與應用，我國比日本更加重視。
北京格睿能源科技有限公司董事長、總經(jīng)理，北京科技大學教授、博士生導師徐曉明認為，日本是氫能規(guī)劃的先行者，從日本的經(jīng)驗與教訓中總結(jié)經(jīng)驗，對我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展有很好的借鑒意義。
01 日本的反思
2014年，日本政府發(fā)布了氫和燃料電池戰(zhàn)略路線圖，2016年該路線圖被修訂。很顯然，日本的氫能計劃比其他國家都早。然而，報告認為，日本的氫能計劃與2050年邁向碳中和的全球目標是否匹配，還需要進一步評估。
2020年10月，日本官方宣布將在2050年實現(xiàn)碳中和。2021年4月，日本公布了2030年的溫室氣體排放量、排放目標。2021年10月，日本制定的第六個戰(zhàn)略能源計劃指出：日本將致力于“通過實現(xiàn)氫社會實現(xiàn)碳中和”，將“根據(jù)氫在時代中的作用，修訂基本氫戰(zhàn)略”。
報告認為，盡管日本是較早制定氫能戰(zhàn)略的國家，在這種戰(zhàn)略基礎上建立了一個較大規(guī)模的供應鏈，但氫能戰(zhàn)略沒有基于零碳社會制定，這導致日本的綠氫生產(chǎn)落后于歐洲、中國及其他國家。這種滯后，源于日本優(yōu)先注重灰氫、藍氫的發(fā)展，然而，大量進口的灰氫、藍氫對于降低碳排放并沒有幫助。
另一方面，日本的氫能戰(zhàn)略對可再生能源重視不夠。歐洲在綠氫方面取得領(lǐng)先優(yōu)勢，重視可再生能源是一個重要原因，預計未來歐洲電力的70%來自于可再生能源，到2030年，歐洲的能源成本將不及日本的一半。
報告認為，日本氫能戰(zhàn)略的主要問題表現(xiàn)在三個方面：一是應用場景;二是重視灰氫、藍氫;三是國內(nèi)綠氫生產(chǎn)滯后。
應用場景上，報告指出，缺乏零碳手段的領(lǐng)域應該優(yōu)先采用氫能，可以采用其他高效和經(jīng)濟方法減少碳排放的領(lǐng)域則不應該采用氫能，例如，可直接使用再生能源的領(lǐng)域或者熱泵，這些領(lǐng)域都不應該采用氫能。
還有一個重要場景不適合氫能，那就是乘用車，在這個領(lǐng)域，電動汽車與混動汽車有較強的競爭力。日本的氫能戰(zhàn)略把燃料電池乘用車作為焦點之一，盡管后來的路線圖有所修改，但燃料電池乘用車仍然扮演核心角色。
報告認為，2017年的氫能戰(zhàn)略更像是一個燃料電池戰(zhàn)略，核心內(nèi)容是促進住宅燃料電池系統(tǒng)，燃料電池汽車(FCV)，并強調(diào)加氫站建設。盡管氫能戰(zhàn)略中提及在氫能在發(fā)電和工業(yè)部門的應用，但是，80%應用場景是FCs和FCVs。
報告指出，氫能的應用范圍很廣，除了燃料電池之外，煉鋼、合成甲烷、可再生能源等領(lǐng)域都可以高效應用。
數(shù)據(jù)顯示，2012-2021年，日本每年用于氫能的預算為400億-700億日元，10年間花費超過4600億日元，2012年-2016年，F(xiàn)C、FCV和氫氣站的預算特別高，此后，日本氫能預算中約有50%也是用于FC、FCV和氫氣站，總體上，10年間，70%的預算費用花在了FC、FCV和氫氣站上。
日本政府曾設定了2030年500萬個燃料電池用戶的目標，盡管有大量預算支持，但實際銷售依然低迷，2017年以來，每年僅售出4000-5000個單位，截止2021年總共售出43.3萬個單位，照此趨勢，2030年大約有90萬個用戶，不足目標的1/5。
FCV的情況也很糟糕，原計劃到2030年用戶達到8萬個，自從2014年推出后，每年的銷量約為500-1500輛，截止2020年總數(shù)為5170輛，照此趨勢，2030年也超不過2萬輛，大約是目標的1/4。
日本預計到2030年的氫氣需求將達到300萬噸，目前，石油加工氫氣用量為200萬噸，這意味著需求增加了100萬噸。屆時，大約20萬噸氫氣可滿足80萬輛FCV的使用。
日本最大的電力公司JERA正在推進氫與天然氣共燃的發(fā)電項目，2023年開始測試，但氫與氨用于發(fā)電是值得懷疑的，最大的問題是氫、氨與煤的燃燒速度的兼容性。盡管氫與氨在燃燒過程中不產(chǎn)生CO2，但從化石燃料制造成氫與氨會產(chǎn)生CO2，這抵消了它的清潔優(yōu)勢。
報告在問題總結(jié)中提到，與美國、中國、英國等國家的氫能戰(zhàn)略和政策相比，日本氫能戰(zhàn)略的最大問題是政府為灰色和藍色的氫氣提供資助。
02 日本氫能戰(zhàn)略與中國的區(qū)別
記者多次參加行業(yè)會議，有專家在演講中提到，人類的發(fā)展與能源變革息息相關(guān)，從木材到煤炭，再進一步升級到石油，伴隨著能源方式變化，工業(yè)發(fā)展進入到一個新的時代。石油是不可再生能源，并且有大量的碳排放。氫能以清潔、高效等優(yōu)良特性被許多專家看好，被看成未來能源的主要載體?；谶@樣的認識，日本在全球率先制定了國家級的氫能戰(zhàn)略。
徐曉明告訴記者，日本的氫能戰(zhàn)略目標是構(gòu)建全球“氫能社會”，力求在全球范圍內(nèi)打造日本主導的氫能產(chǎn)業(yè)鏈。眾所周知，日本能源極度依賴海外進口，加上日本政府對外宣布力爭在2050年實現(xiàn)碳中和。這迫使日本加快尋求安全替代能源的辦法，氫能試點不斷鋪開，氫能社會戰(zhàn)略也應運而生。
我國是全球最大的能源消費國，但資源稟賦相對較差，石油、天然氣等能源短缺，對外依存度較高。從能源結(jié)構(gòu)來看，我國過度依賴煤炭，能源困境顯而易見，需要一種高效清潔的替代能源進行突破。
徐曉明告訴記者，雖然都重視氫能，但中日兩國的條件有很大差別。日本人口密度大、地域面積小，對氫能的運輸以及加氫站的建設都比較有利。中國煤炭產(chǎn)量高，資源優(yōu)勢十分豐厚，日?；さ裙I(yè)生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量“灰氫”，數(shù)量十分龐大。
“日本氫能發(fā)展最大的問題是角色定位問題，日本把自己定位于氫能源的配套應用商，而不是生產(chǎn)者。” 徐曉明說。
氫能戰(zhàn)略的順利實現(xiàn)需要解決兩個問題，一是氫氣的生產(chǎn)，二是氫能源的配套建設。雖然日本起步早，但是遲遲未實現(xiàn)“綠氫”生產(chǎn)的技術(shù)突破，在氫能戰(zhàn)略的實施過程中將大部分投入用于氫能的配套設施建設和燃料電池的研發(fā)上。
在這種角色定位的思考下，日本優(yōu)先考慮“灰氫”的應用，“綠氫”的生產(chǎn)大幅落后歐洲和中國。徐曉明說：“如果未來氫能源能夠取代石油，那么綠氫技術(shù)必須取得突破，不能長期靠化石原料制氫，化石能源燃燒制氫的過程必然會造成能量的損耗，一味地依靠‘灰氫’絕不是氫能源發(fā)展的長久之計。”
徐曉明強調(diào)，日本前期4600億日元的預算中，70%被用于燃料電池乘用車、加氫基礎設施和住宅燃料電池等方面，其氫能戰(zhàn)略也導致豐田、本田等日本汽車企業(yè)不愿將發(fā)展方向轉(zhuǎn)為新能源動力電池，如果轉(zhuǎn)向則意味著前期投入的氫能源配套設施的建設將毫無用武之地。
我國從實際情況出發(fā)，在汽車領(lǐng)域注重從商用入手發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，與日本注重乘用車有著天壤之別。干勇院士告訴記者，在汽車領(lǐng)域能用電池的別用氫能，而在重卡等領(lǐng)域可以考慮氫能，一輛公交車的電池將近3噸，重卡運輸通常是跑長途，如果用電池就太重了。
干勇院士還告訴記者，我國不僅注重氫能的應用，對綠氫生產(chǎn)也極為重視，海上、陸地風電制氫，太陽能光伏制氫等都擁有自己的核心技術(shù)，并且有一定的規(guī)模。日本氫能發(fā)展與中國還有一個很大的不同，日本在氫能戰(zhàn)略實施過程中，某些阻力難以克服，而我國氫能發(fā)展是全國一盤棋，局部利益服從全國大局，比如，風光電對電網(wǎng)有一定的危害，我國電力部門積極想辦法解決問題，全國電網(wǎng)每年都會吸納一定數(shù)量的風光電。
03 我國氫能產(chǎn)業(yè)取得一定成效
我國對氫能產(chǎn)業(yè)極為重視，經(jīng)過大家的共同努力取得了一定了成效。
據(jù)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020》的數(shù)據(jù)顯示，我國氫氣產(chǎn)能約為每年4.1×107噸，產(chǎn)量每年約為3.342×107噸，2021年氫能產(chǎn)量超過了3300萬噸。近五年來，我國氫能相關(guān)企業(yè)的注冊數(shù)量快速增長，累計已超2000家，在交通領(lǐng)域，超10000輛以氫燃料電池為動力的車輛處在示范運營階段，我國已成為全球最大的產(chǎn)氫國和燃料電池商用車市場。預計到2025年，氫能產(chǎn)業(yè)累計產(chǎn)值將接近萬億元。
徐曉明告訴記者，我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與國家大力支持分不開。2019年3月，我國第一次將氫能發(fā)展納入政府工作報告中;2021年氫能被正式寫入“十四五”規(guī)劃中，各級政府密集出臺鼓勵政策，補貼力度進一步加大;2022年3月，國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035年)》，對氫能在未來國家能源體系的重要地位給予肯定。 “十四五”期間，我國將實施氫能產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批氫能產(chǎn)業(yè)。在國家政策的指導下，多省份出臺氫能發(fā)展指導文件，大型能源企業(yè)開始入局，氫能基礎設施領(lǐng)域投資爆發(fā)式增長，區(qū)域產(chǎn)業(yè)集聚效應也初步顯現(xiàn)。
示范推廣是我國長期實行的有效方式之一，氫能發(fā)展也不例外，燃料電池車的示范推廣工程行之有效。全國五大示范城市群的工作值得贊賞。京津冀示范城市群2022年累計推廣燃料電池汽車數(shù)量為1197輛，完成了4年示范期推廣總?cè)蝿?300輛的22.58%，完成率居五大示范城市群之首，上海城市群完成了20.74%，河南城市群完成了17.6%。
目前超過三分之一的央企已經(jīng)在加快布局氫能產(chǎn)業(yè)，涉足氫能產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產(chǎn)業(yè)鏈的各個鏈條或環(huán)節(jié)，尤其是重點布局制約中國氫能全產(chǎn)業(yè)鏈健全和發(fā)展的關(guān)鍵材料、核心技術(shù)和核心設備等技術(shù)“瓶頸”。
04 日本的反思 我們的啟示
成本是衡量商業(yè)化前景的重要指標之一，目前，綠氫的成本仍然是一個攔路虎。
從制氫環(huán)節(jié)看，電解氫氣的成本仍然缺乏商業(yè)競爭力，目前的油價遠低于使用綠氫價格;從儲氫環(huán)節(jié)看，氫氣密度非常小，這使得氫的運輸和儲存成本凸顯，能量密度和運輸成本之間的平衡關(guān)系尚未能夠有效解決;從用氫環(huán)節(jié)看，氫氣比傳統(tǒng)的化石燃料更難控制，加氫站、輸氫管道的建設成本居高不下，導致綠氫在產(chǎn)業(yè)落地過程中面臨技術(shù)、成本和基礎設施等方面的阻礙。
徐曉明認為，目前我國缺少足夠的燃料電池產(chǎn)業(yè)人才，也很少有高校提供相關(guān)課程。將氫廣泛引入社會將需要新的措施和技能，包括安全性、材料處理、消防預警和災害管理等，加氫站的維護、運營需要熟練的技術(shù)人員進行操控，制氫、儲氫、加氫和燃料電池等關(guān)鍵裝置和設備的研發(fā)、生產(chǎn)與測試需要大量的專業(yè)技術(shù)人員，氫能專業(yè)人才的欠缺，會阻礙我國氫能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
徐曉明強調(diào)，氫能社會涵蓋了制氫、儲氫、運氫和氫能利用及基礎設施建設等氫能全產(chǎn)業(yè)鏈，僅靠一國市場不足以支撐大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的氫能發(fā)展。我國在把握好國內(nèi)市場有序健康發(fā)展的基礎上，還需促進各國在氫能領(lǐng)域開展深層次的合作，共生共享，互利互惠。
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