日本官產(chǎn)學(xué)通力合作推動氫能發(fā)展

　　氫能研發(fā)和應(yīng)用還有諸如成本與價格、供給與儲運、安全與管理、灰藍轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(qū)使各主要經(jīng)濟體加速研發(fā)和應(yīng)用，驅(qū)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(nèi)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(yīng)用情況，考察日本氫能研發(fā)和應(yīng)用的趨勢。

　　日本官產(chǎn)學(xué)通力推動氫能研發(fā)和應(yīng)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(xué)科研人員與企業(yè)共同研發(fā)，涉及制氫技術(shù)、燃料電池和液化儲氫等領(lǐng)域。

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

　　2014年，日本政府修改《日本再復(fù)興戰(zhàn)略》，提出建設(shè)“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(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)(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(lǐng)域擴大氫能的應(yīng)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(shù)、氫供給鏈以及水電解技術(shù)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(jié)構(gòu)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(guān)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(chǔ)設(shè)施等瓶頸問題,應(yīng)對日益激烈的國際競爭等發(fā)展目標(biāo)。為此，今后15年內(nèi)官方和民間合力投資15萬億日元(約合7850億元)，旨在引導(dǎo)和鼓勵民間企業(yè)積極投入建設(shè)“氫能社會”的行動。

　　從以上簡單梳理的日本氫能研發(fā)和應(yīng)用的沿革可以看出，日本的氫能研發(fā)和應(yīng)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(dǎo)和支持下，企業(yè)和研究機構(gòu)積極投入氫能研發(fā)和氫能推廣應(yīng)用，推進氫能商業(yè)化進程，形成官產(chǎn)學(xué)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(gòu)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(lǐng)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(shè)備制氫的技術(shù)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(lǐng)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(shè)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(yīng)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(fēng)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(jié)構(gòu)。

　　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(wù)，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(fēng)能的風(fēng)電、水能的水電轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，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(guān)于未來全球氫能市場的規(guī)模，專家和業(yè)界都有預(yù)測。

　　高盛集團預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)測是可見的數(shù)字，而隨著制氫技術(shù)被不斷創(chuàng)新，隨著氫能的應(yīng)用領(lǐng)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(guān)預(yù)測。

　　僅從日本的氫能研發(fā)和應(yīng)用看，除汽車、高鐵、飛機、輪船等運輸領(lǐng)域外，還在產(chǎn)業(yè)、城市建設(shè)、發(fā)電等其他領(lǐng)域廣泛應(yīng)用氫能，甚至在航天領(lǐng)域研發(fā)應(yīng)用。據(jù)報道，本田、豐田與日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)(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(dāng)然，氫能研發(fā)和應(yīng)用還有諸如成本與價格、供給與儲運、安全與管理、灰藍轉(zhuǎn)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(lǐng)域的氫發(fā)動機技術(shù)，深化與不同行業(yè)、不同國家合作伙伴的協(xié)助關(guān)系，共同促進氫能源利用和氫能社會建設(shè)。

　　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(gòu)和企業(yè)正在鍥而不舍地投入包括氫能汽車在內(nèi)的氫能研發(fā)和應(yīng)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(lǐng)先優(yōu)勢。

　　有日本學(xué)者認為，目前日本擁有世界最大的水電解裝置制氫及其領(lǐng)先世界的最高水平核心技術(shù)。日本正在以其研發(fā)和應(yīng)用的優(yōu)勢構(gòu)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(jié)構(gòu)氫能市場可以預(yù)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(lǐng)先，甚至“稱霸”。

　　5月22日至26日，世界氫能技術(shù)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(lǐng)域的最新產(chǎn)品、技術(shù)及裝備，以及氫能在交通、能源、化工、冶金、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　期待這次大會能夠進一步推動世界氫能的研發(fā)和應(yīng)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(xué)者、法學(xué)博士)

　　來源：一財網(wǎng)