开发了半个世纪,日本的"氢能社会"为何还没来?
时间:2022-08-31 17:35:27来自:第一财经字号:T  T

当前局势引发的能源焦虑,为日本建立“氢能社会”的努力再添“一把火”。

2011年福岛核事故后,时任日本首相安倍晋三提出了“氢能社会”构想。相关分析认为,日本将氢能视为“脱碳社会的一张王牌”,在氢能领域野心勃勃,希望成为“全球首个氢经济体”,迈入“氢能社会”,并引领全球市场。

去年以来,日本加速了氢能的开发试验和社会应用。其进程有发展但也有不确定性,实现“氢能社会”将是“一山放过一山拦”。

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氢能开发走过半个世纪

日本对氢能的关注和开发,远早于“氢能社会”构想的提出。

20世纪70年代,高速增长的日本经济对国际石油高度依赖,但石油危机的爆发迫使日本采取一系列节能措施,并开始重视新能源,氢能作为一条技术路线受到关注。1973年,日本成立“氢能源协会”并出台了一系列计划,包括1974~1992年的“阳光计划”、1978~1992年的“月光计划”、1993~2002年的“新阳光计划”以及1992~2002年的“WE-NET计划”,涉及制氢技术、燃料电池和液化储氢的研发等领域。这些计划依托大学和企业开展,促进了有机化学氢化物法、液化储氢法等技术的发展。

丰田汽车公司也在1992年启动了氢燃料电池汽车的研发。但这一时期日本能源转型的重心是“核电+液化天然气(LNG)”,前者瞄准能源自立,后者较煤炭石油更为清洁。2011年福岛核事故震碎了日本的“核电梦”,天空亦出现了久违的黑色粉尘——重启煤电的排放物,日本能源自主与环境污染压力都随之而来。“氢能社会”构想就是这一背景下产生的。

2014年是日本氢能实用化的启动之年。这一年公布的“第四次能源基本计划”提出,“期待氢能在未来二次能源中发挥关键作用”,将氢能定位扩展到大规模发电;同年,日本又提出了“氢能与燃料电池路线图”,以及在2020年东京奥运会上实现“氢能社会”的具体措施和步骤;相应地,丰田汽车公司和本田汽车公司决定将燃料电池汽车投入市场,岩谷产业和JX日矿日石能源公司公布了加氢站的氢能售价。

2017年日本发布了“氢能基本战略”,计划到2030年实现每年30万吨的氢能产量,成本降至每标准立方米30日元(1日元约合0.05元人民币);实现100万千瓦的发电装机规模,发电单价降至17日元/千瓦时;实现加氢站扩建至900所,氢燃料电池汽车、氢燃料电池巴士分别增至80万辆、1200辆,以及向530万家庭普及“家用燃料电池热电联供系统(ENE-FARM)”;发展“可再生能源制氢”。

该战略提出了实现“氢能社会”的“3E+S”原则——首先保证能源稳定供给(EnergySecurity),在安全(Safety)的前提下,通过提高经济效率(EconomicEfficiency)实现低成本能源供给,最大限度地追求环境适宜性(Environment)。“氢能基本战略”也成为日本“第五次能源基本计划”的一部分。2019年,日本又制定了“氢能燃料电池技术开发战略”,促进固体高分子燃料电池、固体燃料电池、氢能基础设施等研发。

随着“碳中和”成为国际热门话题,日本在氢能应用方面再次提速,于2021年将2020年底发布的“绿色增长战略”更新为“2050碳中和绿色增长战略”。

该战略将氢能作为14个重点发展领域之一,计划未来10年投入3700亿日元扶植氢能产业;到2030年实现氢能年供应量300万吨,2050年实现氢能年供应量达到2000万吨;推动氢能炼钢、水电解等技术发展;建设稳定的氨供应链,2030年前普及“20%氨、80%煤炭”混燃发电,2050年实现纯氨发电。同时,还出台了财政税收、绿色创新基金、国际合作等多方面配套措施。2021年发布的“第六次能源基本计划”提出,建立国际氢能供应链,推动氢能在制造业中的应用和生产方式转型,提升社会对氢能的需求。

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现实与目标的差距

多年的政策扶植,让日本在“氢能社会”普及方面较其他国家走得更远。最成功的案例是,ENE-FARM近年来的销量呈指数级增长。该设备售价目前已降至100万日元以下,较2009年面世时便宜了约2/3,且机身尺寸逐年变小、更易安装。截至2021年底,ENE-FARM累计销量已超过43.3万套,大大超出2017年“氢能基本战略”设定的“2030年30万套”目标。

ENE-FARM的工作原理是将天然气转化为氢气,氢气与氧气发生化学反应,为住宅供电、供热。日本资源能源厅数据显示,ENE-FARM发电的能源转化率为40%~55%,加上余热利用的综合转化率为80%~97%,远高于41%(包含电力输送损耗的火力发电转化率)。ENE-FARM在日本的普及得益于政府补贴,但更源于日本这一国家的特殊性——多为独立住宅,便于安装;电费较贵,可节省开支;灾害频繁,具备灾后应急功能。

其他领域的氢能应用,目前与政策设想还有一定距离。例如,加氢站的建设进度并不理想。从2014年启动到2022年5月底,共计161所加氢站投入使用,其中“首都圈”59家、“中京圈”48家、“关西圈”19家、“九州圈”14家,仅较2022年1月底新增4家。

按此速度,日本只能在2030年完成最新政策目标1000家加氢站的1/3。

再如,燃料电池汽车的销售也不理想。丰田公司2014年推出了第一代“未来(MIRAI)”燃料电池轿车,但由于售价高、基础设施缺乏,

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