理性探討：日本要建“氫能社會”，能走多遠

日本發展氫能的意向由來已久。早在2014年4月製定的“第四次能源基本計劃”，日本政府就明確提出了加速建設和發展“氫能社會”的戰略方向。

所謂“氫能社會”是指將氫能作為燃料廣泛應用於社會日常生活和經濟產業活動之中，與電力、熱力共同構成二次能源的三大支柱。根據這一戰略目標，2014年6月，日本經濟產業省製定了“氫能與燃料電池戰略路線圖”，提出了實現“氫能社會”目標分三步走的發展路線圖：到2025年要加速推廣和普及氫能利用的市場；到2030年要建立大規模氫能供給體係並實現氫燃料發電；到2040年要完成零碳氫燃料供給體係建設。

此次日本政府發布的基本戰略是此前日本經產省先後推出的“氫能與燃料電池戰略路線圖”（2016年3月修訂）
、“氫燃料發電研究報告”（2015年3月）、“零碳氫燃料研究報告”（2017年3月）等一係列研究成果的集大成。

基本戰略有兩大戰略目標，其一是實現能源供給多元化以提高能源自給率。日本94%的能源消費依靠進口的化石能源
，能源自給率僅為6%左右，包括水電在內的可再生能源發電占比僅占15%。特別是汽車燃料的98%依靠石油
，其中87%laizizhongdongdiqu
，huolifadiandeyehuatianranqizequanbuyilaijinkou，hedianzhanguanbizhihou，jinkouguimobuduanpansheng，zaochengwaimaochizibuduankuoda。erqingnengdeyoudianhenduo，shouxian
，qingnenglaiyuanguangfanfengfu
，kechucun
、可運輸
、可柔性
，有助於減少能源供給風險和能源安全保障。

其二
，發展氫能可削減CO2排放以完成日本自主減排目標。日本政府承諾的CO2減排目標是2030年度比2013年削減26%，到2050年要削減80%。但dan福fu島dao核he事shi故gu後hou，由you於yu日ri本ben核he電dian站zhan重zhong啟qi進jin程cheng緩huan慢man，所suo以yi不bu得de不bu加jia大da液ye化hua天tian然ran氣qi進jin口kou量liang
，以yi火huo力li發fa電dian來lai彌mi補bu核he電dian缺que口kou。盡jin管guan天tian然ran氣qi比bi煤mei炭tan和he石shi油you燃ran料liaoCO2排pai放fang少shao
，但dan一yi旦dan電dian力li結jie構gou長chang期qi依yi靠kao以yi天tian然ran氣qi為wei主zhu的de火huo力li發fa電dian，日ri本ben則ze很hen難nan完wan成cheng既ji定ding自zi主zhu減jian排pai目mu標biao。因yin此ci，日ri本ben必bi須xu另ling辟pi蹊qi徑jing，通tong過guo技ji術shu創chuang新xin推tui動dong能neng源yuan供gong給gei側ce改gai革ge，推tui廣guang利li用yong氫qing能neng則ze是shi手shou段duan之zhi一yi。

於是，日本將發展氫能源的重要性列為與可再生能源同等地位，通過新能源政策補貼、稅收優惠措施、放鬆管製、突tu破po關guan鍵jian技ji術shu，設she立li示shi範fan基ji地di，來lai挖wa掘jue和he激ji活huo氫qing能neng需xu求qiu側ce市shi場chang潛qian力li。總zong而er言yan之zhi，日ri本ben欲yu在zai全quan球qiu率lv先xian實shi現xian氫qing能neng社she會hui，以yi實shi現xian低di碳tan社she會hui發fa展zhan目mu標biao和he尋xun求qiu日ri本ben經jing濟ji新xin的de增zeng長chang點dian。基ji本ben戰zhan略lve目mu標biao充chong分fen彰zhang顯xian日ri本ben力li圖tu主zhu導dao和he引yin領ling全quan球qiu新xin能neng源yuan技ji術shu發fa展zhan，其qi中zhong背bei後hou還hai包bao含han燃ran料liao電dian池chi汽qi車che與yu電dian動dong汽qi車che兩liang條tiao不bu同tong發fa展zhan技ji術shu路lu線xian之zhi爭zheng的de角jiao力li。

需xu求qiu側ce主zhu要yao指zhi氫qing能neng產chan業ye鏈lian的de應ying用yong環huan節jie。從cong家jia用yong微wei型xing熱re電dian聯lian產chan裝zhuang置zhi到dao燃ran料liao電dian池chi汽qi車che，從cong分fen布bu式shi燃ran料liao電dian池chi發fa電dian係xi統tong到dao大da規gui模mo氫qing燃ran料liao發fa電dian站zhan，氫qing能neng及ji其qi燃ran料liao電dian池chi廣guang泛fan應ying用yong於yu交jiao通tong、工業、建jian築zhu等deng各ge個ge領ling域yu。日ri本ben采cai取qu各ge種zhong優you惠hui措cuo施shi擴kuo大da氫qing燃ran料liao終zhong端duan產chan品pin市shi場chang，積ji極ji培pei育yu氫qing燃ran料liao市shi場chang。但dan目mu前qian日ri本ben氫qing能neng市shi場chang消xiao費fei量liang還hai很hen有you限xian，而er且qie都dou處chu於yu實shi驗yan或huo示shi範fan階jie段duan。燃ran料liao電dian池chi汽qi車che市shi場chang保bao有you量liang僅jin為wei2000台tai左zuo右you，氫qing氣qi市shi場chang零ling售shou價jia格ge不bu菲fei。因yin此ci，需xu求qiu側ce戰zhan略lve重zhong點dian要yao解jie決jue兩liang大da問wen題ti，一yi是shi要yao大da規gui模mo提ti高gao氫qing燃ran料liao消xiao費fei量liang，二er是shi大da幅fu降jiang低di氫qing氣qi市shi場chang價jia格ge。

目前，作為能源利用的日本氫氣市場規模約200噸，2020年要達到4000噸
，2030年要提高到30萬噸，也就是說2030年nian才cai能neng初chu步bu形xing成cheng氫qing能neng源yuan市shi場chang。提ti升sheng氫qing能neng源yuan消xiao費fei水shui平ping關guan鍵jian是shi實shi現xian氫qing燃ran料liao發fa電dian，基ji本ben戰zhan略lve提ti出chu從cong與yu液ye化hua天tian然ran氣qi混hun燒shao開kai始shi起qi步bu，逐zhu步bu加jia大da混hun合he比bi例li

，最zui終zhong實shi現xian純chun氫qing燃ran料liao發fa電dian。但dan氫qing燃ran料liao與yu液ye化hua天tian然ran氣qi混hun燒shao會hui產chan生shengNOX排放

，而且降低發電效率
，必須通過技術創新，開發新的燃燒技術予以改進。

基本戰略的目標：到2030年實現氫燃料發電商業化
，發電成本每千瓦時要控製在17日元以內。到2030年形成30萬噸氫燃料供給能力
，若全部用於發電氫燃料，就相當於1GW的裝機容量

；到2050年氫燃料發電的成本將降低為與液化天然氣同等水平，具有較強的市場競爭力。預計屆時日本年氫能供給量將達到500-1000萬噸，裝機容量將增至15-30GW，可大幅替代火力發電。目前，日本加注站氫氣零售價為100日元/Nm3
，到2030年將降低到30日元/Nm3
，到2050年更進一步降低到20日元，為目前市場價的1/5。

氫燃料價格一旦降下來，就會加快氫能市場流通，並進一步刺激燃料電池汽車的普及。現在日本國內已建成100個加注站
，建設費用昂貴，數量仍顯偏少。根據基本戰略，2020年要達160個
，2025年要達到320個，2030年要增加到900個，到2050年nian加jia注zhu站zhan的de經jing濟ji效xiao益yi將jiang超chao過guo加jia油you站zhan，並bing逐zhu步bu替ti代dai加jia油you站zhan。隨sui著zhe加jia注zhu站zhan增zeng加jia，燃ran料liao電dian池chi汽qi車che市shi場chang規gui模mo也ye會hui不bu斷duan擴kuo大da。日ri本ben燃ran料liao電dian池chi乘cheng用yong車che保bao有you量liang目mu前qian約yue2000台，2020年要達到4萬台
，2030年增加到80萬台。每台優惠後的500萬日元售價對消費者仍偏高。燃料電池大巴從現有的2台增加到2020年的100台
，2030年的1200台
，燃料電池鏟車從現有的40台增加到2020年的500台，2030年的10000台。與此同時，推進燃料電池在貨車和船舶等交通工具的商業化應用。從目前的燃料電池汽車價格、保有量和加注站數量來看，日本尚處於燃料電池汽車社會的搖籃期，預計2050年將是日本燃油汽車全麵向燃料電池汽車過渡之年。

全(quan)世(shi)界(jie)來(lai)看(kan)
，將(jiang)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)推(tui)入(ru)千(qian)家(jia)萬(wan)戶(hu)的(de)唯(wei)有(you)日(ri)本(ben)。日(ri)本(ben)家(jia)用(yong)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)係(xi)統(tong)是(shi)指(zhi)利(li)用(yong)城(cheng)市(shi)燃(ran)氣(qi)和(he)液(ye)化(hua)石(shi)油(you)氣(qi)製(zhi)氫(qing)，再(zai)讓(rang)氫(qing)與(yu)空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)氧(yang)產(chan)生(sheng)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)後(hou)直(zhi)接(jie)發(fa)電(dian)，並(bing)同(tong)時(shi)能(neng)回(hui)收(shou)熱(re)能(neng)的(de)氫(qing)能(neng)微(wei)型(xing)熱(re)電(dian)聯(lian)產(chan)裝(zhuang)置(zhi)。自(zi)2009年上市以來，到2016年底已累計銷售19.6萬台。市場銷售目標到2020年達到140萬台
，2030年達到530萬台。2016年度家用燃料電池售價PEFC（固體高分子型）和SOFC（固體氧化物型）標準機分別為113萬日元和135萬日元，其價格已比上市之初下降了一半以上，但仍為普通家庭難以接受。為減輕家用燃料電池終端用戶的經濟負擔，PEFC標準機價格到2019年下降為80萬日元
，SOFC標準機價格到2021年下降為100萬日元
，投資回收年限縮短為7至8年。此外，推廣和運用工業級的氫能熱電聯產機組更可極大地提高能源利用效率，推進綠色節能建築的普及。

供給側主要指製氫、儲運環節
，其戰略重點是建立國際氫能供給鏈、可再生能源製氫供給鏈
，國內區域供給鏈，以最終形成零碳氫燃料的供給體係。從供給側來說主要解決兩大問題：一是如何清潔高效製備氫；二是如何實現氫的低成本儲運。因此，供給側戰略目標就是以降低製氫和儲氫成本為中心，開發安全、穩定、高效、清潔的氫能製備和儲運技術。氫能來源無非是兩條路徑，一是海外進口
，二是國內生產。

congribenzhengfudejibenzhanlvelaikan
，yinshoubentuziranziyuanbingfuxianzhi

，ribengengqingxiangyuyouxiankaolvconghaiwaijinkouqingneng。yinci，ribenqingnengshehuifazhanzhanlvemubiaoshouxianbujujianlihaiwaiqingnenggonggeilian。yifangmianshiweilekongzhiqingnengyuanchengben，daguimojinkoudichengbendeqingranliaokedadakuodahefengfuribenguoneilingtanqingranliaodeshichanggonggei
，lingyifangmianhaikebaozhengguoneishiyonglingpaifangdeqingranliao。

海外零碳製氫方式主要選擇以下兩種：

1、是在可再生能源稟賦條件較好
、發電成本較低的國家和地區采用水電解製氫。

建立國際氫能供給鏈最大的難點就是儲運。目前氫能儲運的方法主要有：高壓、液化、管道、有機氫化物，吸氫合金等。但若從海外大規模進口氫燃料，日本則優先考慮兩種方式：

2、是將氫氣直接轉換為液體，與液化天然氣方法相同
，用零下253度的超低溫將氫氣冷卻液化。目前日本正在與澳大利亞合作，共同開發液化氫產業供給鏈。由川崎重工、岩穀產業和電源開發等公司在澳大利亞試開采褐煤，在當地製備
、冷卻液化，再通過船舶海運至日本。

3
、是利用甲基環已烷儲氫，即利用基於甲苯與甲基環己烷可逆反應的儲氫技術。日本千代田化工建設、三菱商事
、三井物產、日本郵船四家公司聯合成立了“新一代氫能源產業鏈技術研究會”，2020年將利用甲基環已烷儲氫從文萊海運至川崎，年供給規模將達到210噸。與此同時，積極開發直接利用氨、甲烷等能源載體，以實現低成本、高效率的氫製備和儲運。

國guo內nei生sheng產chan則ze側ce重zhong利li用yong可ke再zai生sheng能neng源yuan電dian力li製zhi備bei。近jin年nian來lai，隨sui著zhe可ke再zai生sheng能neng源yuan固gu定ding價jia格ge收shou購gou製zhi度du的de推tui廣guang，日ri本ben可ke再zai生sheng能neng源yuan裝zhuang機ji容rong量liang快kuai速su增zeng長chang
，但dan可ke再zai生sheng能neng源yuan發fa電dian具ju有you分fen散san性xing和he間jian歇xie性xing及ji其qi調tiao控kong難nan的de特te征zheng，對dui其qi大da量liang並bing網wang運yun行xing帶dai來lai了le很hen大da挑tiao戰zhan，因yin電dian網wang容rong量liang有you限xian或huo火huo電dian調tiao峰feng能neng力li不bu足zu而er產chan生sheng的de“棄風”、“棄光”現象普遍存在。為此
，日本將重點利用電轉氣技術（P2G）擴大可再生能源的利用和普及。P2G技術以氫為媒介打破傳統電力係統和天然氣係統之間的壁壘，利用風力發電、光伏發電等剩餘電力電解水生成氫，然後提供給現有的燃氣管道網絡

，或者利用電力、水及大氣中的CO2
，通過甲烷化反應製造甲烷提供燃氣
，從而促進了“氣網—電網”的深度融合。日本現已著手在福島建立世界最大規模的可再生能源製氫示範基地
，並在2020年東京奧運會期間為奧運場館、奧運村和奧運交通工具等提供氫能源保障。

綜上所述，推廣和普及氫能源市場，低成本製氫
、供給鏈完善

、規模化利用三個條件缺一不可。家用燃料電池
、燃ran料liao電dian池chi汽qi車che是shi構gou建jian氫qing能neng社she會hui的de基ji礎chu，零ling碳tan製zhi氫qing是shi構gou建jian氫qing能neng社she會hui的de關guan鍵jian

，而er實shi現xian大da規gui模mo氫qing燃ran料liao發fa電dian則ze是shi氫qing能neng社she會hui真zhen正zheng形xing成cheng的de標biao誌zhi。因yin此ci，到dao2030年日本至多能初步形成氫能社會雛形，因為30萬噸氫燃料若全部用於發電，隻相當於一台核電機組的裝機容量，與燃氣火電相比每年僅減排二氧化碳210萬噸。隻有到2050年日本才能真正意義上邁入氫能社會。但要實現這一氫能革命目標

，當前仍麵臨著技術、成本、體製以及基礎設施配套等諸多瓶頸問題。