鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：2253次 | 2022年07月14日
日本"氫能社會(huì)"發(fā)展戰(zhàn)略和現(xiàn)狀梳理
日本政府在《能源基本計(jì)劃》中將氫能源定位為和電力和熱能并列的核心二次能源，并提出建設(shè)"氫能社會(huì)"的愿景，希望通過氫燃料動(dòng)力鋰電池實(shí)現(xiàn)氫能在家庭、工業(yè)、交通甚至全社會(huì)領(lǐng)域的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)真正的能源安全以及能源獨(dú)立。
在氫能專題系列（一）《未來能源主角：氫能發(fā)展歷程和產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂怼分?，我們詳?xì)探索了氫能源被譽(yù)為"最終能源"的原因、性質(zhì)、發(fā)展進(jìn)程以及產(chǎn)業(yè)鏈情況。
作為專題系列的第二篇，本文將關(guān)注世界氫能發(fā)展的領(lǐng)頭羊——日本，探討日本建設(shè)"氫能社會(huì)"的歷史進(jìn)程、發(fā)展戰(zhàn)略、發(fā)展現(xiàn)狀以及現(xiàn)實(shí)意義。
一、歷史進(jìn)程
1973年十月，第四次中東戰(zhàn)爭導(dǎo)致第一次石油。世界各國強(qiáng)烈感受到能源安全對(duì)國家乃至世界經(jīng)濟(jì)政治以及社會(huì)生活的重要性。同年，日本成立"氫能源協(xié)會(huì)"，以大學(xué)研究人員為中心開展氫能源技術(shù)研發(fā)。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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1981年，日本啟動(dòng)了燃料動(dòng)力鋰電池的開發(fā)。相比于美國13年前（即1968年）就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了氫能源技術(shù)的應(yīng)用（將強(qiáng)堿性燃料動(dòng)力鋰電池應(yīng)用于阿波羅號(hào)宇宙飛船上），日本在氫能源技術(shù)利用的起步階段落后了一大截。
1990年代，豐田、日產(chǎn)和本田汽車制造商啟動(dòng)燃料動(dòng)力鋰電池車的開發(fā)，同時(shí)三洋電機(jī)、松下電器和東芝公司也啟動(dòng)了家庭燃料動(dòng)力鋰電池的開發(fā)。燃料動(dòng)力鋰電池車和家用燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)展至今，也成為了日本市場應(yīng)用最廣泛，世界范圍內(nèi)技術(shù)最領(lǐng)先的產(chǎn)品。
資料來源：《國際石油經(jīng)濟(jì)》
談到日本的氫能源發(fā)展，就不能不提NEDO機(jī)構(gòu)。NEDO，全稱TheNewEnergyandIndustrialTechnologyDevelopmentOrganization，名為日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)，是日本最大的公立研究開發(fā)管理機(jī)構(gòu)，承擔(dān)著日本的一部分經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)行政業(yè)務(wù)，重要目標(biāo)是負(fù)責(zé)解決能源和環(huán)境問題以及促進(jìn)科技產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化。
日本政府對(duì)氫和燃料動(dòng)力鋰電池的技術(shù)開發(fā)支持重要以向NEDO投入專項(xiàng)科研經(jīng)費(fèi)為主。據(jù)悉，2010年至2015年間，NEDO共接受政府投入高達(dá)529.8億日元。
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NEDO對(duì)燃料動(dòng)力鋰電池的研究從1981年開始，重要包括磷酸燃料動(dòng)力鋰電池（PAFC）、固體氧化物燃料動(dòng)力鋰電池（SOFC）和固體高分子燃料動(dòng)力鋰電池（PEFC）。除燃料動(dòng)力鋰電池之外，NEDO還進(jìn)行氫能源利用相關(guān)的技術(shù)開發(fā)，并以東京、名古屋、大阪和福岡為中心，在2015年建成約100座加氫站。此外，NEDO也對(duì)氫發(fā)電技術(shù)以及制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫等和氫全產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的新技術(shù)進(jìn)行研究和開發(fā)。
二、發(fā)展戰(zhàn)略
1、國家戰(zhàn)略
日本重要的國家戰(zhàn)略有《日本再復(fù)興戰(zhàn)略》、《能源基本計(jì)劃》和《氫能/燃料動(dòng)力鋰電池戰(zhàn)略發(fā)展路線圖》。
2013年，安倍政府推出的《日本再復(fù)興戰(zhàn)略》，把發(fā)展氫能源提升為國策，并啟動(dòng)加氫站建設(shè)的前期工作。在第4次《能源基本計(jì)劃》中，日本政府將氫能源定位為和電力和熱能并列的核心二次能源，并提出建設(shè)"氫能社會(huì)"的愿景。
2014年，在日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易產(chǎn)業(yè)省成立的氫能/燃料動(dòng)力鋰電池戰(zhàn)略協(xié)會(huì)對(duì)外公布的《氫能/燃料動(dòng)力鋰電池戰(zhàn)略發(fā)展路線圖》中，詳細(xì)描述了氫能源研發(fā)推廣的三大階段以及每個(gè)階段的戰(zhàn)略目標(biāo)：
第一階段是從當(dāng)前到2025年，快速擴(kuò)大氫能的使用范圍；
第二階段是2020年中期—2030年底，全面引入氫發(fā)電和建立大規(guī)模氫能供應(yīng)系統(tǒng)；
第三階段從2040年開始，確立零二氧化碳的供氫系統(tǒng)。
此外，日本政府為促進(jìn)燃料動(dòng)力鋰電池的普及使用，對(duì)燃料動(dòng)力鋰電池車購買、家庭用燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)以及加氫站建設(shè)均進(jìn)行補(bǔ)貼。截至2014年十二月，日本政府共計(jì)為家庭用燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)以及燃料動(dòng)力鋰電池補(bǔ)貼投入766.9億日元。
2.公司戰(zhàn)略
除了政府之外，日本公司對(duì)燃料動(dòng)力鋰電池的建設(shè)也十分積極。
2015年十月十五日豐田汽車對(duì)外公布《豐田環(huán)境挑戰(zhàn)2050》。豐田計(jì)劃，于2020年以后，豐田燃料動(dòng)力鋰電池車(FCV)在全球的年銷量達(dá)到3萬輛以上；在燃料動(dòng)力鋰電池大巴(FCB)方面，于2016年內(nèi)以東京為中心引進(jìn)FCB，為2020年東京奧運(yùn)會(huì)及殘奧會(huì)預(yù)備100多輛FCB；此外，2050年全球新車平均行駛過程中CO2排放量和2010年相比，削減90%。
三、發(fā)展現(xiàn)狀
目前，日本的燃料動(dòng)力鋰電池在商業(yè)化應(yīng)用方面世界領(lǐng)先，重要有家庭用燃料動(dòng)力鋰電池?zé)犭娐?lián)供固定電站、業(yè)務(wù)用/產(chǎn)業(yè)用燃料動(dòng)力鋰電池以及燃料動(dòng)力鋰電池車。
1.家用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)ENE-FARM
日本家用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)ENE-FARM是一種燃料動(dòng)力鋰電池在家庭中高效利用的能源系統(tǒng)。它通用天然氣重整制取氫氣，再將氫氣注入燃料動(dòng)力鋰電池中發(fā)電，同時(shí)用發(fā)電時(shí)出現(xiàn)的熱能來供應(yīng)暖氣和熱水，整體能源效率可達(dá)90%。
和傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)相比，ENE-FARM可以將大型熱力發(fā)電廠很難利用的廢熱有效的加以利用，從而大幅度的提高能源利用效率；和可再生能源（太陽能、風(fēng)能等）發(fā)電系統(tǒng)相比，ENE-FARM不受天氣限制，可在任意時(shí)間發(fā)電。此外，ENE-FARM安裝在家里，不依賴現(xiàn)有電網(wǎng)，可在大規(guī)模停電時(shí)應(yīng)急使用，并且?guī)缀鯖]有輸電損失。
日本家用燃料動(dòng)力鋰電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)（ENE-FARM）制造商重要有愛信精機(jī)、松下、東芝三家。三家公司產(chǎn)品發(fā)電效率均可達(dá)40%，總效率高達(dá)90%以上，耐用時(shí)間超過8萬小時(shí)，啟動(dòng)時(shí)間只需1-2分鐘，可按需求并網(wǎng)使用。據(jù)悉，用戶使用ENE-FARM系統(tǒng)每年可節(jié)省的照明和取暖費(fèi)用約6萬元。
在銷量方面，2014年ENE-FARM全球銷量11萬套，售價(jià)149萬日元（大約8.7萬人民幣）。2017年五月，ENE-FARM全球銷量突破20萬套。對(duì)此，日本政府提出在2030年之前實(shí)現(xiàn)約相當(dāng)于日本一成家庭的530萬套的銷售目標(biāo)。
2.業(yè)務(wù)用/產(chǎn)業(yè)用燃料動(dòng)力鋰電池
業(yè)務(wù)用/產(chǎn)業(yè)用燃料動(dòng)力鋰電池和家庭用燃料動(dòng)力鋰電池工作原理相似，都是通過在燃料動(dòng)力鋰電池中氫氣和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電，不同的是業(yè)務(wù)用燃料動(dòng)力鋰電池更多的是將城市煤氣作為燃料制取氫氣。
業(yè)務(wù)用燃料動(dòng)力鋰電池的輸出功率從幾千瓦到幾兆瓦都有，通常使用的燃料動(dòng)力鋰電池種類有磷酸燃料動(dòng)力鋰電池（PAFC）、熔融碳酸鹽電池（MCFC）、固體氧化物燃料動(dòng)力鋰電池（SOFC）等。
3.燃料動(dòng)力鋰電池車
日本燃料動(dòng)力鋰電池車商業(yè)化較為成功的重要有豐田和本田兩家廠商。
豐田FCV燃料動(dòng)力鋰電池4座商業(yè)車MIRAI于2014年十二月在日本上市。該車百公里加速時(shí)間約為10秒，最大續(xù)航里程超過482英里（約700公里），補(bǔ)充氫燃料3分鐘。2015年產(chǎn)700輛，2016年產(chǎn)2000輛，預(yù)計(jì)2020年達(dá)年產(chǎn)3萬輛。豐田計(jì)劃在2025年前讓燃料動(dòng)力鋰電池車售價(jià)降至約2萬美元。
豐田FCV燃料動(dòng)力鋰電池車MIRAI
本田FCV燃料動(dòng)力鋰電池5座商業(yè)車Clarity于2016年三月在日本上市，其最大功率為100kW(136PS)，最大續(xù)航里程將達(dá)到700公里，補(bǔ)充氫燃料僅需3分鐘。
本田FCV燃料動(dòng)力鋰電池車Clarity
氫燃料動(dòng)力鋰電池車相比傳統(tǒng)汽車來講，價(jià)格較貴。日本政府為促進(jìn)氫能源的普及，對(duì)每位購買燃料動(dòng)力鋰電池車的消費(fèi)者供應(yīng)補(bǔ)貼。就2016年的市場情況來看，豐田的Mirai車售價(jià)670萬日元/輛，補(bǔ)貼202萬日元/輛；本田ClarityFuelCell車售價(jià)709萬日元/輛，補(bǔ)貼208萬日元/輛。
在銷量和加氫站建設(shè)方面，2016年，日本氫燃料動(dòng)力鋰電池車銷量1000輛，已建成100座加氫站。2026年，政府計(jì)劃完成200萬輛氫燃料動(dòng)力鋰電池車的銷售目標(biāo)以及1000座加氫站的建設(shè)目標(biāo)。
四、現(xiàn)實(shí)意義
在《未來能源主角：氫能發(fā)展歷程和產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂怼分?，我們從氫能生命周期的角度分析出氫能的特點(diǎn)：
（1）來源廣，不受地域限制；
（2）是非常優(yōu)秀的儲(chǔ)能介質(zhì)；
（3）對(duì)大氣污染小，甚至可做到零污染；
（4）用途廣泛，既可用于發(fā)電發(fā)熱，還可用于大中規(guī)模儲(chǔ)能以及交通燃料。
無論是電力、燃油還是氫能，都是由自然界中的一次能源轉(zhuǎn)化而來的二次能源。它們作為能夠使能源在社會(huì)生活中以商品的形式輸送以及應(yīng)用的載體，其配置比重深刻的影響著能源應(yīng)用結(jié)構(gòu)，同時(shí)也和本國的能源分布、獲取方式、地域人口等特點(diǎn)密不可分。
日本作為一次能源極度匱乏的國家，既不具備大規(guī)模修建光伏風(fēng)電水電的條件，在福島事故后，核能的推進(jìn)也是阻力重重，這種能源重要依賴于進(jìn)口的現(xiàn)狀使得其能源安全問題以及地緣政治的風(fēng)險(xiǎn)一直備受關(guān)注。而日本人口密度大、地域面積小，對(duì)氫能的運(yùn)輸以及加氫站的建設(shè)都比較有利。
因此，日本政府在《能源基本計(jì)劃》中將氫能源定位為和電力和熱能并列的核心二次能源，并提出建設(shè)"氫能社會(huì)"的愿景，希望通過氫燃料動(dòng)力鋰電池實(shí)現(xiàn)氫能在家庭、工業(yè)、交通甚至全社會(huì)領(lǐng)域的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)真正的能源安全以及能源獨(dú)立。
作者丨張歡歡
