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日本氫能產業發展現狀與啟示

作者:中國儲能網新聞中心 來源:能源發展與政策 發布時間:2019-12-15 瀏覽:
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12月8日,第13屆中日節能環保綜合論壇在東京舉行。兩國政府、機構和知名企業代表等800多人圍繞氫能等多個領域展開充分交流,雙方共簽署了包括氫能源在內的多個領域26個合作項目。

國發能研院、綠能智庫了解到,日本氫能產業具有先發優勢,經過多年發展,相關領域的進展受到廣泛關注,一些經驗對我國高質量發展氫能產業具有較好的借鑒意義。

頂層設計推動氫能產業發展

日本政府層面一直高度重視氫能產業發展,如表1所示,近年來陸續提出明確的氫能戰略和發展路線圖。

表1 近年來日本政府氫能戰略與路線圖

2013年,日本政府推出的《日本再復興戰略》,把發展氫能源提升為國策。2014年,在第四期《能源基本計劃》中,日本政府將氫能源定位為與電力和熱能并列的核心二次能源,并提出建設“氫能社會”的愿景。同年,日本對外公布《氫能/燃料電池戰略發展路線圖》中,詳細描述了氫能源研發推廣的三大階段以及每個階段的戰略目標。

2017年,日本政府發布了《氫能源基本戰略》,為全球首例。戰略提出了2050年愿景和2030年行動計劃,在氫的供應和氫能利用方面提出詳細的目標。

表2 日本《氫能源基本戰略》目標

同時,日本政府也在氫能產業發展中給予必要的資金扶持。在研發方面,僅2010年-2015年間,日本政府向日本新能源產業的技術綜合開發機構(NEDO)投入資金達529.8億日元,2017年日本經產省對包括燃料電池、加氫站、氫能供應鏈3個方向的研發補貼共計129億日元。

應用推廣補貼政策方面,據了解,日本對購買燃料電池車的消費者提供的購車補貼約占購車款的30%,加氫站也可獲得一定的建設和運營補貼。另據相關統計,2017年全年日本政府為氫能和燃料電池提供的資金總額超過390億日元補貼。

國發能研院、綠能智庫認為,國家層面明確氫能源戰略定位、配合推出氫能產業戰略方向和目標,并不斷更新發布實現戰略目標的路線圖,都對氫能產業前期培育和健康發展具有重要的指引作用。

產官學融合催生發展動力

日本政府有專門的氫能主管部門,即經濟產業省節能與新能源部新能源系統課氫與燃料電池戰略室。2013年,日本經濟產業省還成立了由行業、研究機構和政府各界代表廣泛參與的氫能與燃料電池戰略協會,開展氫能源政策、技術和發展方向等的研究。

研發方面,日本政府通過向官方新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)投入專項科研經費來支持氫和燃料電池的技術開發工作。NEDO根據專業評估將相當的科研經費撥付企業并委托進行相應項目的研究。這些措施使政府資金得到有效利用,有利于解決產業發展前期研發資金短缺的問題,并有力促進產學研結合。

除了官方機構支持外,日本氫能產業還通過成立專項專業協會來促進產業技術的提升、標準工作的完善和商業化的開展,并成為產官學溝通互動的渠道,促進了重大政策和規劃的科學性與有效性。

燃料電池商業化促進委員會(FCCJ),成立于2001年,致力于民營企業參與研究和討論燃料電池實際應用和推廣,目前共有113家企業和機構加入。該協會負責向日本政府提出政策建議、進行專業調查研究并充分為成員搭建信息平臺。2002年起參與審查與氫燃料電池技術發展有關的問題并提供技術發展路線圖的提議,并提議對燃料電池和氫基礎設施進行監管改革。

氫供給利用技術協會(HySUT)成立于2016年,目前成員包括44家公司和2個團體。該協會專注在氫能源的供給和利用領域,保障日本氫能源的穩定安全供給。日常工作中,該協會通過參與NEDO項目從事加氫站相關技術開發,通過ISO/TC197國際標準化組織氫能技術委員會參與國際標準協調和國際標準化工作,通過需求調研和安全性研究支持商用加氫站充裝站并提高其可靠性。

為解決加氫站建設投入巨大而營收不能獨立的短板,擴大加氫站普及范圍,2018年2月由多家企業發起成立日本加氫站網絡合同會社(JHyM),目前參與企業23家,包括氫燃料電池汽車廠商、基礎設施商和金融機構,協作推進加氫站建設和高效運營,促進加氫站業務獨立運營,致力于推進形成氫燃料電池汽車和加氫站的良性循環的商業模式。

JHyM的業務期設定為10年,把到2022年3月建設80座加氫站作為一期目標。配合日本政府,完成日本加氫站的戰略性布局;同時降低成本,促進加氫站的高效運營。

國發能研院、綠能智庫認為,官方、機構、企業發揮各自優勢并充分互動,對解決氫能產業發展中的重大問題至關重要。

為降低加氫站和氫燃料電池汽車成本,2017年6月,日本內閣通過了相關事項,提出“氫氣和燃料電池汽車相關法律法規在公開場合探討”,8月開始專項會議公開討論,總務省、厚生勞動省、經濟產業省和國土交通省等主管政府部門和機構、企業等專家廣泛參與,推動法律法規的科學調整。

多元化應用技術為氫能發展奠定基礎

作為產業健康發展的突破口,日本大力發展氫能多種利用的研究和市場推廣,在氫燃料電池汽車、民用氫燃料電池和氫能分布式發電等領域取得了技術優勢,并在一些領域形成了一定規模,為構建可持續發展的氫能經濟奠定了基礎。

交通領域,日本選擇了氫燃料電池乘用車市場,經過多年發展,豐田MIRAI和本田CLARITY在技術上已保持領先。截止2019年9月,日本國內合計售出3492輛。加氫站建設也領先全球,目前商業化應用的加氫站總數達109座,基本構建起關東、中部、關西和九州幾個聚集區。

圖1 日本加氫站分布圖(來源:HySUT)

表3 日本加氫站與氫燃料電池汽車(FCV)數量分布

(數據來源:HySUT)

家用燃料電池項目(ENE-FRAM)從2009年開始,目前共累計推廣約29萬套,每套設備售價下降明顯,從2009年超過300萬日元降低到2018年不足100萬日元,政府補貼也從140萬日元下降到6萬日元。該系統采用熱電聯產模式,固體高分子型燃料電池(PEFC)綜合效率高達97%,700W功率可基本滿足一般家庭60%-90%的用電,還可滿足熱水等需求。

圖2 日本家用燃料電池銷售數量及價格

(數據來源:METI)

在氫能發電技術方面,日本成功開發1MW級氫燃燒發電技術,氫混燒率可從0%-100%,并在2018年率先投運了100%氫燃燒城市熱電聯產項目。同時,日本也開發了500MW級燃氣輪機火力發電站氫混燒技術,已實現氫混燒率在20%以下時的穩定燃燒發電。這些技術對未來擴大氫能利用和逐步取代燃煤電廠基荷電源具有重要意義。

日本氫能產業發展所取得的經驗和成果值得我們認真研究和借鑒,同時,一些教訓也需要關注。相比乘用車市場,氫燃料電池技術更適合商用車、船舶和機車等特殊交通領域;而家庭燃料電池系統總成本高,原料供應不便,國內可考慮更多可行的清潔能源技術。

國發能研院、綠能智庫認為,日本氫能產業很多經驗和技術值得我們充分借鑒和學習,與日本在氫能領域展開多方面合作也非常重要。但我國氫能產業應堅持研究開發自主可控的核心技術體系,并結合國內資源稟賦與能源戰略明確氫能國家相關頂層設計,加強氫能制、儲、運、加注和利用等多領域的研究利用,找準符合自身特點的抓手和突破口,推進氫能產業健康穩步的發展。

關鍵字:氫能

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