氫能被視為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础?019年1—3月,韓國、歐盟和日本陸續(xù)發(fā)布了氫能領(lǐng)域的最新規(guī)劃。
韓國政府出臺《氫能經(jīng)濟發(fā)展路線圖》
2019年1月,韓國政府發(fā)布《氫能經(jīng)濟發(fā)展路線圖》,希望以氫燃料電池汽車和燃料電池為核心,把韓國打造成世界最高水平的氫能經(jīng)濟領(lǐng)先國家,到2040年創(chuàng)造出43萬億韓元的年附加值和42萬個就業(yè)崗位。為實現(xiàn)上述目標,韓國政府將重點在氫燃料電池汽車,加氫站,氫能發(fā)電,氫氣生產(chǎn)、存儲和運輸,安全監(jiān)管等方面采取措施。
韓國政府認為,發(fā)展氫能經(jīng)濟能夠減少溫室氣體和細顆粒物排放,幫助實現(xiàn)能源多元化,降低海外能源依存度;能夠在交通運輸領(lǐng)域(汽車和船舶制造)和能源領(lǐng)域(氫能發(fā)電)創(chuàng)造新市場和新產(chǎn)業(yè);氫氣生產(chǎn)、存儲、運輸、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能夠帶動其他相關(guān)產(chǎn)業(yè),培育一批中小企業(yè)和骨干企業(yè),成為國家未來增長引擎。
因此,2018年8月韓國政府將“氫能產(chǎn)業(yè)”確定為三大創(chuàng)新增長戰(zhàn)略投資領(lǐng)域之一。9月,韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部成立氫能經(jīng)濟推進委員會,并著手制定《氫能經(jīng)濟發(fā)展路線圖》(以下簡稱《路線圖》)。2019年1月,經(jīng)過跨部門協(xié)商,文在寅總統(tǒng)正式發(fā)布該《路線圖》,宣布韓國將大力發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè),引領(lǐng)全球氫能市場發(fā)展。
《路線圖》的愿景是以氫燃料電池汽車和燃料電池為核心,將韓國打造成世界最高水平的氫能經(jīng)濟領(lǐng)先國家。具體來說:到2040年,使韓國氫燃料電池汽車和燃料電池的國際市場占有率達到世界第一;使韓國從化石燃料資源匱乏國家轉(zhuǎn)型為清潔氫能源產(chǎn)出國。韓國政府提出,如果該路線圖順利落實,到2040年可創(chuàng)造出43萬億韓元的年附加值和42萬個就業(yè)崗位,氫能產(chǎn)業(yè)有望成為創(chuàng)新增長的重要動力。《路線圖》主要涉及氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展五大領(lǐng)域。
(一)氫燃料電池移動出行
目標:到2040年,累計生產(chǎn)620萬輛氫燃料電池汽車,建成1200座加氫站。
(1)到2040年,使氫燃料電池汽車累計產(chǎn)量達到620萬輛。
其中,290萬輛面向韓國國內(nèi)市場,330萬輛用于出口,包括氫燃料電池轎車、氫燃料電池巴士、氫燃料電池出租車、氫燃料電池卡車。
在氫燃料電池轎車方面,目前韓國的累計產(chǎn)量為1800輛,政府計劃到2022年將累計產(chǎn)量提升至8.1萬輛,其中6.5萬輛面向韓國國內(nèi)市場,1.6萬輛用于出口,并使膜電極組件、氣體擴散層等主要零部件的國產(chǎn)化率達到100%。到2025年,建成年產(chǎn)量達10萬輛的生產(chǎn)體系,屆時氫燃料電池轎車售價有望降至目前的一半,即3000萬韓元(約合人民幣19萬元)左右,基本與燃油車價格持平。
在氫燃料電池巴士方面,韓國計劃2019年在7個主要城市推廣35輛氫燃料電池巴士,到2022年增至2000輛,到2040年進一步增至4萬輛。在氫燃料電池出租車方面,將于2019年在首爾地區(qū)進行試運行,到2021年推廣至主要大城市,力爭到2040年達到8萬輛。
在氫燃料電池卡車方面,將于2020年啟動研發(fā)及測試,到2021年推廣至垃圾回收車、清掃車、灑水車等公共領(lǐng)域,其后逐步擴大至物流等商業(yè)領(lǐng)域,力爭到2040年達到3萬輛。
(2)到2040年,建成1200座加氫站。
目前,韓國共有14座加氫站,計劃到2022年增至310座,到2040年進一步增至1200座。為此,韓國政府將:在加氫站取得經(jīng)濟效益前為其提供設(shè)備安裝補貼,并考慮新設(shè)加氫站運行補貼,為加氫站的設(shè)立和發(fā)展提供財政支持;將加強與SPC集團合作,將現(xiàn)有的液化石油氣(LPG)加氣站和壓縮天然氣(CNG)加氣站轉(zhuǎn)換為可加氫氣的融復合加氣站;將放寬選址、距離等方面的限制,允許在城市中心區(qū)和公共辦公區(qū)等主要城市中心地帶建設(shè)加氫站;制定司機自助加氫方案;充分利用“監(jiān)管沙盒”制度,放寬管制以積極吸引民間資本參與氫能產(chǎn)業(yè)投資。
(二)氫能發(fā)電
目標:到2040年,普及發(fā)電用、家庭用和建筑用氫燃料電池裝置。
(1)到2040年,普及發(fā)電用氫燃料電池裝置,使其總發(fā)電量達到15吉瓦(相當于韓國2018年全年發(fā)電總量的7%~8%)。具體為:2019年上半年,根據(jù)可再生能源證書(RenewableEnergyCertificates,RECs,又稱為綠色標簽、可交易再生能源證書,是一種可以在市場上交易的能源商品,代表著使用清潔能源發(fā)電對環(huán)境的價值。它借用市場機制對使用者進行補貼,鼓勵綠色能源應(yīng)用)制度中規(guī)定的標準,新設(shè)氫燃料電池發(fā)電專用補貼,確保投資的穩(wěn)定性;到2022年韓國國內(nèi)氫燃料電池總發(fā)電量應(yīng)達到1吉瓦,實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟;到2025年氫燃料電池發(fā)電裝置安裝費用應(yīng)下降65%,發(fā)電價格應(yīng)下降50%,與中小型液化天然氣裝置發(fā)電價格持平。
(2)到2040年,普及家庭用及建筑用氫燃料電池發(fā)電裝置,使其總發(fā)電量達到2.1吉瓦。韓國政府還考慮,強制要求公共機構(gòu)和新商業(yè)建筑安裝氫燃料電池發(fā)電裝置。
(3)開發(fā)用于大規(guī)模發(fā)電的氫燃氣輪機技術(shù),力爭2030年后通過驗證并啟動商業(yè)化。
(三)氫氣生產(chǎn)
目標:到2040年,使氫氣年供應(yīng)量達到526萬噸,每公斤價格降至3000韓元(約合人民幣17.7元)。
(1)氫能經(jīng)濟發(fā)展早期將以“副產(chǎn)氫”和“氫提取”為主要方式制備氫氣。“副產(chǎn)氫”是指在石油化工等工業(yè)生產(chǎn)過程中收集并利用作為附屬產(chǎn)品的氫氣,其年產(chǎn)量可達5萬噸,相當于25萬輛氫燃料電池汽車的年度用氫量。對此,韓國要擴建相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施。“氫提取”是指在天然氣供應(yīng)鏈上建設(shè)大規(guī)模的基地型氫氣生產(chǎn)基地,在有需求的地區(qū)建設(shè)中小規(guī)模的氫氣生產(chǎn)基地。對此,韓國要實現(xiàn)氫氣提取裝置的國產(chǎn)化并提高提取效率,包括采用生物質(zhì)等多種氫提取方式。
(2)建立海外生產(chǎn)基地,穩(wěn)定氫氣生產(chǎn)、進口和供需。
(四)氫氣存儲和運輸
目標:構(gòu)建穩(wěn)定且經(jīng)濟可行的氫氣流通體系。
(1)通過多樣化存儲方法(如高壓氣體、液體、固體),提高儲氫效率。
(2)放寬對高壓氣體存儲的相關(guān)規(guī)制,開發(fā)液化或液體儲氫新技術(shù),使其具有極高的安全性且經(jīng)濟可行。
(3)隨著氫氣需求的增長,加大對管式拖車及輸氫管道的利用。通過使用輕型高壓氣態(tài)氫氣管式拖車降低運輸成本,并建設(shè)連接整個國家的氫氣運輸管道。
(五)安全保障
目標:構(gòu)建全流程安全管理體系,營造氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)。
(1)確保氫能經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。主要措施包括:在氫能生產(chǎn)、存儲、運輸、使用的全過程構(gòu)建切實有效的安全管理體系,提高國民信賴度;制定氫能安全管理專門法令;按照國際標準制定及修訂加氫站安全標準;設(shè)立氫能安全評估中心;設(shè)立氫能安全體驗館,向國民推廣普及氫能安全指南及正確的安全信息。
(2)提高氫能技術(shù)競爭力并培養(yǎng)核心人才。主要措施包括:制定相關(guān)部門共同執(zhí)行的氫能發(fā)展技術(shù)路線圖;培養(yǎng)氫能安全管理和核心技術(shù)開發(fā)專業(yè)人才;2030—2040年間,提議15項以上氫能相關(guān)國際標準,并積極參與國際標準化活動。
(3)完善支撐氫能經(jīng)濟發(fā)展的法律基礎(chǔ)。對此,韓國將于2019年制定《氫能經(jīng)濟法》,為促進氫能經(jīng)濟發(fā)展奠定法律基礎(chǔ)。
(4)培育氫能中小企業(yè)和中型企業(yè)。對此,政府將支持氫能技術(shù)開發(fā),增加相關(guān)設(shè)備投資與維護費用支持。
(5)構(gòu)建促進氫能經(jīng)濟發(fā)展的跨部門推進體系。主要措施包括:組建國務(wù)總理主持的“氫能經(jīng)濟促進委員會”;成立氫能經(jīng)濟專業(yè)振興機構(gòu)。
歐洲FCH-JU發(fā)布《歐洲氫能路線圖》
2019年2月,歐洲燃料電池和氫能聯(lián)合組織(FCH-JU)發(fā)布《歐洲氫能路線圖:歐洲能源轉(zhuǎn)型的可持續(xù)發(fā)展路徑》報告,指出歐洲已經(jīng)踏上向脫碳能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的道路,大規(guī)模發(fā)展氫能將帶來巨大的經(jīng)濟社會和環(huán)境效益,是歐盟實現(xiàn)脫碳目標的必由之路。報告提出了歐洲發(fā)展氫能的路線圖,明確了歐洲在氫燃料電池汽車、氫能發(fā)電、家庭和建筑物用氫、工業(yè)制氫方面的具體目標,并為實現(xiàn)所設(shè)目標提供了8項戰(zhàn)略性建議。
(一)歐洲必須發(fā)展氫能的三大原因
首先,氫能是工業(yè)、交通運輸和建筑等特定行業(yè)部門大規(guī)模脫碳的最佳選擇,甚至可能是唯一選擇。
(1)目前歐洲建有龐大的天然氣網(wǎng)絡(luò)為工業(yè)、家庭供暖和發(fā)電提供服務(wù),氫能將對這一網(wǎng)絡(luò)脫碳發(fā)揮重要作用。生產(chǎn)商無需進行大幅升級換代就可以將氫氣加入現(xiàn)有天然氣網(wǎng)絡(luò)進行配送,甚至可以直接輸送純氫氣,或者用氫氣和二氧化碳生產(chǎn)的合成天然氣替代天然氣。使用基于氫燃料電池的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(該裝置是分布式發(fā)電裝置,安裝在用戶端進行發(fā)電,在產(chǎn)電的同時也副產(chǎn)熱能,滿足家庭用熱需求)可以提高天然氣供暖系統(tǒng)的能效。
(2)在交通運輸領(lǐng)域,氫氣是卡車、公共汽車、船舶、火車、大型轎車以及商用車輛最具前景的脫碳手段。氫燃料電池比充電電池和內(nèi)燃機消耗的原材料少很多;加氫基礎(chǔ)設(shè)施具有顯著優(yōu)勢,例如在城市和公路沿途修建加氫站所需的空間僅占快速充電站的1/10;氫氣供給具有很大的靈活性,而大規(guī)模的快速充電基礎(chǔ)設(shè)施需要大幅改造電網(wǎng)。
(3)工業(yè)部門可以燃燒氫氣供熱,而且在多種工藝過程中可將氫氣當作原料使用,既可以直接使用,也可以與二氧化碳混和成為合成燃料。
其次,氫能可實現(xiàn)跨部門、時間和地點靈活轉(zhuǎn)移能源,在向可再生能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用。
氫能是實現(xiàn)終端用能耦合的唯一大規(guī)模技術(shù),利用可再生能源發(fā)電制氫,可靈活存儲,并分配至終端用能部門滿足能源需求;電網(wǎng)融合高比例可再生能源將加大短期和長期供需不平衡,氫能發(fā)電啟動快且靈活度高,對調(diào)節(jié)用電峰荷極其有利,是確保電網(wǎng)彈性的關(guān)鍵技術(shù);通過管道、船舶和卡車中長距離運輸氫氣,可將低成本可再生能源地區(qū)與需求中心連接起來,且成本遠低于輸電線路。
第三,向氫能轉(zhuǎn)型符合用戶偏好,而且具有便利性。
這一點很關(guān)鍵,因為不符合用戶偏好的其它低碳能源選項已經(jīng)被證明很難被用戶接受。在交通運輸領(lǐng)域,氫能汽車的續(xù)航里程和燃料補給速度都與內(nèi)燃機汽車相當。在電力領(lǐng)域,能源企業(yè)可以利用現(xiàn)有管道將氫氣直接或合成甲烷混合到天然氣網(wǎng)絡(luò)中。
(二)歐洲實現(xiàn)氫能潛力的路線圖
報告指出,如果歐盟從現(xiàn)在開始雄心勃勃地大力發(fā)展氫能,那么將帶來巨大的社會經(jīng)濟和環(huán)境效益:到2050年,歐洲氫能發(fā)電總量能夠達到2250太瓦時,占歐盟能源需求總量的1/4;氫能生產(chǎn)及相關(guān)設(shè)備的產(chǎn)值將達到8200億歐元(2030年預計為1300億歐元);整個氫能行業(yè)可提供540萬個高技能就業(yè)崗位(2030年預計為100萬個);歐盟碳排放量將減少約5.6億噸,公路交通相關(guān)氮氧化物排放將減少15%。
具體指標包括:
(1)在交通運輸領(lǐng)域中:到2030年,氫燃料電池乘用車將達到370萬輛,占乘用車總量的1/22;氫燃料電池輕型商業(yè)運輸車將達到50萬輛,占輕型商業(yè)運輸車總量的1/12;氫燃料電池卡車和公共汽車將達到4.5萬輛;使用氫燃料電池火車可替代約570列柴油火車。
(2)在建筑物中:到2030年,氫氣可替代7%的天然氣,相當于提供30太瓦時氫電;到2040年,氫氣可替代32%的天然氣,相當于提供120太瓦時氫電;到2040年,部署250萬臺氫燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置,可節(jié)省電網(wǎng)電量15太瓦時。屆時,除供電外,氫能還能滿足所有商用建筑以及1100萬個家庭的供暖需求。
(3)在工業(yè)部門中,到2030年,1/3的氫氣生產(chǎn)都可以實現(xiàn)超低碳,但仍需經(jīng)過大規(guī)模可行性驗證。
(4)在電力系統(tǒng)中,到2030年,將種類繁多的可再生能源發(fā)電轉(zhuǎn)型為主要依靠氫能發(fā)電,并進行大規(guī)模氫能發(fā)電示范。
(三)政策建議
鑒于歐盟能源轉(zhuǎn)型需求和發(fā)展氫能的益處,為確保歐洲氫能發(fā)展順利推進,報告就歐洲地區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)各利益相關(guān)方(政策制定者、產(chǎn)業(yè)界和投資者等)提出8項戰(zhàn)略性建議:
(1)政策制定者和產(chǎn)業(yè)界應(yīng)聯(lián)合為所有行業(yè)和社會部門制定清晰、長期、明確和現(xiàn)實的整體性脫碳路徑。既包括為終端應(yīng)用設(shè)定目標(例如車輛排放目標或建筑脫碳目標),又包括能源生產(chǎn)和分配所必需的基礎(chǔ)設(shè)施。此外,還應(yīng)為相關(guān)行業(yè)提供可靠的長期指導,以為產(chǎn)品開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相關(guān)投資指明方向。
(2)歐洲產(chǎn)業(yè)界應(yīng)投資氫能和燃料電池技術(shù),以保持競爭力,并抓住新機遇。首先,應(yīng)從長遠角度看待氫能和脫碳問題,并建立縱向和橫向合作聯(lián)盟來克服重重障礙。其次,產(chǎn)業(yè)界應(yīng)與政策制定者密切配合,發(fā)展歐盟強大的內(nèi)部市場和價值鏈。第三,產(chǎn)業(yè)界應(yīng)與亞洲(如中國、日本和韓國)快速發(fā)展的氫能和燃料電池市場參與者建立產(chǎn)業(yè)合作關(guān)系,以對沖市場風險。
(3)政策制定者和天然氣企業(yè)應(yīng)著手實施天然氣網(wǎng)絡(luò)脫碳工作。應(yīng)對天然氣網(wǎng)絡(luò)中的可再生能源占比設(shè)定有約束力的目標,或使用其它手段對超低碳制氫提供支持,如差價合約、上網(wǎng)電價、投資支持等。
(4)在電力系統(tǒng)中,政策制定者應(yīng)鼓勵使用水電解制氫以平衡電網(wǎng)供需。例如,類似于在常規(guī)電力市場中使用上網(wǎng)電價措施,應(yīng)該采用靈活的氫氣生產(chǎn)等手段代替碳排放平衡機制。政策制定者和產(chǎn)業(yè)界應(yīng)開發(fā)歐洲分布式電轉(zhuǎn)氣市場,顯著降低生產(chǎn)成本,同時創(chuàng)建耦合終端用能部門穩(wěn)定電價并應(yīng)對季節(jié)性失衡,以讓電提高可再生能源在電力系統(tǒng)中的比例。此外,利益相關(guān)方應(yīng)制定季節(jié)性和長期儲能框架。
(5)在交通運輸領(lǐng)域,政策制定者應(yīng)制定明確可信的路線圖和零排放交通政策,并匹配相應(yīng)資金和擔保機制促進加氫基礎(chǔ)設(shè)施投資。覆蓋整個歐盟的基本路線圖能夠為汽車公司及其供應(yīng)商帶來信心,提高氫燃料電池汽車產(chǎn)量,從而顯著降低成本并擴大消費者的選擇空間。產(chǎn)業(yè)界應(yīng)投資產(chǎn)品研發(fā),并在最適合的領(lǐng)域進行廣泛部署,如研發(fā)氫燃料電池卡車、公共汽車、貨車。政策制定者應(yīng)提供激勵措施促進氫能投資,如公共采購燃料電池公交車等。
(6)在工業(yè)部門,利益相關(guān)方應(yīng)著手啟動從“灰色制氫”轉(zhuǎn)向低碳制氫,并進一步通過擴展新的氫能用途來取代化石燃料。政策制定者應(yīng)確保將無碳排放制氫納入可再生能源目標,并在氫能所有主要用途中設(shè)定低碳排放目標。這一轉(zhuǎn)型能使制氫技術(shù)取得規(guī)模和成本方面的飛躍式進步,使氫能不僅對產(chǎn)業(yè)界,也對所有其它部門都能產(chǎn)生更大的吸引力。
(7)產(chǎn)業(yè)界應(yīng)將水電解制氫技術(shù)提升至商業(yè)化水平,以實現(xiàn)大規(guī)模超低碳制氫,并證明碳捕獲與封存技術(shù)有助于在未來十年內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)超低碳強度的氫氣。在天然氣網(wǎng)絡(luò)中使用無碳氫的目標或差異合同/上網(wǎng)電價目標能夠激勵投資者對水電解制氫行業(yè)進行投資,因此水電解制氫和為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的分布式解決方案應(yīng)得到充分鼓勵。另外,利益相關(guān)方還應(yīng)對結(jié)合碳捕集合封存技術(shù)的制氫設(shè)施進行大規(guī)模示范。
(8)產(chǎn)業(yè)界和政策制定者應(yīng)繼續(xù)聯(lián)合制定更多更詳細的氫能和燃料電池應(yīng)用發(fā)展計劃,并為經(jīng)過成功驗證的技術(shù)制定規(guī)模化應(yīng)用方案。例如,在近期氫能火車取得成功的基礎(chǔ)上,全歐洲應(yīng)開始替換柴油火車。在航運方面,政策制定者應(yīng)在國際海事組織規(guī)定的任務(wù)指標外,為港口、河流和湖泊設(shè)立氫能脫碳目標。
日本政府公布《氫能利用進度表》
日本是最重視氫能利用的國家,提出要在全球率先實現(xiàn)“氫社會”,以擺脫能源困境,確保能源安全。繼2017年12月出臺《氫能基本戰(zhàn)略》后,日本政府又于2019年3月公布《氫能利用進度表》,旨在明確至2030年日本應(yīng)用氫能的關(guān)鍵目標。主要包括:到2025年,使氫燃料電池汽車價格降至與混合動力汽車持平;到2030年,建成900座加氫站,實現(xiàn)氫能發(fā)電商業(yè)化,并持續(xù)降低氫氣供應(yīng)成本,使其不高于傳統(tǒng)能源。
自使用化石能源以來,能源資源幾乎為零的日本始終處于極其被動的境地,氫能產(chǎn)業(yè)的美好前景使日本看到了根本擺脫這一困境的曙光,甚至期待未來能占據(jù)該產(chǎn)業(yè)鏈頂端,成為能源出口國。2017年12月,日本發(fā)布《氫能基本戰(zhàn)略》,提出率先在全球?qū)崿F(xiàn)“氫社會”。為實現(xiàn)這一目標,2019年3月,日本政府匯總并公布了旨在活用氫能的進度表,旨在為普及氫能應(yīng)用提供助力。該進度表主要從氫能應(yīng)用、氫能供應(yīng)和全球化氫能社會三大維度展開。
(一)氫能應(yīng)用
目標:到2025年,全面普及氫能交通,并進一步擴大氫能在發(fā)電、工業(yè)和家庭中的應(yīng)用。
首先,在交通運輸領(lǐng)域:
(1)氫燃料電池汽車。日本交通運輸行業(yè)的二氧化碳排放量約占全國總排放量的20%,其中汽車(轎車、貨車等)占85%。因此,要降低交通運輸行業(yè)的二氧化碳排放量,就要降低從轎車到卡車、公共汽車等大型汽車的二氧化碳排放量。較之蓄電池,氫能的單位重量及單位體積的能量密度較大,因此在大型或遠距離運輸時,氫燃料電池汽車比純電動汽車更具優(yōu)勢。為此,日本提出:
在氫燃料電池轎車方面,到2025年其年產(chǎn)量應(yīng)達到20萬臺,到2030年應(yīng)達到80萬臺。要縮小氫燃料電車轎車與混合動力轎車的價格差,到2025年使二者價格相當。要降低氫燃料電池轎車主要要素的成本,到2025年使氫燃料電池系統(tǒng)的價格由目前的2萬日元/千瓦降至0.5萬日元/千瓦(當前日元對人民幣匯率:1日元約合0.06元人民幣),使儲氫系統(tǒng)的價格由目前的70萬日元降至30萬日元。
在氫燃料電池公共汽車方面,計劃2020年達到100臺,2030年達到1200臺。另外,2020—2025年間要實現(xiàn)氫燃料電池公交車價格減半,由目前的1.05億日元降至5250萬日元,到2030年要開發(fā)出氫燃料電池無人駕駛公交車。
在氫燃料電池卡車方面,日本廠商已著手開展小型卡車實證研究。對于大型卡車,要進行近距離(200公里左右,高壓氣罐)、遠距離(500公里左右,液氫罐)運輸相關(guān)氫燃料電池技術(shù)開發(fā),并于2020年制定具體方案。
(2)加氫站。加氫站是普及氫燃料電池汽車的重要一環(huán)。日本自2013年起著手完善商用加氫站,并于2018年成立了日本加氫站網(wǎng)絡(luò)公司(JHyM)。截至2018年底,日本共設(shè)立了100座商用加氫站。到2025年,日本計劃設(shè)立320座加氫站,到2030年進一步增至900座。2025—2030年間還計劃設(shè)立無人運營加氫站。另外,到2025年,加氫站建設(shè)及運行費用應(yīng)大幅下降,其中建設(shè)費應(yīng)由目前的3.5億日元降至2億日元,運行費應(yīng)由目前的3400萬日元/年降至1500萬日元/年;相關(guān)設(shè)備成本也應(yīng)大幅下降,其中氫壓縮機應(yīng)由目前的0.9億日元降至0.5億日元,蓄壓器應(yīng)由目前的0.5億日元降至0.1億日元。
其次,在電力領(lǐng)域:
日本電力行業(yè)的二氧化碳排放量占全國總排放量的40%,未來要轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥稍偕茉礊橹髁﹄娫吹哪茉聪到y(tǒng)。除天然氣等火力發(fā)電方式外,利用氫能發(fā)電的成本較低,二氧化碳排放量較低,是一種極具潛力的清潔能源。日本計劃到2030年實現(xiàn)氫能發(fā)電的商業(yè)化。
其中,氫燃料電池發(fā)電技術(shù)是氫能發(fā)電領(lǐng)域最重要的技術(shù)之一,具有發(fā)電效率高、體積小、余熱可有效利用等優(yōu)點。氫燃料電池發(fā)電是小規(guī)模分布式發(fā)電,不僅可實現(xiàn)與大型火力發(fā)電廠同等水平的發(fā)電效率,還不需要大規(guī)模投資。
在商業(yè)和工業(yè)用氫燃料電池發(fā)電領(lǐng)域,2017年日本廠商已正式將固體氧化物型氫燃料電池(SOFC)投入市場。到2025年,結(jié)合余熱利用技術(shù),實現(xiàn)電網(wǎng)平價(是指一種電力技術(shù)使其發(fā)電成本與現(xiàn)有電力成本持平的能力)。其中,低壓發(fā)電的設(shè)備資本性支出應(yīng)降至50萬日元/千瓦,發(fā)電成本應(yīng)降至25日元/千瓦時;高壓發(fā)電的設(shè)備資本性支出應(yīng)降至30萬日元/千瓦,發(fā)電成本應(yīng)降至17日元/千瓦時。另外,還要提高固體燃料電池的發(fā)電效率和耐久性。到2025年,發(fā)電效率要超過55%,未來則要超過65%,耐久性則要由目前的9萬小時增至2025年的13萬小時。
在家用氫燃料電池發(fā)電領(lǐng)域,早在2009年日本就已將家用燃料電池裝置投入市場,領(lǐng)先世界。截至2019年1月底,已普及27.4萬臺。到2030年,日本則計劃達到530萬臺。同時,到2020年要將固體高分子型氫燃料電池(PEFC)價格降至80萬日元,將固體氧化物型氫燃料電池(SOFC)價格降至100萬日元。
第三,工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域:
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,氫氣經(jīng)常作為副產(chǎn)物生成,這些副產(chǎn)物可以回收后作為原料使用,該方法有望在未來的氫能供應(yīng)鏈中成為氫能供應(yīng)來源。另外,在工業(yè)生產(chǎn)過程中利用氫能能夠減少二氧化碳排放。因此,未來日本將從供應(yīng)氫能和利用氫能兩大維度出發(fā),研究工業(yè)生產(chǎn)使用氫能對二氧化碳減排的重要影響,并對生產(chǎn)過程中不排放二氧化碳的氫能應(yīng)用及供應(yīng)潛力開展調(diào)查。
(二)氫能供應(yīng)
目標:加快研發(fā),以技術(shù)迎接未來氫能社會。具體為:到2030年,使氫氣價格降至30日元/標方,未來應(yīng)進一步降至20日元/標方,確保其價格不高于傳統(tǒng)能源。
當前,氫氣制備主要通過兩種方式:一是通過煤、天然氣等化石能源制氫(如煤氣化制氫);二是通過風能、太陽能等可再生能源電力制氫(如水電解制氫)。
在化石能源制氫方面,為到2030年使氫氣供給成本降至30日元/標方,基于日本與澳大利亞合作的褐煤制氫項目,日本計劃2020—2025年間實現(xiàn)以下基礎(chǔ)技術(shù)目標:在制造環(huán)節(jié),降低褐煤氣化的制氫成本,由數(shù)百日元/標方降至12日元/標方;在存儲和運輸環(huán)節(jié),提高氫氣液化效率,由13.6千瓦時/千克降至6千瓦時/千克,增大液氫罐容積,由數(shù)千日元/立方米降至5萬日元/立方米;在碳捕集與封存環(huán)節(jié),降低二氧化碳分離回收相關(guān)技術(shù)成本,由4200日元/噸降至2000日元/噸。
在可再生能源制氫方面,日本相關(guān)技術(shù)要達到世界最高水準。其中,到2030年,水電解制氫裝置成本要由目前的20萬日元/千瓦降至5萬日元/千瓦,耗能量要由目前的5千瓦時/標方降至4.3千瓦時/標方。另外,還要開發(fā)新技術(shù),提高水電解裝置的效率及耐久性,并以福島氫能源研究站為示范區(qū)進行實證。
(三)全球化氫能社會
目標:以日本為主導開展國際合作,實現(xiàn)全球化氫能社會。
日本《氫能基本戰(zhàn)略》中就將“國際化”設(shè)為重要舉措之一,提出日本要構(gòu)建從氫氣制造到存儲、運輸和利用的全供應(yīng)鏈技術(shù),并將其打包推向全世界;在國際氫能經(jīng)濟和燃料電池伙伴計劃等政府層面的國際框架中,積極宣傳日本的措施;引領(lǐng)國際標準制定。
為此,日本于2018年10月發(fā)布《東京宣言》,提出要協(xié)調(diào)各國的氫能發(fā)展舉措及標準制定;共享有關(guān)氫能安全性及供應(yīng)鏈的信息,推動國際共同研發(fā);調(diào)查氫能應(yīng)用潛力,減少二氧化碳及其他污染物質(zhì)的排放;開展普及教育,推廣活動,提高公眾對氫能的接受度。后續(xù)舉措將包括:比較美國、德國、法國等國的氫能發(fā)展規(guī)劃及重點舉措;共享日本氫能供應(yīng)鏈實證成果,讓澳大利亞等資源豐富的國家參與其中;利用2020年日本將舉辦奧運會、殘奧會,2025年將舉辦大阪世博會等契機,宣傳最先進的氫能技術(shù);開展創(chuàng)新型技術(shù)研發(fā)。