據日本共同社4月4日報道，岸田文雄首相當天在首相官邸召開(kāi)的會(huì )議上稱(chēng)，為擴大氫能導入，將于5月末修改氫能基本戰略，同時(shí)還強調了加快投資建設國際供應鏈的必要性。

日本氫能發(fā)展主要集中在氫的生產(chǎn)、運輸(儲藏)和應用方面。從目前的情況看，其氫能的來(lái)源主要還是從天然氣、石油、煤炭等化石能源加工過(guò)程中的副產(chǎn)品獲得，電解氫只占4%。氫的儲藏和運輸主要有液態(tài)氫、有機氫化物和氨三個(gè)方法，達到使用部門(mén)后，先經(jīng)過(guò)氣化或脫氫的步驟，產(chǎn)生氫氣供利用。

日本制定的氫能發(fā)展主要路徑包括三個(gè): (1)從海外化石燃料利用碳捕獲和儲存(CCS)技術(shù)或可再生能源電解實(shí)現低成本零排放制氫;(2)加強進(jìn)口和國內氫運輸、分配基礎設施建設;(3)促進(jìn)氫在汽車(chē)、家庭熱電聯(lián)供和發(fā)電等各個(gè)部門(mén)的大量應用。

(一)日本“基本氫能戰略”的主要內容

2017年12月26日，日本公布了“基本氫能戰略”，意在創(chuàng )造一個(gè)“氫能社會(huì )”。該戰略的主要目的是實(shí)現氫能與其他燃料的成本平價(jià)，建設加氫站，替代燃油汽車(chē)(包括卡車(chē)和叉車(chē))及天然氣及煤炭發(fā)電，發(fā)展家庭熱電聯(lián)供燃料電池系統。鑒于日本的資源狀況，日本政府還將重點(diǎn)推進(jìn)可大量生產(chǎn)、運輸氫的全球性供應鏈建設?；練淠軕鹇赃€設定了2020、2030、2050及以后的具體發(fā)展目標。

這一戰略顯得雄心勃勃，但最終的成功取決于氫能成本、競爭力及無(wú)碳氫燃料的獲得性，目前在日本國內外進(jìn)行的諸多跨部門(mén)氫能試點(diǎn)項目的成敗顯得尤為重要。在這些試點(diǎn)中起步較早的燃料電池汽車(chē)和家用熱電聯(lián)產(chǎn)項目已經(jīng)初見(jiàn)成效，增強了日本氫能發(fā)展的信心。

(二)燃料電池汽車(chē)

燃料電池從19世紀初就已存在，1966年美國通用公司生產(chǎn)出了全球第一個(gè)燃料電池汽車(chē)，速度可以達到70英里/小時(shí)，行駛里程150英里。但由于成本太高，又缺乏加氫設施，這輛車(chē)僅用于通用汽車(chē)的燃料電池展示和博物館展覽。日本在1973年石油危機后就成立了“氫能源協(xié)會(huì )”，以大學(xué)研究人員為中心開(kāi)展氫能源技術(shù)研發(fā)。1981年，日本通產(chǎn)省在“月光計劃”(節能技術(shù)長(cháng)期研究計劃)中，啟動(dòng)了燃料電池的開(kāi)發(fā)。20世紀90年代，豐田、日產(chǎn)和本田等汽車(chē)制造商也開(kāi)始了燃料電池車(chē)研發(fā)。1993年，由“新能源和產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機構”(NEDO) 牽頭，設立了為期10年的“氫能源系統技術(shù)研究開(kāi)發(fā)”綜合項目，由國家科研機構和民間會(huì )社共同參與，涉及氫氣生產(chǎn)、儲運和利用等全過(guò)程。

2002-2010財政年度，日本經(jīng)濟、貿易和產(chǎn)業(yè)省資助了“燃料電池系統示范研究”項目，涵蓋“燃料電池車(chē)的示范研究”和“氫基礎設施示范研究”兩個(gè)主題。研究?jì)热莅淠苌a(chǎn)基礎數據收集、燃料電池車(chē)性能、環(huán)境特征、能源效率和安全性等方面，并與其它部門(mén)共享這些數據。項目分兩個(gè)階段實(shí)施，2002-2005財年是第一階段，2006-2010是第二階段。日本汽車(chē)研究所、日本工程促進(jìn)會(huì )、日本石油能源中心、日本天然氣協(xié)會(huì )先后主持了這兩個(gè)階段的研究，豐田、本田、三菱、尼桑等日本主要汽車(chē)制造商都拿出自己的主要燃料電池車(chē)型加入了研發(fā)。同時(shí)，日本各地有15個(gè)加氫站也參與其中。

這些項目的實(shí)施對日本燃料電池汽車(chē)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。2014年12月豐田推出了Mirai車(chē)型，2016年3月本田推出Clarity車(chē)型，它們的實(shí)際駕駛距離都超過(guò)500公里，成為全球燃料電池汽車(chē)的主打產(chǎn)品之一，目前正在向公共汽車(chē)、重型卡車(chē)和叉車(chē)等領(lǐng)域拓展。2018年日本全國的燃料電池汽車(chē)為2500輛，加氫站100個(gè)。

(三)家用熱電聯(lián)供

ENE-FARM是日本氫能在居民住宅中應用的嘗試，通過(guò)將氫氣注入燃料電池中發(fā)電，同時(shí)用發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的熱能來(lái)供應暖氣和熱水，形成微型熱電聯(lián)供系統。目前主要有固體高分子型燃料電池(PEFC)和固體氧化物型燃料電池(SOFC)兩種類(lèi)型，生產(chǎn)700瓦和1000瓦發(fā)電量的產(chǎn)品，能夠滿(mǎn)足部分電力需求和全部的熱水需求。早在1992年日本就開(kāi)始了針對燃料電池的質(zhì)子交換膜進(jìn)行基礎研發(fā)，探索氫能在住宅中的應用。2001年開(kāi)始進(jìn)行小規模固體高分子型燃料電池(PEFC)的研發(fā)和示范，2009年，固體高分子型燃料電池(PEFC)熱電聯(lián)供系統正式上市銷(xiāo)售，2011年固體氧化物型燃料電池(SOFC)熱電聯(lián)產(chǎn)系統也上市銷(xiāo)售。

由于技術(shù)的不斷改進(jìn)，自上市以來(lái)，SOFC和PEFC的價(jià)格分別下跌了約43%和70%。然而，要實(shí)現設定的數百萬(wàn)的安裝目標，還需要進(jìn)一步降低成本。日本計劃到2020年，將PEFC系統的零售成本降至80萬(wàn)日元，將SOFC系統的零售成本降至100萬(wàn)日元，累計安裝達到140萬(wàn)臺。

(四)發(fā)電及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應用

日本的三菱、日立電力系統公司和川崎重工業(yè)公司都在研究氫的直接燃燒以及與天然氣共同燃燒發(fā)電技術(shù)。在煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)中混入50%以上氫能的渦輪機也逐步進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)。日本政府預測，在未來(lái)的幾十年里，發(fā)電將成為氫能源增長(cháng)的最大驅動(dòng)因素，占氫消耗量的64%左右。目前，利用氫能進(jìn)行大規模發(fā)電的技術(shù)仍在研究之中，最主要的是解決成本問(wèn)題。日本政府的目標是到2030年將氫燃料的價(jià)格降低到17美分/千瓦時(shí)，2050年降為12美分/千瓦時(shí)，這樣才能與天然氣發(fā)電進(jìn)行競爭。

日本當前工業(yè)所消耗的幾乎所有氫都是化工和鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程的副產(chǎn)品排放出來(lái)的，最大的氫來(lái)源是燒堿工業(yè)，為加氫站和其他工廠(chǎng)提供高氫能。但由于燒堿生產(chǎn)正在轉向能源效率更高的不排放氫的氣體擴散電極法，因此未來(lái)氫的供應不能依賴(lài)燒堿業(yè)。近年來(lái)日本更加注重新的氫能生產(chǎn)技術(shù)，特別是能夠實(shí)現無(wú)碳排放的氫能生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)行包括電解制氫等新技術(shù)的試驗。雖然工業(yè)需求不會(huì )推動(dòng)日本的氫能經(jīng)濟發(fā)展，但它將從無(wú)碳排放的所謂綠色氫能的制造成本降低中受益，因為一旦這些綠色氫變得更便宜，產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域就可以通過(guò)改用綠色氫能來(lái)減少排放。

(五)氫能社區試點(diǎn)

日本氫能社會(huì )的實(shí)現還需要與“智能社區”相結合，利用數字技術(shù)、信息和通信技術(shù)以及與可再生能源的融合來(lái)提高社區服務(wù)的質(zhì)量，同時(shí)降低成本和資源消耗，促進(jìn)經(jīng)濟增長(cháng)。2011年福島核事故以后，為應對未來(lái)核能可能減少的前景，日本開(kāi)始資助北九州、橫濱、豐田、京阪科學(xué)城和福島等地進(jìn)行氫能社區建設試點(diǎn)項目。

北九州氫能社區是世界上第一個(gè)氫能社區示范項目，其目的是測試從附近一家鋼鐵廠(chǎng)向住宅、商業(yè)和公共設施供應副產(chǎn)品氫的情況。主要內容包括(1)使用管道供應氫;(2)燃料電池在多個(gè)應用程序中的可操作性測試;(3)燃料電池驅動(dòng)車(chē)輛、小型叉車(chē)和自行車(chē)等運行;(4)從燃料電池汽車(chē)(FCVs)向家庭供電;(5)智能社區電力共享等5個(gè)方面。北九州氫能社區示范項目于2014年結束，后續項目將繼續進(jìn)行，主要是進(jìn)一步降低氫能成本。

2016年?yáng)|京市政府推出了針對2020年?yáng)|京奧運會(huì )和殘奧會(huì )的“氫社會(huì )”計劃，到2020年將加氫站增加到35個(gè)，運行6000輛燃料電池汽車(chē)，舉辦一屆清潔的奧運會(huì )。他們認為，1964年?yáng)|京奧運會(huì )留下了新干線(xiàn)高速列車(chē)系統作為遺產(chǎn)，2020年的東京奧運會(huì )將留下一個(gè)氫能社會(huì )作為它的遺產(chǎn)。

氫氣社區還可以產(chǎn)生社會(huì )和經(jīng)濟的“溢出效應”，應對諸如經(jīng)濟高速增長(cháng)時(shí)期建造的城市基礎設施的老化、區域工業(yè)衰退、出生率下降和人口老齡化等日本城鄉發(fā)展遇到的各種挑戰。氫能社區的建設，可以通過(guò)氫能的生產(chǎn)和消費等產(chǎn)業(yè)鏈的帶動(dòng)，推動(dòng)氫能基礎設施建設，創(chuàng )造新的產(chǎn)業(yè)和就業(yè)機會(huì )，振興區域經(jīng)濟。