最近,日本自然能源財(cái)團(tuán)發(fā)布了一份報(bào)告《Re-examining Japan?s Hydrogen Strategy》(以下簡(jiǎn)稱“報(bào)告”),對(duì)日本的氫能發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行了反思。
2017年,日本是全球首家制定氫能戰(zhàn)略的國(guó)家。然而五年后,日本的表現(xiàn)遠(yuǎn)低于其當(dāng)初設(shè)定的主要增長(zhǎng)目標(biāo)。報(bào)告認(rèn)為,日本氫能戰(zhàn)略優(yōu)先考慮化石燃料衍生的灰色和藍(lán)色氫氣,忽略了綠色氫,并且忽視了可再生能源的發(fā)展。
中國(guó)工程院院士干勇告訴記者,這份報(bào)告的反思比較中肯。日本氫能戰(zhàn)略發(fā)展受阻是多方面因素綜合的結(jié)果,綠氫發(fā)展滯后是重要因素,還有其他的阻力也不能忽視。
干勇指出,總體上,我國(guó)的氫能發(fā)展與日本沒有太大區(qū)別,但在具體方向及應(yīng)用上有所不同,尤其是對(duì)于綠氫的發(fā)展與應(yīng)用,我國(guó)比日本更加重視。
北京格睿能源科技有限公司董事長(zhǎng)、總經(jīng)理,北京科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師徐曉明認(rèn)為,日本是氫能規(guī)劃的先行者,從日本的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn),對(duì)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展有很好的借鑒意義。
01 日本的反思
2014年,日本政府發(fā)布了氫和燃料電池戰(zhàn)略路線圖,2016年該路線圖被修訂。很顯然,日本的氫能計(jì)劃比其他國(guó)家都早。然而,報(bào)告認(rèn)為,日本的氫能計(jì)劃與2050年邁向碳中和的全球目標(biāo)是否匹配,還需要進(jìn)一步評(píng)估。
2020年10月,日本官方宣布將在2050年實(shí)現(xiàn)碳中和。2021年4月,日本公布了2030年的溫室氣體排放量、排放目標(biāo)。2021年10月,日本制定的第六個(gè)戰(zhàn)略能源計(jì)劃指出:日本將致力于“通過實(shí)現(xiàn)氫社會(huì)實(shí)現(xiàn)碳中和”,將“根據(jù)氫在時(shí)代中的作用,修訂基本氫戰(zhàn)略”。
報(bào)告認(rèn)為,盡管日本是較早制定氫能戰(zhàn)略的國(guó)家,在這種戰(zhàn)略基礎(chǔ)上建立了一個(gè)較大規(guī)模的供應(yīng)鏈,但氫能戰(zhàn)略沒有基于零碳社會(huì)制定,這導(dǎo)致日本的綠氫生產(chǎn)落后于歐洲、中國(guó)及其他國(guó)家。這種滯后,源于日本優(yōu)先注重灰氫、藍(lán)氫的發(fā)展,然而,大量進(jìn)口的灰氫、藍(lán)氫對(duì)于降低碳排放并沒有幫助。
另一方面,日本的氫能戰(zhàn)略對(duì)可再生能源重視不夠。歐洲在綠氫方面取得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),重視可再生能源是一個(gè)重要原因,預(yù)計(jì)未來(lái)歐洲電力的70%來(lái)自于可再生能源,到2030年,歐洲的能源成本將不及日本的一半。
報(bào)告認(rèn)為,日本氫能戰(zhàn)略的主要問題表現(xiàn)在三個(gè)方面:一是應(yīng)用場(chǎng)景;二是重視灰氫、藍(lán)氫;三是國(guó)內(nèi)綠氫生產(chǎn)滯后。
應(yīng)用場(chǎng)景上,報(bào)告指出,缺乏零碳手段的領(lǐng)域應(yīng)該優(yōu)先采用氫能,可以采用其他高效和經(jīng)濟(jì)方法減少碳排放的領(lǐng)域則不應(yīng)該采用氫能,例如,可直接使用再生能源的領(lǐng)域或者熱泵,這些領(lǐng)域都不應(yīng)該采用氫能。
還有一個(gè)重要場(chǎng)景不適合氫能,那就是乘用車,在這個(gè)領(lǐng)域,電動(dòng)汽車與混動(dòng)汽車有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。日本的氫能戰(zhàn)略把燃料電池乘用車作為焦點(diǎn)之一,盡管后來(lái)的路線圖有所修改,但燃料電池乘用車仍然扮演核心角色。
報(bào)告認(rèn)為,2017年的氫能戰(zhàn)略更像是一個(gè)燃料電池戰(zhàn)略,核心內(nèi)容是促進(jìn)住宅燃料電池系統(tǒng),燃料電池汽車(FCV),并強(qiáng)調(diào)加氫站建設(shè)。盡管氫能戰(zhàn)略中提及在氫能在發(fā)電和工業(yè)部門的應(yīng)用,但是,80%應(yīng)用場(chǎng)景是FCs和FCVs。
報(bào)告指出,氫能的應(yīng)用范圍很廣,除了燃料電池之外,煉鋼、合成甲烷、可再生能源等領(lǐng)域都可以高效應(yīng)用。
數(shù)據(jù)顯示,2012-2021年,日本每年用于氫能的預(yù)算為400億-700億日元,10年間花費(fèi)超過4600億日元,2012年-2016年,F(xiàn)C、FCV和氫氣站的預(yù)算特別高,此后,日本氫能預(yù)算中約有50%也是用于FC、FCV和氫氣站,總體上,10年間,70%的預(yù)算費(fèi)用花在了FC、FCV和氫氣站上。
日本政府曾設(shè)定了2030年500萬(wàn)個(gè)燃料電池用戶的目標(biāo),盡管有大量預(yù)算支持,但實(shí)際銷售依然低迷,2017年以來(lái),每年僅售出4000-5000個(gè)單位,截止2021年總共售出43.3萬(wàn)個(gè)單位,照此趨勢(shì),2030年大約有90萬(wàn)個(gè)用戶,不足目標(biāo)的1/5。
FCV的情況也很糟糕,原計(jì)劃到2030年用戶達(dá)到8萬(wàn)個(gè),自從2014年推出后,每年的銷量約為500-1500輛,截止2020年總數(shù)為5170輛,照此趨勢(shì),2030年也超不過2萬(wàn)輛,大約是目標(biāo)的1/4。
日本預(yù)計(jì)到2030年的氫氣需求將達(dá)到300萬(wàn)噸,目前,石油加工氫氣用量為200萬(wàn)噸,這意味著需求增加了100萬(wàn)噸。屆時(shí),大約20萬(wàn)噸氫氣可滿足80萬(wàn)輛FCV的使用。
日本最大的電力公司JERA正在推進(jìn)氫與天然氣共燃的發(fā)電項(xiàng)目,2023年開始測(cè)試,但氫與氨用于發(fā)電是值得懷疑的,最大的問題是氫、氨與煤的燃燒速度的兼容性。盡管氫與氨在燃燒過程中不產(chǎn)生CO2,但從化石燃料制造成氫與氨會(huì)產(chǎn)生CO2,這抵消了它的清潔優(yōu)勢(shì)。
報(bào)告在問題總結(jié)中提到,與美國(guó)、中國(guó)、英國(guó)等國(guó)家的氫能戰(zhàn)略和政策相比,日本氫能戰(zhàn)略的最大問題是政府為灰色和藍(lán)色的氫氣提供資助。
02 日本氫能戰(zhàn)略與中國(guó)的區(qū)別
記者多次參加行業(yè)會(huì)議,有專家在演講中提到,人類的發(fā)展與能源變革息息相關(guān),從木材到煤炭,再進(jìn)一步升級(jí)到石油,伴隨著能源方式變化,工業(yè)發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)新的時(shí)代。石油是不可再生能源,并且有大量的碳排放。氫能以清潔、高效等優(yōu)良特性被許多專家看好,被看成未來(lái)能源的主要載體?;谶@樣的認(rèn)識(shí),日本在全球率先制定了國(guó)家級(jí)的氫能戰(zhàn)略。
徐曉明告訴記者,日本的氫能戰(zhàn)略目標(biāo)是構(gòu)建全球“氫能社會(huì)”,力求在全球范圍內(nèi)打造日本主導(dǎo)的氫能產(chǎn)業(yè)鏈。眾所周知,日本能源極度依賴海外進(jìn)口,加上日本政府對(duì)外宣布力爭(zhēng)在2050年實(shí)現(xiàn)碳中和。這迫使日本加快尋求安全替代能源的辦法,氫能試點(diǎn)不斷鋪開,氫能社會(huì)戰(zhàn)略也應(yīng)運(yùn)而生。
我國(guó)是全球最大的能源消費(fèi)國(guó),但資源稟賦相對(duì)較差,石油、天然氣等能源短缺,對(duì)外依存度較高。從能源結(jié)構(gòu)來(lái)看,我國(guó)過度依賴煤炭,能源困境顯而易見,需要一種高效清潔的替代能源進(jìn)行突破。
徐曉明告訴記者,雖然都重視氫能,但中日兩國(guó)的條件有很大差別。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。中國(guó)煤炭產(chǎn)量高,資源優(yōu)勢(shì)十分豐厚,日?;さ裙I(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量“灰氫”,數(shù)量十分龐大。
“日本氫能發(fā)展最大的問題是角色定位問題,日本把自己定位于氫能源的配套應(yīng)用商,而不是生產(chǎn)者。” 徐曉明說(shuō)。
氫能戰(zhàn)略的順利實(shí)現(xiàn)需要解決兩個(gè)問題,一是氫氣的生產(chǎn),二是氫能源的配套建設(shè)。雖然日本起步早,但是遲遲未實(shí)現(xiàn)“綠氫”生產(chǎn)的技術(shù)突破,在氫能戰(zhàn)略的實(shí)施過程中將大部分投入用于氫能的配套設(shè)施建設(shè)和燃料電池的研發(fā)上。
在這種角色定位的思考下,日本優(yōu)先考慮“灰氫”的應(yīng)用,“綠氫”的生產(chǎn)大幅落后歐洲和中國(guó)。徐曉明說(shuō):“如果未來(lái)氫能源能夠取代石油,那么綠氫技術(shù)必須取得突破,不能長(zhǎng)期靠化石原料制氫,化石能源燃燒制氫的過程必然會(huì)造成能量的損耗,一味地依靠‘灰氫’絕不是氫能源發(fā)展的長(zhǎng)久之計(jì)。”
徐曉明強(qiáng)調(diào),日本前期4600億日元的預(yù)算中,70%被用于燃料電池乘用車、加氫基礎(chǔ)設(shè)施和住宅燃料電池等方面,其氫能戰(zhàn)略也導(dǎo)致豐田、本田等日本汽車企業(yè)不愿將發(fā)展方向轉(zhuǎn)為新能源動(dòng)力電池,如果轉(zhuǎn)向則意味著前期投入的氫能源配套設(shè)施的建設(shè)將毫無(wú)用武之地。
我國(guó)從實(shí)際情況出發(fā),在汽車領(lǐng)域注重從商用入手發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè),與日本注重乘用車有著天壤之別。干勇院士告訴記者,在汽車領(lǐng)域能用電池的別用氫能,而在重卡等領(lǐng)域可以考慮氫能,一輛公交車的電池將近3噸,重卡運(yùn)輸通常是跑長(zhǎng)途,如果用電池就太重了。
干勇院士還告訴記者,我國(guó)不僅注重氫能的應(yīng)用,對(duì)綠氫生產(chǎn)也極為重視,海上、陸地風(fēng)電制氫,太陽(yáng)能光伏制氫等都擁有自己的核心技術(shù),并且有一定的規(guī)模。日本氫能發(fā)展與中國(guó)還有一個(gè)很大的不同,日本在氫能戰(zhàn)略實(shí)施過程中,某些阻力難以克服,而我國(guó)氫能發(fā)展是全國(guó)一盤棋,局部利益服從全國(guó)大局,比如,風(fēng)光電對(duì)電網(wǎng)有一定的危害,我國(guó)電力部門積極想辦法解決問題,全國(guó)電網(wǎng)每年都會(huì)吸納一定數(shù)量的風(fēng)光電。
03 我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)取得一定成效
我國(guó)對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)極為重視,經(jīng)過大家的共同努力取得了一定了成效。
據(jù)《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020》的數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)氫氣產(chǎn)能約為每年4.1×107噸,產(chǎn)量每年約為3.342×107噸,2021年氫能產(chǎn)量超過了3300萬(wàn)噸。近五年來(lái),我國(guó)氫能相關(guān)企業(yè)的注冊(cè)數(shù)量快速增長(zhǎng),累計(jì)已超2000家,在交通領(lǐng)域,超10000輛以氫燃料電池為動(dòng)力的車輛處在示范運(yùn)營(yíng)階段,我國(guó)已成為全球最大的產(chǎn)氫國(guó)和燃料電池商用車市場(chǎng)。預(yù)計(jì)到2025年,氫能產(chǎn)業(yè)累計(jì)產(chǎn)值將接近萬(wàn)億元。
徐曉明告訴記者,我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與國(guó)家大力支持分不開。2019年3月,我國(guó)第一次將氫能發(fā)展納入政府工作報(bào)告中;2021年氫能被正式寫入“十四五”規(guī)劃中,各級(jí)政府密集出臺(tái)鼓勵(lì)政策,補(bǔ)貼力度進(jìn)一步加大;2022年3月,國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021—2035年)》,對(duì)氫能在未來(lái)國(guó)家能源體系的重要地位給予肯定。 “十四五”期間,我國(guó)將實(shí)施氫能產(chǎn)業(yè)孵化與加速計(jì)劃,謀劃布局一批氫能產(chǎn)業(yè)。在國(guó)家政策的指導(dǎo)下,多省份出臺(tái)氫能發(fā)展指導(dǎo)文件,大型能源企業(yè)開始入局,氫能基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域投資爆發(fā)式增長(zhǎng),區(qū)域產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)也初步顯現(xiàn)。
示范推廣是我國(guó)長(zhǎng)期實(shí)行的有效方式之一,氫能發(fā)展也不例外,燃料電池車的示范推廣工程行之有效。全國(guó)五大示范城市群的工作值得贊賞。京津冀示范城市群2022年累計(jì)推廣燃料電池汽車數(shù)量為1197輛,完成了4年示范期推廣總?cè)蝿?wù)5300輛的22.58%,完成率居五大示范城市群之首,上海城市群完成了20.74%,河南城市群完成了17.6%。
目前超過三分之一的央企已經(jīng)在加快布局氫能產(chǎn)業(yè),涉足氫能產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié),包括制氫、儲(chǔ)氫、加氫、用氫等全產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)鏈條或環(huán)節(jié),尤其是重點(diǎn)布局制約中國(guó)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈健全和發(fā)展的關(guān)鍵材料、核心技術(shù)和核心設(shè)備等技術(shù)“瓶頸”。
04 日本的反思 我們的啟示
成本是衡量商業(yè)化前景的重要指標(biāo)之一,目前,綠氫的成本仍然是一個(gè)攔路虎。
從制氫環(huán)節(jié)看,電解氫氣的成本仍然缺乏商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,目前的油價(jià)遠(yuǎn)低于使用綠氫價(jià)格;從儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)看,氫氣密度非常小,這使得氫的運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本凸顯,能量密度和運(yùn)輸成本之間的平衡關(guān)系尚未能夠有效解決;從用氫環(huán)節(jié)看,氫氣比傳統(tǒng)的化石燃料更難控制,加氫站、輸氫管道的建設(shè)成本居高不下,導(dǎo)致綠氫在產(chǎn)業(yè)落地過程中面臨技術(shù)、成本和基礎(chǔ)設(shè)施等方面的阻礙。
徐曉明認(rèn)為,目前我國(guó)缺少足夠的燃料電池產(chǎn)業(yè)人才,也很少有高校提供相關(guān)課程。將氫廣泛引入社會(huì)將需要新的措施和技能,包括安全性、材料處理、消防預(yù)警和災(zāi)害管理等,加氫站的維護(hù)、運(yùn)營(yíng)需要熟練的技術(shù)人員進(jìn)行操控,制氫、儲(chǔ)氫、加氫和燃料電池等關(guān)鍵裝置和設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)與測(cè)試需要大量的專業(yè)技術(shù)人員,氫能專業(yè)人才的欠缺,會(huì)阻礙我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
徐曉明強(qiáng)調(diào),氫能社會(huì)涵蓋了制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫和氫能利用及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等氫能全產(chǎn)業(yè)鏈,僅靠一國(guó)市場(chǎng)不足以支撐大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的氫能發(fā)展。我國(guó)在把握好國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有序健康發(fā)展的基礎(chǔ)上,還需促進(jìn)各國(guó)在氫能領(lǐng)域開展深層次的合作,共生共享,互利互惠。
原標(biāo)題:日本反思?xì)淠軕?zhàn)略 給我國(guó)什么啟示?