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日本氢能产业发展现状与启示

作者:中国储能网新闻中心 来源:能源发展与政策 发布时间:2019-12-15 浏览:
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12月8日,第13届中日节能环保综合论坛在东京举行。两国政府、机构和知名企业代表等800多人围绕氢能等多个领域展开充分交流,双方共签署了包括氢能源在内的多个领域26个合作项目。

国发能研院、绿能智库了解到,日本氢能产业具有先发优势,经过多年发展,相关领域的进展受到广泛关注,一些经验对我国高质量发展氢能产业具有较好的借鉴意义。

顶层设计推动氢能产业发展

日本政府层面一直高度重视氢能产业发展,如表1所示,近年来陆续提出明确的氢能战略和发展路线图。

表1 近年来日本政府氢能战略与路线图

2013年,日本政府推出的《日本再复兴战略》,把发展氢能源提升为国策。2014年,在第四期《能源基本计划》中,日本政府将氢能源定位为与电力和热能并列的核心二次能源,并提出建设“氢能社会”的愿景。同年,日本对外公布《氢能/燃料电池战略发展路线图》中,详细描述了氢能源研发推广的三大阶段以及每个阶段的战略目标。

2017年,日本政府发布了《氢能源基本战略》,为全球首例。战略提出了2050年愿景和2030年行动计划,在氢的供应和氢能利用方面提出详细的目标。

表2 日本《氢能源基本战略》目标

同时,日本政府也在氢能产业发展中给予必要的资金扶持。在研发方面,仅2010年-2015年间,日本政府向日本新能源产业的技术综合开发机构(NEDO)投入资金达529.8亿日元,2017年日本经产省对包括燃料电池、加氢站、氢能供应链3个方向的研发补贴共计129亿日元。

应用推广补贴政策方面,据了解,日本对购买燃料电池车的消费者提供的购车补贴约占购车款的30%,加氢站也可获得一定的建设和运营补贴。另据相关统计,2017年全年日本政府为氢能和燃料电池提供的资金总额超过390亿日元补贴。

国发能研院、绿能智库认为,国家层面明确氢能源战略定位、配合推出氢能产业战略方向和目标,并不断更新发布实现战略目标的路线图,都对氢能产业前期培育和健康发展具有重要的指引作用。

产官学融合催生发展动力

日本政府有专门的氢能主管部门,即经济产业省节能与新能源部新能源系统课氢与燃料电池战略室。2013年,日本经济产业省还成立了由行业、研究机构和政府各界代表广泛参与的氢能与燃料电池战略协会,开展氢能源政策、技术和发展方向等的研究。

研发方面,日本政府通过向官方新能源产业技术综合开发机构(NEDO)投入专项科研经费来支持氢和燃料电池的技术开发工作。NEDO根据专业评估将相当的科研经费拨付企业并委托进行相应项目的研究。这些措施使政府资金得到有效利用,有利于解决产业发展前期研发资金短缺的问题,并有力促进产学研结合。

除了官方机构支持外,日本氢能产业还通过成立专项专业协会来促进产业技术的提升、标准工作的完善和商业化的开展,并成为产官学沟通互动的渠道,促进了重大政策和规划的科学性与有效性。

燃料电池商业化促进委员会(FCCJ),成立于2001年,致力于民营企业参与研究和讨论燃料电池实际应用和推广,目前共有113家企业和机构加入。该协会负责向日本政府提出政策建议、进行专业调查研究并充分为成员搭建信息平台。2002年起参与审查与氢燃料电池技术发展有关的问题并提供技术发展路线图的提议,并提议对燃料电池和氢基础设施进行监管改革。

氢供给利用技术协会(HySUT)成立于2016年,目前成员包括44家公司和2个团体。该协会专注在氢能源的供给和利用领域,保障日本氢能源的稳定安全供给。日常工作中,该协会通过参与NEDO项目从事加氢站相关技术开发,通过ISO/TC197国际标准化组织氢能技术委员会参与国际标准协调和国际标准化工作,通过需求调研和安全性研究支持商用加氢站充装站并提高其可靠性。

为解决加氢站建设投入巨大而营收不能独立的短板,扩大加氢站普及范围,2018年2月由多家企业发起成立日本加氢站网络合同会社(JHyM),目前参与企业23家,包括氢燃料电池汽车厂商、基础设施商和金融机构,协作推进加氢站建设和高效运营,促进加氢站业务独立运营,致力于推进形成氢燃料电池汽车和加氢站的良性循环的商业模式。

JHyM的业务期设定为10年,把到2022年3月建设80座加氢站作为一期目标。配合日本政府,完成日本加氢站的战略性布局;同时降低成本,促进加氢站的高效运营。

国发能研院、绿能智库认为,官方、机构、企业发挥各自优势并充分互动,对解决氢能产业发展中的重大问题至关重要。

为降低加氢站和氢燃料电池汽车成本,2017年6月,日本内阁通过了相关事项,提出“氢气和燃料电池汽车相关法律法规在公开场合探讨”,8月开始专项会议公开讨论,总务省、厚生劳动省、经济产业省和国土交通省等主管政府部门和机构、企业等专家广泛参与,推动法律法规的科学调整。

多元化应用技术为氢能发展奠定基础

作为产业健康发展的突破口,日本大力发展氢能多种利用的研究和市场推广,在氢燃料电池汽车、民用氢燃料电池和氢能分布式发电等领域取得了技术优势,并在一些领域形成了一定规模,为构建可持续发展的氢能经济奠定了基础。

交通领域,日本选择了氢燃料电池乘用车市场,经过多年发展,丰田MIRAI和本田CLARITY在技术上已保持领先。截止2019年9月,日本国内合计售出3492辆。加氢站建设也领先全球,目前商业化应用的加氢站总数达109座,基本构建起关东、中部、关西和九州几个聚集区。

图1 日本加氢站分布图(来源:HySUT)

表3 日本加氢站与氢燃料电池汽车(FCV)数量分布

(数据来源:HySUT)

家用燃料电池项目(ENE-FRAM)从2009年开始,目前共累计推广约29万套,每套设备售价下降明显,从2009年超过300万日元降低到2018年不足100万日元,政府补贴也从140万日元下降到6万日元。该系统采用热电联产模式,固体高分子型燃料电池(PEFC)综合效率高达97%,700W功率可基本满足一般家庭60%-90%的用电,还可满足热水等需求。

图2 日本家用燃料电池销售数量及价格

(数据来源:METI)

在氢能发电技术方面,日本成功开发1MW级氢燃烧发电技术,氢混烧率可从0%-100%,并在2018年率先投运了100%氢燃烧城市热电联产项目。同时,日本也开发了500MW级燃气轮机火力发电站氢混烧技术,已实现氢混烧率在20%以下时的稳定燃烧发电。这些技术对未来扩大氢能利用和逐步取代燃煤电厂基荷电源具有重要意义。

日本氢能产业发展所取得的经验和成果值得我们认真研究和借鉴,同时,一些教训也需要关注。相比乘用车市场,氢燃料电池技术更适合商用车、船舶和机车等特殊交通领域;而家庭燃料电池系统总成本高,原料供应不便,国内可考虑更多可行的清洁能源技术。

国发能研院、绿能智库认为,日本氢能产业很多经验和技术值得我们充分借鉴和学习,与日本在氢能领域展开多方面合作也非常重要。但我国氢能产业应坚持研究开发自主可控的核心技术体系,并结合国内资源禀赋与能源战略明确氢能国家相关顶层设计,加强氢能制、储、运、加注和利用等多领域的研究利用,找准符合自身特点的抓手和突破口,推进氢能产业健康稳步的发展。

关键字:氢能

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