2017年12月26日，日本政府發(fā)布了“氫能源基本戰(zhàn)略”（以下簡稱“基本戰(zhàn)略”），確定了2050年氫能社會建設(shè)的目標(biāo)以及到2030年的具體行動計(jì)劃。氫能被視為日本能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、保障能源安全和應(yīng)對氣候變化的重要抓手，全世界沒有哪個(gè)國家如日本這般執(zhí)著于發(fā)展氫能。

　　基本戰(zhàn)略目標(biāo)

　　日本發(fā)展氫能的意向由來已久。早在2014年4月制定的“第四次能源基本計(jì)劃”，日本政府就明確提出了加速建設(shè)和發(fā)展“氫能社會”的戰(zhàn)略方向。

　　所謂“氫能社會”是指將氫能作為燃料廣泛應(yīng)用于社會日常生活和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)活動之中，與電力、熱力共同構(gòu)成二次能源的三大支柱。根據(jù)這一戰(zhàn)略目標(biāo)，2014年6月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省制定了“氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖”，提出了實(shí)現(xiàn)“氫能社會”目標(biāo)分三步走的發(fā)展路線圖：到2025年要加速推廣和普及氫能利用的市場；到2030年要建立大規(guī)模氫能供給體系并實(shí)現(xiàn)氫燃料發(fā)電；到2040年要完成零碳?xì)淙剂瞎┙o體系建設(shè)。

　　此次日本政府發(fā)布的基本戰(zhàn)略是此前日本經(jīng)產(chǎn)省先后推出的“氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖”（2016年3月修訂）、“氫燃料發(fā)電研究報(bào)告”（2015年3月）、“零碳?xì)淙剂涎芯繄?bào)告”（2017年3月）等一系列研究成果的集大成。

　　基本戰(zhàn)略有兩大戰(zhàn)略目標(biāo)，其一是實(shí)現(xiàn)能源供給多元化以提高能源自給率。日本94%的能源消費(fèi)依靠進(jìn)口的化石能源，能源自給率僅為6%左右，包括水電在內(nèi)的可再生能源發(fā)電占比僅占15%。特別是汽車燃料的98%依靠石油，其中87%來自中東地區(qū)，火力發(fā)電的液化天然氣則全部依賴進(jìn)口，核電站關(guān)閉之后，進(jìn)口規(guī)模不斷攀升，造成外貿(mào)赤字不斷擴(kuò)大。而氫能的優(yōu)點(diǎn)很多，首先，氫能來源廣泛豐富，可儲存、可運(yùn)輸、可柔性，有助于減少能源供給風(fēng)險(xiǎn)和能源安全保障。

　　其二，發(fā)展氫能可削減CO₂排放以完成日本自主減排目標(biāo)。日本政府承諾的CO₂減排目標(biāo)是2030年度比2013年削減26%，到2050年要削減80%。但福島核事故后，由于日本核電站重啟進(jìn)程緩慢，所以不得不加大液化天然氣進(jìn)口量，以火力發(fā)電來彌補(bǔ)核電缺口。盡管天然氣比煤炭和石油燃料CO₂排放少，但一旦電力結(jié)構(gòu)長期依靠以天然氣為主的火力發(fā)電，日本則很難完成既定自主減排目標(biāo)。因此，日本必須另辟蹊徑，通過技術(shù)創(chuàng)新推動能源供給側(cè)改革，推廣利用氫能則是手段之一。

　　于是，日本將發(fā)展氫能源的重要性列為與可再生能源同等地位，通過新能源政策補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠措施、放松管制、突破關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)立示范基地，來挖掘和激活氫能需求側(cè)市場潛力?？偠灾?，日本欲在全球率先實(shí)現(xiàn)氫能社會，以實(shí)現(xiàn)低碳社會發(fā)展目標(biāo)和尋求日本經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)。基本戰(zhàn)略目標(biāo)充分彰顯日本力圖主導(dǎo)和引領(lǐng)全球新能源技術(shù)發(fā)展，其中背后還包含燃料電池汽車與電動汽車兩條不同發(fā)展技術(shù)路線之爭的角力。

　　需求側(cè)戰(zhàn)略

　　需求側(cè)主要指氫能產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用環(huán)節(jié)。從家用微型熱電聯(lián)產(chǎn)裝置到燃料電池汽車，從分布式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)到大規(guī)模氫燃料發(fā)電站，氫能及其燃料電池廣泛應(yīng)用于交通、工業(yè)、建筑等各個(gè)領(lǐng)域。日本采取各種優(yōu)惠措施擴(kuò)大氫燃料終端產(chǎn)品市場，積極培育氫燃料市場。但目前日本氫能市場消費(fèi)量還很有限，而且都處于實(shí)驗(yàn)或示范階段。燃料電池汽車市場保有量僅為2000臺左右，氫氣市場零售價(jià)格不菲。因此，需求側(cè)戰(zhàn)略重點(diǎn)要解決兩大問題，一是要大規(guī)模提高氫燃料消費(fèi)量，二是大幅降低氫氣市場價(jià)格。

　　目前，作為能源利用的日本氫氣市場規(guī)模約200噸，2020年要達(dá)到4000噸，2030年要提高到30萬噸，也就是說2030年才能初步形成氫能源市場。提升氫能源消費(fèi)水平關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)氫燃料發(fā)電，基本戰(zhàn)略提出從與液化天然氣混燒開始起步，逐步加大混合比例，最終實(shí)現(xiàn)純氫燃料發(fā)電。但氫燃料與液化天然氣混燒會產(chǎn)生NO_X排放，而且降低發(fā)電效率，必須通過技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)新的燃燒技術(shù)予以改進(jìn)。

　　基本戰(zhàn)略的目標(biāo)：到2030年實(shí)現(xiàn)氫燃料發(fā)電商業(yè)化，發(fā)電成本每千瓦時(shí)要控制在17日元以內(nèi)。到2030年形成30萬噸氫燃料供給能力，若全部用于發(fā)電氫燃料，就相當(dāng)于1GW的裝機(jī)容量；到2050年氫燃料發(fā)電的成本將降低為與液化天然氣同等水平，具有較強(qiáng)的市場競爭力。預(yù)計(jì)屆時(shí)日本年氫能供給量將達(dá)到500-1000萬噸，裝機(jī)容量將增至15-30GW，可大幅替代火力發(fā)電。目前，日本加注站氫氣零售價(jià)為100日元/Nm³，到2030年將降低到30日元/Nm³，到2050年更進(jìn)一步降低到20日元，為目前市場價(jià)的1/5。

　　氫燃料價(jià)格一旦降下來，就會加快氫能市場流通，并進(jìn)一步刺激燃料電池汽車的普及?，F(xiàn)在日本國內(nèi)已建成100個(gè)加注站，建設(shè)費(fèi)用昂貴，數(shù)量仍顯偏少。根據(jù)基本戰(zhàn)略，2020年要達(dá)160個(gè)，2025年要達(dá)到320個(gè)，2030年要增加到900個(gè)，到2050年加注站的經(jīng)濟(jì)效益將超過加油站，并逐步替代加油站。隨著加注站增加，燃料電池汽車市場規(guī)模也會不斷擴(kuò)大。日本燃料電池乘用車保有量目前約2000臺，2020年要達(dá)到4萬臺，2030年增加到80萬臺。每臺優(yōu)惠后的500萬日元售價(jià)對消費(fèi)者仍偏高。燃料電池大巴從現(xiàn)有的2臺增加到2020年的100臺，2030年的1200臺，燃料電池鏟車從現(xiàn)有的40臺增加到2020年的500臺，2030年的10000臺。與此同時(shí)，推進(jìn)燃料電池在貨車和船舶等交通工具的商業(yè)化應(yīng)用。從目前的燃料電池汽車價(jià)格、保有量和加注站數(shù)量來看，日本尚處于燃料電池汽車社會的搖籃期，預(yù)計(jì)2050年將是日本燃油汽車全面向燃料電池汽車過渡之年。

　　全世界來看，將燃料電池推入千家萬戶的唯有日本。日本家用燃料電池系統(tǒng)是指利用城市燃?xì)夂鸵夯蜌庵茪?，再讓氫與空氣中的氧產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后直接發(fā)電，并同時(shí)能回收熱能的氫能微型熱電聯(lián)產(chǎn)裝置。自2009年上市以來，到2016年底已累計(jì)銷售19.6萬臺。市場銷售目標(biāo)到2020年達(dá)到140萬臺，2030年達(dá)到530萬臺。2016年度家用燃料電池售價(jià)PEFC（固體高分子型）和SOFC（固體氧化物型）標(biāo)準(zhǔn)機(jī)分別為113萬日元和135萬日元，其價(jià)格已比上市之初下降了一半以上，但仍為普通家庭難以接受。為減輕家用燃料電池終端用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，PEFC標(biāo)準(zhǔn)機(jī)價(jià)格到2019年下降為80萬日元，SOFC標(biāo)準(zhǔn)機(jī)價(jià)格到2021年下降為100萬日元，投資回收年限縮短為7至8年。此外，推廣和運(yùn)用工業(yè)級的氫能熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組更可極大地提高能源利用效率，推進(jìn)綠色節(jié)能建筑的普及。

　　供給側(cè)戰(zhàn)略

　　供給側(cè)主要指制氫、儲運(yùn)環(huán)節(jié)，其戰(zhàn)略重點(diǎn)是建立國際氫能供給鏈、可再生能源制氫供給鏈，國內(nèi)區(qū)域供給鏈，以最終形成零碳?xì)淙剂系墓┙o體系。從供給側(cè)來說主要解決兩大問題：一是如何清潔高效制備氫；二是如何實(shí)現(xiàn)氫的低成本儲運(yùn)。因此，供給側(cè)戰(zhàn)略目標(biāo)就是以降低制氫和儲氫成本為中心，開發(fā)安全、穩(wěn)定、高效、清潔的氫能制備和儲運(yùn)技術(shù)。氫能來源無非是兩條路徑，一是海外進(jìn)口，二是國內(nèi)生產(chǎn)。

　　從日本政府的基本戰(zhàn)略來看，因受本土自然資源稟賦限制，日本更傾向于優(yōu)先考慮從海外進(jìn)口氫能。因此，日本氫能社會發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)首先布局建立海外氫能供給鏈。一方面是為了控制氫能源成本，大規(guī)模進(jìn)口低成本的氫燃料可大大擴(kuò)大和豐富日本國內(nèi)零碳?xì)淙剂系氖袌龉┙o，另一方面還可保證國內(nèi)使用零排放的氫燃料。

　　海外零碳制氫方式主要選擇以下兩種：

　?、偈抢煤Ｍ饬畠r(jià)褐煤制氫，利用煤炭、天然氣提純的化石燃料制氫法目前還是最經(jīng)濟(jì)最現(xiàn)實(shí)的制氫方法，但這種方法制氫過程排放CO2，必須利用CCS技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)減排；

　?、谑窃诳稍偕茉捶A賦條件較好、發(fā)電成本較低的國家和地區(qū)采用水電解制氫。

　　建立國際氫能供給鏈最大的難點(diǎn)就是儲運(yùn)。目前氫能儲運(yùn)的方法主要有：高壓、液化、管道、有機(jī)氫化物，吸氫合金等。但若從海外大規(guī)模進(jìn)口氫燃料，日本則優(yōu)先考慮兩種方式：

　?、偈菍錃庵苯愚D(zhuǎn)換為液體，與液化天然氣方法相同，用零下253度的超低溫將氫氣冷卻液化。目前日本正在與澳大利亞合作，共同開發(fā)液化氫產(chǎn)業(yè)供給鏈。由川崎重工、巖谷產(chǎn)業(yè)和電源開發(fā)等公司在澳大利亞試開采褐煤，在當(dāng)?shù)刂苽洹⒗鋮s液化，再通過船舶海運(yùn)至日本。

　?、谑抢眉谆h(huán)已烷儲氫，即利用基于甲苯與甲基環(huán)己烷可逆反應(yīng)的儲氫技術(shù)。日本千代田化工建設(shè)、三菱商事、三井物產(chǎn)、日本郵船四家公司聯(lián)合成立了“新一代氫能源產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)研究會”，2020年將利用甲基環(huán)已烷儲氫從文萊海運(yùn)至川崎，年供給規(guī)模將達(dá)到210噸。與此同時(shí)，積極開發(fā)直接利用氨、甲烷等能源載體，以實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的氫制備和儲運(yùn)。

　　國內(nèi)生產(chǎn)則側(cè)重利用可再生能源電力制備。近年來，隨著可再生能源固定價(jià)格收購制度的推廣，日本可再生能源裝機(jī)容量快速增長，但可再生能源發(fā)電具有分散性和間歇性及其調(diào)控難的特征，對其大量并網(wǎng)運(yùn)行帶來了很大挑戰(zhàn)，因電網(wǎng)容量有限或火電調(diào)峰能力不足而產(chǎn)生的“棄風(fēng)”、“棄光”現(xiàn)象普遍存在。為此，日本將重點(diǎn)利用電轉(zhuǎn)氣技術(shù)（P2G）擴(kuò)大可再生能源的利用和普及。P2G技術(shù)以氫為媒介打破傳統(tǒng)電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)之間的壁壘，利用風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等剩余電力電解水生成氫，然后提供給現(xiàn)有的燃?xì)夤艿谰W(wǎng)絡(luò)，或者利用電力、水及大氣中的CO₂，通過甲烷化反應(yīng)制造甲烷提供燃?xì)?，從而促進(jìn)了“氣網(wǎng)—電網(wǎng)”的深度融合。日本現(xiàn)已著手在福島建立世界最大規(guī)模的可再生能源制氫示范基地，并在2020年東京奧運(yùn)會期間為奧運(yùn)場館、奧運(yùn)村和奧運(yùn)交通工具等提供氫能源保障。

　　綜上所述，推廣和普及氫能源市場，低成本制氫、供給鏈完善、規(guī)?；萌齻€(gè)條件缺一不可。家用燃料電池、燃料電池汽車是構(gòu)建氫能社會的基礎(chǔ)，零碳制氫是構(gòu)建氫能社會的關(guān)鍵，而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模氫燃料發(fā)電則是氫能社會真正形成的標(biāo)志。因此，到2030年日本至多能初步形成氫能社會雛形，因?yàn)?0萬噸氫燃料若全部用于發(fā)電，只相當(dāng)于一臺核電機(jī)組的裝機(jī)容量，與燃?xì)饣痣娤啾让磕陜H減排二氧化碳210萬噸。只有到2050年日本才能真正意義上邁入氫能社會。但要實(shí)現(xiàn)這一氫能革命目標(biāo)，當(dāng)前仍面臨著技術(shù)、成本、體制以及基礎(chǔ)設(shè)施配套等諸多瓶頸問題。