氫能廿年| 甄子健:日本氫能發展觀察及其戰略走向
2021年12月14日,由上海燃料電池汽車動力系統有限公司(簡稱:上燃動力)主辦的2021氫能產業高峰論壇在上海舉行。本次論壇以“氫能廿年 燃動未來”為主題,政府主管部門領導、國內外相關氫能領域專家、示范應用企業負責人及相關產業代表,圍繞國內外氫能產業發展里程、構建氫能經濟助力實現“雙碳目標”等熱點話題、議題展開深入探討。
會上,中國駐大阪總領事館經濟商務處科技領事甄子健,發表《日本氫能發展觀察及其戰略走向》演講。
以下為演講實錄:
各位領導,各位專家,各位嘉賓下午好,今天在這里給大家匯報一下,日本氫能發展觀察及其戰略走向。
17年之前,超越二號在上海參加必比登一個照片,車輛取得了很好的成績。它不光是性能跑出來了,可靠性等方面也都得到很好的提升。
2004年以后,我們開始準備奧運會車輛,500多輛車在奧運會上得到了應用,奧運會之后就可以啟動了十城千輛的工程。回顧二十多年有一些感慨,還是要一步一步往前走。
在這里跟大家一起看一下,日本這二十年,在氫能和燃料電池方面發展走的一個什么樣的路。
2017年之前,日本主要是兩條路,第一條燃料電池汽車,第二條定制式熱電聯供的系統。燃料電池方面比我們早一些,豐田在1996年推出一個樣車。本田是在1999年推出來樣車。當時采用的都是巴拉德系統。
到了2002年左右,日本開始用它自己的系統零部件來裝車,來做實證實驗,從2002年大概到2013年、2014年期間,進行了三期GFC的試驗項目,在這個過程當中車輛的技術,包括零部件得到了飛速發展。
2014年12月份,豐田氫燃料車上市,本田相關的車輛,計劃2015年,后來拖到2016年上市。到現在為止,日本有169個加氫站。他們的發展同樣也有一些不太順利的地方。
比如,燃料電池加氫系統還沒有建起來,另外,2021年日本又出臺了一個新政策,繼續對燃料電池包括車輛、加氫站進行補貼,明年還要擴大補貼,使得小型的站上電解水的重整制氫,也要對這個小型站補貼,發力并繼續突破一些發展情景。
另一條路,熱電聯供這個系統。日本比較善于先去做技術的實驗,在2002年到2008年間,做了實證實驗,到底這個多大功率用是適合的,各個廠家最后定了一個型。
2009年,大規模補貼下,氫燃料車型價格下滑,保有量上升。只不過現在因為氫的供應跟不上去,很多氫系統前面裝了一個天然氣的重整系統制氫,再用氫來發電。將來如果氫能發展起來了,這塊也是很大的一塊應用領域,下一步日本還計劃在工廠、寫字樓等等地方推廣應用。
2017年,日本出臺了世界上的第一步這個氫基本戰略,這是一個比較大的突破。整個的日本,從政府到科技界,到產業界,都圍繞氫的基本戰略,制定了一些其他能源戰略,低碳戰略。
日本的技術,日本還是遙遙領先的,中國、美國、韓國屬于第二方陣,接下來是德國。企業方面,在全球脫碳技術,排名前20位企業中有日本企業11家,美國企業5家,韓國和德國企業各2家。燃料電池汽車、氫基礎設施、電動汽車EV等領域技術領先的豐田汽車排第一位、本田汽車排第九位。在二氧化碳分離回收、封存或利用等技術領先的三菱重工排第三位,在工業設備電氣化、高效功率半導體等技術領先的日立制作所排第六位。
關于日本的氫能發展戰略,目前比較成體系的。
剛才提到的2017年氫的基本戰略,還有2019年出臺的氫燃料電池戰略路線圖,2021年的6月出臺的碳中和,綠色成長戰略,還有一個十月第六次能源計劃,這里面碳中和是最高位的,能源計劃是次之。
具體落實氫基本戰略,所有的指標都在這三個戰略里,這個路線圖是為實現氫基本戰略,從技術上做一些部署的。這里可以看出來,從氫的量上來看,有一個很大調整。
2017年氫戰略提出來到2030年是30萬T氫。今年出臺這兩個戰略里,提高到300萬噸,到2050年原來提出來是1000萬噸,現在改到了2000萬噸。
在從成本來看,沒有什么大的變化,原來提的就是到2030年是1標方氫30日元,到2050年1標方降到20日元,基本小于低于火電成本,這是他們的目標。
從車輛來看,也沒有太大變化,原提出來燃料電池汽車2030年80萬輛,到后面還是提高電堆技術降低成本代替燃油車。加氫站2030年900座,之后提高經濟性,代替加油站。
剛才提到熱電聯供系統,定制式的2030年到530萬臺,以后的目標不僅僅是家用,辦公場所,學校、醫院,都要代替過去的舊的能源系統。同時實現用氫來發電,并提出來到2030年到30萬噸,成本是1千瓦時17日元,2050年500-1000萬噸。
為了提高整個社會對脫碳轉型的投資,2021年5月,日本發布了《氣候轉型投資基本指南》,同時指南配套了《鋼鐵業脫碳發展技術路線圖》,路線圖主要是2050年實現碳中和為目標,提綱在鋼鐵業在高爐、電路、連鑄、軋制等不同工序,規劃以氫代煤的主路線。
在氫的制造方面,日本采用水電解制氫、核能制氫,光解水制氫,后兩個還是研究階段。核能制氫這塊,今年已經立項,準備明年啟動。
光解水制氫,過去有一個光合成組合,大概有七八個企業和大學聯合。計劃2021年結束,能夠使廣電轉化效率達到10%。
還有生物質、有機物制氫。生物質方面,有一個比較低成本的,這個已經建出裝置了,大概現有1標方大概是24-38日元。
還有生物質垃圾,生物質制氫,化石能源制氫及工業副產氫等方面。比較有特點的是,日本的儲氫材料,壓力非常低,一個是不使用貴金屬鋁鐵的儲氫合金,現在這個還需要高的壓力和過溫度,也在繼續推進;京都大學已經實現了氮氣儲存,三邊30CM立方體內能儲存10公斤氮氣,可以高壓氣瓶六分之一。
在工業原料這塊,三菱重工和日立等大的企業,在發展氫的火力發電,逐漸提高混淆比例,包括燃氣脫瓶現在也在積極開發。還有三菱重工英國子公司,今年9月建了一個小型的實驗高爐,可以用氫作為燃料,一次性處理鐵礦石800kg,計劃2028年建成標準身高的80米的高爐,每年處理能源25萬噸。
燃油方面,最大的石油公司,ENEOS它和一個AI公司,從化學組合上做文章,要去改變結構,最后通過氫氣和二氧化碳形成業態燃料,主要是保證他的加油站系統,這是這塊。
總結一下,趨勢方面,我感覺到日本會按照剛才說的這幾個戰略繼續推進,而且在這其中最早出臺《綠色成長戰略》,最近很多專家組討論修改,要和后邊這幾個戰略更好的結合。另外一個情況,他在出臺這一臺《能源基本計劃》的時候比較糾結,沒有核能壓力非常大,所以說從另一個角度,對氫能可再生能源也是一個促進作用。
第二個趨勢,日本政府近期要組織氫制造、儲運、利用一體化實證示范,用或政策綠色創新基金,培育具有競爭力的日本技術模式。
第三個,要在氫供給中,強調國際供應網絡布局與國內自產自用相結合,和石油一樣氫轉換以后也在自己布局。另外政府企業在氫的儲運,氫的利用當中,注重形成國際通用的社會實裝模式,來獲得海外市場。他們想塑造這個標準制定。
第四個,借助國際碳減排、碳中和大潮,在已有車輛和定置熱電聯供系統基礎上,讓氫更廣泛參與到直接碳中和、燃料代用、工業流程中,這是一個比較大趨勢。
第五個,有一些專家強調,燃料多樣性包括大氣當中直接回收二氧化碳變成燃料,而且他們期待日本能由化石燃料的進口國,轉變為氫合成燃料出口國,這也得到了剛才說那些大石油公司的贊同,他們也非常努力布局,希望盤活現有基礎設施。
最后一個趨勢,整個技術來看,燃料電池汽車和氫熱電聯供系統,這項技術他是在等待氫的環境,有一些推進,但是不如其他領域推進的快。現在推進比較快的,就是下面的這些。一個是氫和氨,還有二氧化碳的互換,還有大規模電解質氫,第三個太陽光解水制氫、有機氫化物儲氫在加強。
我的分享就到這里,謝謝大家。
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