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氢能廿年| 甄子健:日本氢能发展观察及其战略走向

作者:编辑部 2021-12-14 21:21:24 来源:新能源汽车网

  2021年12月14日,由上海燃料电池汽车动力系统有限公司(简称:上燃动力)主办的2021氢能产业高峰论坛在上海举行。本次论坛以“氢能廿年 燃动未来”为主题,政府主管部门领导、国内外相关氢能领域专家、示范应用企业负责人及相关产业代表,围绕国内外氢能产业发展里程、构建氢能经济助力实现“双碳目标”等热点话题、议题展开深入探讨。

  会上,中国驻大阪总领事馆经济商务处科技领事甄子健,发表《日本氢能发展观察及其战略走向》演讲。

  以下为演讲实录:

  各位领导,各位专家,各位嘉宾下午好,今天在这里给大家汇报一下,日本氢能发展观察及其战略走向。

  17年之前,超越二号在上海参加必比登一个照片,车辆取得了很好的成绩。它不光是性能跑出来了,可靠性等方面也都得到很好的提升。

  2004年以后,我们开始准备奥运会车辆,500多辆车在奥运会上得到了应用,奥运会之后就可以启动了十城千辆的工程。回顾二十多年有一些感慨,还是要一步一步往前走。

  在这里跟大家一起看一下,日本这二十年,在氢能和燃料电池方面发展走的一个什么样的路。

  2017年之前,日本主要是两条路,第一条燃料电池汽车,第二条定制式热电联供的系统。燃料电池方面比我们早一些,丰田在1996年推出一个样车。本田是在1999年推出来样车。当时采用的都是巴拉德系统。

  到了2002年左右,日本开始用它自己的系统零部件来装车,来做实证实验,从2002年大概到2013年、2014年期间,进行了三期GFC的试验项目,在这个过程当中车辆的技术,包括零部件得到了飞速发展。

  2014年12月份,丰田氢燃料车上市,本田相关的车辆,计划2015年,后来拖到2016年上市。到现在为止,日本有169个加氢站。他们的发展同样也有一些不太顺利的地方。

  比如,燃料电池加氢系统还没有建起来,另外,2021年日本又出台了一个新政策,继续对燃料电池包括车辆、加氢站进行补贴,明年还要扩大补贴,使得小型的站上电解水的重整制氢,也要对这个小型站补贴,发力并继续突破一些发展情景。

  另一条路,热电联供这个系统。日本比较善于先去做技术的实验,在2002年到2008年间,做了实证实验,到底这个多大功率用是适合的,各个厂家最后定了一个型。

  2009年,大规模补贴下,氢燃料车型价格下滑,保有量上升。只不过现在因为氢的供应跟不上去,很多氢系统前面装了一个天然气的重整系统制氢,再用氢来发电。将来如果氢能发展起来了,这块也是很大的一块应用领域,下一步日本还计划在工厂、写字楼等等地方推广应用。

  2017年,日本出台了世界上的第一步这个氢基本战略,这是一个比较大的突破。整个的日本,从政府到科技界,到产业界,都围绕氢的基本战略,制定了一些其他能源战略,低碳战略。

  日本的技术,日本还是遥遥领先的,中国、美国、韩国属于第二方阵,接下来是德国。企业方面,在全球脱碳技术,排名前20位企业中有日本企业11家,美国企业5家,韩国和德国企业各2家。燃料电池汽车、氢基础设施、电动汽车EV等领域技术领先的丰田汽车排第一位、本田汽车排第九位。在二氧化碳分离回收、封存或利用等技术领先的三菱重工排第三位,在工业设备电气化、高效功率半导体等技术领先的日立制作所排第六位。

  关于日本的氢能发展战略,目前比较成体系的。

  刚才提到的2017年氢的基本战略,还有2019年出台的氢燃料电池战略路线图,2021年的6月出台的碳中和,绿色成长战略,还有一个十月第六次能源计划,这里面碳中和是最高位的,能源计划是次之。

  具体落实氢基本战略,所有的指标都在这三个战略里,这个路线图是为实现氢基本战略,从技术上做一些部署的。这里可以看出来,从氢的量上来看,有一个很大调整。

  2017年氢战略提出来到2030年是30万T氢。今年出台这两个战略里,提高到300万吨,到2050年原来提出来是1000万吨,现在改到了2000万吨。

  在从成本来看,没有什么大的变化,原来提的就是到2030年是1标方氢30日元,到2050年1标方降到20日元,基本小于低于火电成本,这是他们的目标。

  从车辆来看,也没有太大变化,原提出来燃料电池汽车2030年80万辆,到后面还是提高电堆技术降低成本代替燃油车。加氢站2030年900座,之后提高经济性,代替加油站。

  刚才提到热电联供系统,定制式的2030年到530万台,以后的目标不仅仅是家用,办公场所,学校、医院,都要代替过去的旧的能源系统。同时实现用氢来发电,并提出来到2030年到30万吨,成本是1千瓦时17日元,2050年500-1000万吨。

  为了提高整个社会对脱碳转型的投资,2021年5月,日本发布了《气候转型投资基本指南》,同时指南配套了《钢铁业脱碳发展技术路线图》,路线图主要是2050年实现碳中和为目标,提纲在钢铁业在高炉、电路、连铸、轧制等不同工序,规划以氢代煤的主路线。

  在氢的制造方面,日本采用水电解制氢、核能制氢,光解水制氢,后两个还是研究阶段。核能制氢这块,今年已经立项,准备明年启动。

  光解水制氢,过去有一个光合成组合,大概有七八个企业和大学联合。计划2021年结束,能够使广电转化效率达到10%。

  还有生物质、有机物制氢。生物质方面,有一个比较低成本的,这个已经建出装置了,大概现有1标方大概是24-38日元。

  还有生物质垃圾,生物质制氢,化石能源制氢及工业副产氢等方面。比较有特点的是,日本的储氢材料,压力非常低,一个是不使用贵金属铝铁的储氢合金,现在这个还需要高的压力和过温度,也在继续推进;京都大学已经实现了氮气储存,三边30CM立方体内能储存10公斤氮气,可以高压气瓶六分之一。

  在工业原料这块,三菱重工和日立等大的企业,在发展氢的火力发电,逐渐提高混淆比例,包括燃气脱瓶现在也在积极开发。还有三菱重工英国子公司,今年9月建了一个小型的实验高炉,可以用氢作为燃料,一次性处理铁矿石800kg,计划2028年建成标准身高的80米的高炉,每年处理能源25万吨。

  燃油方面,最大的石油公司,ENEOS它和一个AI公司,从化学组合上做文章,要去改变结构,最后通过氢气和二氧化碳形成业态燃料,主要是保证他的加油站系统,这是这块。

  总结一下,趋势方面,我感觉到日本会按照刚才说的这几个战略继续推进,而且在这其中最早出台《绿色成长战略》,最近很多专家组讨论修改,要和后边这几个战略更好的结合。另外一个情况,他在出台这一台《能源基本计划》的时候比较纠结,没有核能压力非常大,所以说从另一个角度,对氢能可再生能源也是一个促进作用。

  第二个趋势,日本政府近期要组织氢制造、储运、利用一体化实证示范,用或政策绿色创新基金,培育具有竞争力的日本技术模式。

  第三个,要在氢供给中,强调国际供应网络布局与国内自产自用相结合,和石油一样氢转换以后也在自己布局。另外政府企业在氢的储运,氢的利用当中,注重形成国际通用的社会实装模式,来获得海外市场。他们想塑造这个标准制定。

  第四个,借助国际碳减排、碳中和大潮,在已有车辆和定置热电联供系统基础上,让氢更广泛参与到直接碳中和、燃料代用、工业流程中,这是一个比较大趋势。

  第五个,有一些专家强调,燃料多样性包括大气当中直接回收二氧化碳变成燃料,而且他们期待日本能由化石燃料的进口国,转变为氢合成燃料出口国,这也得到了刚才说那些大石油公司的赞同,他们也非常努力布局,希望盘活现有基础设施。

  最后一个趋势,整个技术来看,燃料电池汽车和氢热电联供系统,这项技术他是在等待氢的环境,有一些推进,但是不如其他领域推进的快。现在推进比较快的,就是下面的这些。一个是氢和氨,还有二氧化碳的互换,还有大规模电解质氢,第三个太阳光解水制氢、有机氢化物储氢在加强。

  我的分享就到这里,谢谢大家。

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