开辟了半个世纪，日本的“氢能社会”为何还没来？

当前局面引发的能源焦急，为日本创建“氢能社会”的积极再添“一把火”。

2011年福岛核变乱后，时任日本宰衡安倍晋三提出了“氢能社会”构想。相干分析以为，日本将氢能视为“脱碳社会的一张王牌”，在氢能范畴野心勃勃，盼望成为“举世首个氢经济体”，迈入“氢能社会”，并引领举世市场。

客岁以来，日本加速了氢能的开辟试验和社会应用。其历程有发展但也有不确定性，实现“氢能社会”将是“一山放过一山拦”。

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氢能开辟走过半个世纪

日本对氢能的关注和开辟，远早于“氢能社会”构想的提出。

20世纪70年代，高速增长的日本经济对国际石油高度依赖，但石油危急的发作迫使日本接纳一系列节能步伐，并开始器重新能源，氢能作为一条技能门路受到关注。1973年，日本建立“氢能源协会”并出台了一系列筹划，包罗1974～1992年的“阳光筹划”、1978～1992年的“月光筹划”、1993～2002年的“新阳光筹划”以及1992～2002年的“WE-NET筹划”，涉及制氢技能、燃料电池和液化储氢的研发等范畴。这些筹划依托大学和企业开展，促进了有机化学氢化物法、液化储氢法等技能的发展。

丰田汽车公司也在1992年启动了氢燃料电池汽车的研发。但这一时期日本能源转型的重心是“核电+液化自然气（LNG）”，前者对准能源自主，后者较煤炭石油更为干净。2011年福岛核变乱震碎了日本的“核电梦”，天空亦出现了久违的玄色粉尘——重启煤电的排放物，日本能源自主与情况污染压力都随之而来。“氢能社会”构想就是这一配景下产生的。

2014年是日本氢能实用化的启动之年。这一年公布的“第四次能源根本筹划”提出，“等候氢能在将来二次能源中发挥关键作用”，将氢能定位扩展到大规模发电；同年，日本又提出了“氢能与燃料电池门路图”，以及在2020年东京奥运会上实现“氢能社会”的详细步伐和步调；相应地，丰田汽车公司和本田汽车公司决定将燃料电池汽车投入市场，岩谷财产和JX日矿日石能源公司公布了加氢站的氢能售价。

2017年日本发布了“氢能根本战略”，筹划到2030年实现每年30万吨的氢能产量，资本降至每标准立方米30日元（1日元约合0.05元人民币）；实现100万千瓦的发电装机规模，发电单价降至17日元/千瓦时；实现加氢站扩建至900所，氢燃料电池汽车、氢燃料电池巴士分别增至80万辆、1200辆，以及向530万家庭遍及“家用燃料电池热电联供体系（ENE-FARM）”；发展“可再生能源制氢”。

该战略提出了实现“氢能社会”的“3E+S”原则——起首包管能源稳固供给（Energy Security），在安全（Safety）的条件下，通过进步经济服从（Economic Efficiency）实现低资本能源供给，最大限度地追讨情况相宜性（Environment）。“氢能根本战略”也成为日本“第五次能源根本筹划”的一部分。2019年，日本又订定了“氢能燃料电池技能开辟战略”，促进固体高分子燃料电池、固体燃料电池、氢能底子办法等研发。

随着“碳中和”成为国际热门话题，日本在氢能应用方面再次提速，于2021年将2020年底发布的“绿色增长战略”更新为“2050碳中和绿色增长战略”。

该战略将氢能作为14个重点发展范畴之一，筹划将来10年投入3700亿日元扶植氢能财产；到2030年实现氢能年供应量300万吨，2050年实现氢能年供应量到达2000万吨；推动氢能炼钢、水电解等技能发展；建立稳固的氨供应链，2030年前遍及“20%氨、80%煤炭”混燃发电，2050年实现纯氨发电。同时，还出台了财务税收、绿色创新基金、国际互助等多方面配套步伐。2021年发布的“第六次能源根本筹划”提出，创开国际氢能供应链，推动氢能在制造业中的应用和生产方式转型，提升社会对氢能的需求。

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实际与目标的差距

多年的政策扶植，让日本在“氢能社会”遍及方面较其他国家走得更远。最乐成的案例是，ENE-FARM比年来的销量呈指数级增长。该装备售价现在已降至100万日元以下，较2009年面世时自制了约2/3，且机身尺寸逐年变小、更易安装。停止2021年底，ENE-FARM累计销量已凌驾43.3万套，大大超出2017年“氢能根本战略”设定的“2030年30万套”目标。

ENE-FARM的工作原理是将自然气转化为氢气，氢气与氧气发生化学反应，为住宅供电、供热。日本资源能源厅数据体现，ENE-FARM发电的能源转化率为40%～55%，加上余热使用的综合转化率为80%～97%，远高于41%（包罗电力运送斲丧的火力发电转化率）。ENE-FARM在日本的遍及得益于政府补贴，但更源于日本这一国家的特殊性——多为独立住宅，便于安装；电费较贵，可节省开支；灾难频仍，具备灾后应急功能。

其他范畴的氢能应用，现在与政策假想尚有肯定间隔。比方，加氢站的建立进度并不抱负。从2014年启动到2022年5月尾，共计161所加氢站投入使用，此中“都城圈”59家、“中京圈”48家、“关西圈”19家、“九州圈”14家，仅较2022年1月尾新增4家。

按此速率，日本只能在2030年完成最新政策目标1000家加氢站的1/３。

再如，燃料电池汽车的贩卖也不抱负。丰田公司2014年推出了第一代“将来（MIRAI）”燃料电池轿车，但由于售价高、底子办法缺乏，销量不停不佳。

2020年推出的第二代“将来（MIRAI）”赶上“碳中和”热，才在2021年实现了5600余辆的销量，占其累计销量的一半以上，但间隔实现2030年举世200万累计销量的目标尚远。

这些征象反映出日本“氢能社会”构想的底层逻辑和技能门路存在缺陷，而这些缺陷通常被氢能的精良化学特性掩饰。氢能是二次能源，在社会应用中的区位与同为二次能源的电能更相近，与石油自然气稍远。

日本假想的抱负型“氢能社会”的能源体系，是用可再生能源产生的氢能更换电能，形身分散式的氢能储运和应用体系，完全改变现有的能源体系布局。这种更换受浩繁客观条件束缚，相较电能存在大容量和长时间储存难的标题，在一些情况下效能未必优于电能。

退而求其次，用氢能更换生产生存场景中的石油自然气也存在一些停滞。

比方，氢能的储运条件不如石油自然气，以是才有“氢转氨”技能门路的出现；“灰氢”“蓝氢”并未根治碳排放标题，却凭空增长了资本；社会对“绿氢”的热情，与石油自然气代价正相干；日本本土缺乏新能源制“绿氢”的客观条件，“绿氢”也和石油自然气一样依赖入口。

因此，按照“第六次能源根本筹划”，日本2030年使用氢和氨产出的电能仅占其能源斲丧的1%，微乎其微。

现在日本有5座核电站规复运转，日本宰衡岸田文雄7月14日体现“指示最多使9座核电站运转”，以保障通货膨胀下冬季电力稳固供应。

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不停拓展氢能应用场景

面临举世“氢能热”，日本正积极降服困难和不确定因素，拓展更符合市场规律的氢能应用场景，但多数应用是对原有自然气技能的升级，与抱负“氢能社会”尚有肯定间隔。

一是开辟氢内燃机汽车。

丰田公司社长丰田章男多次体现：“对头是碳，不是内燃机。”从2021年开始，丰田接纳拉力赛方式测试氢内燃机汽车。测试车以两厢“卡罗拉”为原型，底盘离地13厘米，搭载液氢，理论续航里程较燃料电池汽车增长一倍，资本反而更低。“将来，液氢储存器可以做到又平又小，以致可以与底盘融合，更具贸易远景。”

丰田章男说。氢内燃机汽车可以继承使用燃油喷射体系和涡轮增压器，更符合原有汽车供应链厂商的长处。现在，美国汽车零部件公司博格华纳正在为日本的相干客户提供技能支持。

二是开辟氢能火车、船舶和飞机技能。

东日本游客铁路公司（JR东日本）正在开辟使用氢燃料电池和蓄电池的混淆动力列车“云雀（HYBARI）”，已于2022年3月在南武线试运行，预计2030年投入使用，以更换部分线路上的柴油火车。

洋马控股筹划2023年推出船用氢燃料电池体系。三井呆板正在冈山县玉野市建立大型船用氢燃料发动机的试验办法，预计2023年6月竣工，该办法可产生20兆帕高压氢气，每小时供给1000立方米。川崎重工已完成举世首个船用氢燃料锅炉的根本计划，筹划在2025年左右投入实际应用。东芝正在开辟新一代电动飞机核心部件，可供搭载数十人的中型飞机使用，目标是2030年前实现贸易化。其子公司东芝能源体系已开辟出2000千瓦原型机，巨细只有同样功率平常电机的1/10。川崎重工正在开辟氢动力飞机的关键部件，如燃烧器、储氢箱，筹划2040年实用化。关西3家机场将与空客互助，共同研究机场氢底子办法的规划计划。

三是开辟氢能作业呆板。

日本最大农机厂商久保田，筹划2023年在欧洲市场推出小型电动拖沓机，2025年面向西欧开辟出中大型氢燃料电池拖沓机。洋马控股筹划2025年推出电动农机，并思量在中大型农机上使用氢能动力。小松制作所将与康明斯互助开辟采矿卡车氢燃料电池，目标是2030年实现贸易化。

四是探索氢气发电技能。

三菱重工正在开辟核电制氢技能，并筹划2030年推出仅靠氢气即可发电的大型涡轮机，目标是2030年脱碳业务实现3000亿日元贩卖额。川崎重工筹划2026年在冲绳具志川火力发电站启动“氨、煤混燃”发电试验。

五是试验氢能的工厂应用。

2022年4月，松下在滋贺县草津市的工厂安装了99台5千瓦可调治功率的燃料电池，体积与小型主动售货机差不多，共同570千瓦光伏发电使用，目标是成为“举世首个使用可再生能源驱动的氢燃料工厂”，同时积聚“工厂能源管理体系”技能。日本制铁和JFE钢铁正在建立小型氢气炼铁试验机，预计2024～2025年开始试验。神户制钢正在兵库县高砂市试验“氢气供应控制体系”，探求稳固供氢、淘汰浪费的方法。

六是构开国际氢能供应链。本年2月，川崎重工和岩谷财产完成了液氢海运试验——澳大利亚褐煤转化的2吨液氢，用川崎重工制作的液氢运输船，长途跋涉9000千米到达日本神户机场岛的“Hytouch神户”——天下首个液化氢装卸基地。这是日本新能源财产技能综合开辟机构（NEDO）的树模项目，筹划2023年后开始新的验证试验。别的，三菱重工已到场美国犹他州氢能发电项目，三井物产故意同阿联酋阿布扎比国家石油公司开展液氢运输互助，东洋工程亦故意在印尼生产“绿氨”。

泉源：举世杂志作者：刘云