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        日本氫能產業發展特點與啟示

        發布時間:2022-09-14 10:54        來源:賽迪智庫        作者:黃鑫

        在新冠疫情和地區沖突導致國際能源供應鏈不穩定性持續增強的背景下,各國能源轉型和節能減排的壓力日益增大,紛紛加速探索低碳多元的能源供給模式。氫能作為清潔高效、應用廣泛的能源之一,成為各國關注的熱點。據國際氫能委員會預測,到2050年氫能占全球能源消費的比重將提高到18%,氫經濟的市場規模將達到2.5萬億美元。日本本土資源較為匱乏,特別是對進口能源依賴度較高,在尋找替代的可再生能源、提升能源自給率的努力中,日本政府對氫能的重視不斷加強,并通過開展技術創新、基礎設施建設和示范應用等逐步積累技術儲備,構建氫能產業鏈,推動氫能大規模應用。

        一、日本氫能產業發展特點

        (一)將氫能作為提高能源自主權的重點

        2002年,日本政府提出能源安全(Energy Security)、經濟發展(Economic Growth)和環境保護(Environment Protection)的綜合“3E”政策,持續致力于降低對石油等進口能源的依賴。2011年福島核事故之后,日本核能發展遭受影響,對能源結構做出較大調整,氫能成為日本政府的重要戰略選擇。在2013年發布的《日本再復興戰略》中,發展氫能被明確為基本國策。2016年,日本相繼公布能源中期和長期戰略方案,其中《能源革新戰略》提出“構建新型能源供給系統”,《能源環境技術創新戰略》則確定了到2050年將重點推進的五大能源技術創新領域。2017年發布的《氫能基本戰略》確定了到2050年實現氫能社會的目標愿景和到2030年實現氫能發電的行動計劃。2018年7月,日本發布《第五期能源基本計劃》,再次強調降低對化石能源的依賴,并提出建立以氫能為基礎的二次能源結構,構建融合人工智能等技術的多維、多元能源供需體系。一系列政策的出臺,不僅拓展了氫能發展的深度和廣度,更體現了日本政府對于發展氫能的高度重視。

        (二)以建設多元化應用的“氫能社會”為目標

        日本是全球最早推動氫能全面應用的國家之一。20世紀70年代,日本成立“氫能源協會”,開始了氫燃料電池技術開發。依托國內汽車產業的雄厚基礎,氫燃料汽車成為日本氫能產業鏈下游應用最早推廣的重要領域。2014年,日本在《能源基本計劃》中提出建設“氫能社會”的愿景,強調要擴大氫氣來源并拓寬應用場景,并在2017年發布的《氫能基本戰略》等相關文件中制定了實現氫能社會的技術路線,將氫能的應用領域推廣到交通、家庭以及工業原料等領域,目標是到2030年氫氣達到30萬噸的年商業化供應能力、用氫成本降至3美元/千克、燃料電池車達80萬輛、建設加氫站900座、家用熱電聯產的燃料電池用戶數達530萬戶等。2019年3月,為進一步加速推動氫能利用,日本政府發布了《氫能利用進度表》,明確提出到2025年氫燃料電池汽車價格將至與混合動力汽車持平,隨后又發布第三次修改的《氫能及燃料電池戰略發展路線圖》,提出了到2025年全面普及氫能交通,實現氫能發電商業化本的目標。2022年3月,日本新能源產業技術綜合開發機構發布《燃料電池重型交通技術路線圖》,提出到2030年,日本新增的8噸以下商用車中,燃料電池重型交通滲透率要達到20%-30%。此外,日本政府還大力支持氫能應用項目,對商用、車用、家用及工業用燃料電池及基礎設施建設給予全面補貼,催化了氫能技術的應用。

        (三)通過布局國際知識產權提升話語權

        日本政府堅持“技術強國”理念,對氫能全產業鏈技術研發給予大力支持。2016年,日本出臺《能源環境技術創新戰略》,強化政府引導下的研發體制,提出針對2050年構建新型能源體系目標的5大重點技術創新領域,2019年又在《氫能及燃料電池戰略發展路線圖》中列出了燃料電池技術、氫供應鏈和電解技術等三大重點技術領域,同年日本在氫能和燃料電池領域研發投入達2.97億美元,成為國際能源署成員國在該領域研發投入最多的國家。除本國外,日本還加速在中國、美國以及歐洲專利局等申請專利保護。目前,日本在氫能和燃料電池技術方面擁有的專利數量居世界首位?;趪鴥瓤焖侔l展的氫能應用基礎,日本將研發重點聚焦高端技術,通過主導和參與制定國際標準、組建國際氫能技術合作聯盟等方式爭取對產業鏈上游技術的掌控,以爭取在未來國際清潔能源領域的競爭中提升話語權。

        二、對我國的啟示

        (一)完善產業發展政策體系

        2020年起,國家統計局將氫能納入能源統計,標志著氫能成為我國能源系統的重要組成部分。2022年3月接連發布的《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》、《2022年能源工作指導意見》兩個文件,進一步明確了我國氫能產業的定位和中長期目標,產業總體發展導向已明晰。但我國氫能產業具體發展路線和支持政策還有待完善,全國各地出臺的氫能發展規劃還需統籌,在全球加速氫經濟布局,特別是我國氫能產業尚處在發展初期,靠市場機制無法快速建立完整產業鏈條的背景下,需加強跟蹤國際形勢和梳理我國氫能產業亟待解決的問題,掌握氫能發展進程,分析其他國家戰略思路和發展經驗,研究制定有利于我國氫能產業生態形成的政策支撐體系。

        (二)加強科技創新引領

        科技創新是推動氫能產業持續發展的動力。氫能技術復雜多樣,涉及制氫、儲氫、運氫、用氫、加氫設施等多個環節,科技創新也要在供應鏈、產業鏈梳理的基礎上,分析氫能領域關鍵技術的分布和研發趨勢,進行系統布局。因此,需要集中跨學科的產學研用各方力量,促進從材料等基礎研究、關鍵技術攻關、應用示范、產業化轉化到跨領域融合的技術能力提升,形成具有自主知識產權的核心技術,提高相關設備和零部件的的國產化水平,引領和保障我國氫能產業鏈穩定發展。

        (三)拓展氫能多元化應用場景

        世界能源理事會發布的《氫能—工業催化劑(加速世界經濟在2030年前實現低碳目標)》報告提出,氫能未來應用主要包括四種場景,即長期儲能、從藍氫到綠氫、大規模應用、燃料電池交通工具。從日本氫能戰略布局看,氫燃料電池在交通運輸中的應用是其發展的重點,與此同時,氫能發電、儲能、工業生產和住宅應用的推廣示范也在加速。目前我國氫能應用場景還比較單一,需先行制定示范工程計劃,支持在燃料電池、交通運輸、家庭供熱、傳統高耗能工業等領域開展氫能試點應用。此外,依托氫能的儲能特性,還可探索利用其它可再生能源制氫儲能模式,實現多種可再生能源綜合利用。

        (四)加強國際交流合作

        氫能不僅對本國能源結構轉型和氣候目標達成具有重要意義,同時也是未來全球能源市場競爭的熱點領域。加強國際交流合作,一方面需要在氫能技術研發、成果轉化等方面積極開展國際合作,拓展我國優勢領域的國際影響力。另一方面主動借鑒國外氫能推廣應用的經驗,如日本氫能社會等建設的模式和效果,開拓適合我國國情的氫能市場。此外,還需要加強知識產權保護的全球化思維,注重技術積累及維權,提升我國在未來氫能產業國際市場中的競爭力。

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