周杰：碳中和目標(biāo)下日本氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略變化分析

碳中和目標(biāo)下日本氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略變化分析

周杰 國(guó)際清潔能源論壇(澳門)秘書長(zhǎng)、武漢新能源研究院研究員

　　氫能在當(dāng)前全球能源轉(zhuǎn)型和能源危機(jī)的背景下發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它扮演著“清潔高效的二次能源、靈活智慧的能源載體、綠色低碳的工業(yè)原料”三重角色。目前，世界上160多個(gè)國(guó)家先后宣布碳中和目標(biāo)，將氫能視為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要抓手。氫能不僅直接推動(dòng)電力行業(yè)深度脫碳，還能將剩余電力轉(zhuǎn)換為氫儲(chǔ)存利用，最大限度地發(fā)揮可再生能源的潛力，促進(jìn)氫電耦合發(fā)展。同時(shí)，有助于難以實(shí)現(xiàn)電能替代的工業(yè)領(lǐng)域脫碳。特別是以氫原料制造的合成氨、合成燃料替代現(xiàn)有的化石燃料，對(duì)于推動(dòng)化石能源清潔高效利用具有重要的意義。

　　自2017年12月日本發(fā)布全世界首個(gè)氫能國(guó)家戰(zhàn)略以來，全球41個(gè)國(guó)家已經(jīng)制定了國(guó)家氫能戰(zhàn)略，還有10多個(gè)國(guó)家正在籌劃中。各國(guó)都在瞄準(zhǔn)這個(gè)巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，投資布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈以及氫能基礎(chǔ)設(shè)施，全球氫能產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)白熱化。

　　一、日本氫能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略概況

　　2017年12月，日本率先發(fā)布了全球首個(gè)氫能國(guó)家戰(zhàn)略——《氫能基本戰(zhàn)略》。然而，由于氫能成本居高不下，且基礎(chǔ)設(shè)施不完善，其在與其他清潔能源的競(jìng)爭(zhēng)中并未展現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。這導(dǎo)致氫能戰(zhàn)略實(shí)施未達(dá)預(yù)期，出現(xiàn)了包括燃料電池汽車和家用燃料電池銷售等未能達(dá)到市場(chǎng)目標(biāo)的問題，難以滿足當(dāng)下實(shí)現(xiàn)碳中和與能源安全目標(biāo)的需求。為此，日本國(guó)內(nèi)對(duì)《氫能基本戰(zhàn)略》的底層邏輯和技術(shù)路線提出質(zhì)疑，認(rèn)為日本氫能戰(zhàn)略選擇了低優(yōu)先級(jí)用途的氫能，過于注重基于化石燃料的灰氫與藍(lán)氫，而忽視基于可再生能源的綠氫，使得日本綠氫產(chǎn)量與產(chǎn)能都明顯滯后于其他國(guó)家。

　　2020年10月，日本政府宣布2050年實(shí)現(xiàn)碳中和，進(jìn)一步推動(dòng)了日本氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。于是，政府于2020年12月出臺(tái)了《綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》，并在2021年6月進(jìn)行了修訂。該戰(zhàn)略將氫能產(chǎn)業(yè)確定為碳中和時(shí)代推動(dòng)日本經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的十四個(gè)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一。氫能產(chǎn)業(yè)橫跨氨燃料產(chǎn)業(yè)、核工業(yè)、汽車工業(yè)、船舶工業(yè)、航空工業(yè)、碳循環(huán)產(chǎn)業(yè)等，是各重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之間聯(lián)系最廣、協(xié)同關(guān)系最深的產(chǎn)業(yè)。隨后，2021年10月，日本政府通過了《第六次能源基本計(jì)劃》，明確將建設(shè)氫能社會(huì)作為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的戰(zhàn)略支柱，并提出“根據(jù)氫能在碳中和時(shí)代的作用修改氫能基本戰(zhàn)略”的要求。2023年2月，日本政府正式確定了《實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型基本方針》，指出氫能作為清潔能源，是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的突破口。在此背景下，2023年6月，日本對(duì)實(shí)施了5年多的《氫能基本戰(zhàn)略》進(jìn)行了修訂。新版《氫能基本戰(zhàn)略》明確了氫能的戰(zhàn)略定位和對(duì)象范圍，制定了加速實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)發(fā)展的具體規(guī)劃和目標(biāo)，包括實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、低碳的氫(氨)供給體系以及創(chuàng)造各類應(yīng)用場(chǎng)景的市場(chǎng)需求;同時(shí)，提出了氫能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略和氫能安全戰(zhàn)略，包括支持構(gòu)建大規(guī)模的供應(yīng)鏈，推進(jìn)創(chuàng)新技術(shù)開發(fā)，加強(qiáng)國(guó)際合作等具體措施，以增強(qiáng)日本氫能產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

　　二、新版《氫能基本戰(zhàn)略》調(diào)整情況分析

　　(一)氫能供給目標(biāo)大幅增長(zhǎng)

　　首先對(duì)舊版戰(zhàn)略的階段目標(biāo)劃分進(jìn)行了調(diào)整。舊版戰(zhàn)略中近期目標(biāo)為2020年，中期目標(biāo)為2030年，遠(yuǎn)期目標(biāo)泛指“將來”?！毒G色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》重新調(diào)整了劃分各階段的基準(zhǔn)年，2025年為近期目標(biāo)，2030年為中期目標(biāo)，2050年為遠(yuǎn)期目標(biāo)。新版戰(zhàn)略重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)2030年的行動(dòng)計(jì)劃和2050年的展望。舊版戰(zhàn)略提出到2020年氫能供給量達(dá)到0.4萬噸，2030年和2050年氫氣供給量分別達(dá)到30萬噸和1000萬噸以上。《綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》將2030年和2050年氫氣供應(yīng)量目標(biāo)分別提高到300萬噸和2000萬噸(含氨)，2030年的目標(biāo)供給量中還包含了清潔氫42萬噸。新版戰(zhàn)略在此基礎(chǔ)上又增加了2040年氫氣供應(yīng)量，提出1200萬噸的目標(biāo)，是當(dāng)前日本氫氣年產(chǎn)量200萬噸(含氨)的6倍。主要依據(jù)是日本商用車、發(fā)電和鋼鐵行業(yè)的氫能潛在需求預(yù)測(cè)量為1800萬～2300萬噸，但2050年目標(biāo)并未標(biāo)注氫源的屬性。

　　表1 《日本氫能基本戰(zhàn)略》舊版與新版目標(biāo)對(duì)照

　　(二)氫能降本目標(biāo)基本相同

　　降低成本是氫能市場(chǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)。目前日本市場(chǎng)的氫氣價(jià)格為100日元/ 標(biāo)準(zhǔn)立方米，到2030年，氫供應(yīng)成本從每標(biāo)準(zhǔn)立方米100日元降低到30日元(約 334 日元/千克)，氨供應(yīng)成本按氫當(dāng)量計(jì)算則超過10日元/ 標(biāo)準(zhǔn)立方米?！毒G色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》明確提出到2050年降低到20日元/標(biāo)準(zhǔn)立方米(約222日元/千克)，而舊版戰(zhàn)略只提到將來達(dá)到這一目標(biāo)?？傮w來說新舊兩版的氫能降本目標(biāo)基本相同。但要實(shí)現(xiàn)上述成本目標(biāo)，必須實(shí)現(xiàn)《第六次能源基本計(jì)劃》提出的市場(chǎng)需求目標(biāo)。一是氫能發(fā)電占比達(dá)到10%的預(yù)期目標(biāo);二是所有國(guó)內(nèi)商用車全部轉(zhuǎn)換為氫能或氫基合成燃料;三是氫能煉鋼技術(shù)廣泛普及。

　　由于氫能是一種二次能源，其供給成本取決于一次能源價(jià)格的高低。日本在澳大利亞的褐煤制氫成本約為每標(biāo)準(zhǔn)立方米10日元，但儲(chǔ)運(yùn)成本為每標(biāo)準(zhǔn)立方米20.7日元。而可再生能源電解水制氫成本則達(dá)到每標(biāo)準(zhǔn)立方米53日元。到2050年的成本目標(biāo)控制在每標(biāo)準(zhǔn)立方米20日元以下，這主要是基于發(fā)電成本的考慮，氫燃料火電成本與天然氣火電成本相當(dāng)，才能實(shí)現(xiàn)氫能商業(yè)化。舊版戰(zhàn)略提出將來成本目標(biāo)要達(dá)到每千瓦時(shí)17日元，而《綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》則要求2050年氫燃料發(fā)電成本必須低于燃?xì)饣痣姵杀?，即每千瓦時(shí)12日元。新版戰(zhàn)略沒有明確提及，主要原因是2023年3月燃?xì)饣痣姵杀緦?shí)際上已經(jīng)上漲到每千瓦時(shí)24日元。

　　(三)明確重點(diǎn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域

　　日本氫能產(chǎn)業(yè)包括制備、儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用三大產(chǎn)業(yè)鏈，在制備環(huán)節(jié)，重點(diǎn)將開發(fā)高效、耐用、低成本電解制氫技術(shù)，煤氣化、甲烷熱解制氫等高溫制氫技術(shù)以及光催化制氫技術(shù)。在儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，關(guān)注點(diǎn)將放在高效氫氣液化裝置、儲(chǔ)氫合金、低成本氫載體、氨裂解等技術(shù)的開發(fā)上。在應(yīng)用環(huán)節(jié)，主要著眼于高效、耐用、低成本燃料電池技術(shù)的研發(fā)，以及碳回收產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)，如合成甲烷、合成燃料等。

　　日本產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略則從整體出發(fā)，著重發(fā)展啟動(dòng)速度較快、未來市場(chǎng)規(guī)模較大的領(lǐng)域，以及日本具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)化。

　　(四)明確“低碳?xì)?rdquo;標(biāo)準(zhǔn)

　　在“零碳?xì)?rdquo;尚未形成統(tǒng)一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的情況下，各國(guó)對(duì)于“清潔氫”與“低碳?xì)?rdquo;的定義尚不一致。根據(jù)氫制備方法以及碳排放量的不同，歐洲各國(guó)采用了彩虹顏色分類，包括白氫(工業(yè)副產(chǎn)氫)、黑氫(煤制氫)、褐氫(褐煤制氫)、灰氫(天然氣制氫)、藍(lán)氫(天然氣+CCS制氫)、藍(lán)綠氫(甲烷裂解制氫)、綠氫(可再生能源制氫)、紫氫或黃氫(核電制氫)等。不同國(guó)家和地區(qū)的氫能戰(zhàn)略對(duì)不同類型的氫能賦予不同的稱謂。例如歐盟和德國(guó)強(qiáng)調(diào)可再生能源制氫，歐盟氫能戰(zhàn)略將氫能分為清潔氫(可再生能源制氫)、低碳?xì)?化石能源+CCUS)、化石氫;法國(guó)氫能戰(zhàn)略將氫能分為零碳?xì)浜突瘹?，美?guó)氫能戰(zhàn)略將氫能分為清潔氫與碳中和氫。這不僅是各國(guó)政府對(duì)氫能項(xiàng)目扶持補(bǔ)助的標(biāo)準(zhǔn)，也是日后各國(guó)開展國(guó)際貿(mào)易衡量氫能清潔屬性的標(biāo)準(zhǔn)。

　　氫能的清潔屬性是由其全生命周期的碳排放量決定。新版戰(zhàn)略引入了“低碳?xì)?rdquo;的概念，將可再生能源制氫和化石燃料+CCS制氫等納入該范疇，未來計(jì)劃將核電制氫也納入其中。“低碳?xì)?rdquo;的邊界基本上與舊版戰(zhàn)略的“零碳?xì)?rdquo;、《綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》的“清潔氫”概念相同。不過，新版戰(zhàn)略為氫(氨)制備設(shè)定了全生命周期的碳強(qiáng)度指標(biāo)。與其他國(guó)家相比，日本標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低，但日本仍然試圖牽頭制定全球標(biāo)準(zhǔn)，爭(zhēng)取氫能標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際話語權(quán)。

　　(五)采取支持和監(jiān)制融為一體的政策措施

　　日本在推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)方面采取了一系列支持和監(jiān)管相融合的政策措施。2021年3月，日本設(shè)立了2萬億日元規(guī)模的綠色創(chuàng)新基金(GI)，分配給氫能相關(guān)領(lǐng)域的總預(yù)算達(dá)到8300億日元。2023年5月，日本進(jìn)一步頒布了《綠色轉(zhuǎn)型促進(jìn)法》和《綠色轉(zhuǎn)型脫碳電力供給法》，該法案通過政府先期投資20萬億日元來提供對(duì)綠色轉(zhuǎn)型的支持，并帶動(dòng)社會(huì)投資150萬億日元，其中未來10年將向氫能相關(guān)領(lǐng)域投資7萬億日元。新版戰(zhàn)略還明確提出在未來15年對(duì)氫能供應(yīng)鏈投資15萬億日元。

　　具體措施方面，日本一方面重點(diǎn)支持建立大規(guī)模氫(氨)供應(yīng)鏈體系，并參照現(xiàn)有化石燃料價(jià)格對(duì)氫氨進(jìn)行差價(jià)補(bǔ)貼，氫氣的價(jià)格將以液化天然氣(LNG)價(jià)格為參照，而氨的價(jià)格將和煤炭?jī)r(jià)格進(jìn)行比較。另一方面，政府支持建設(shè)氫(氨)基礎(chǔ)設(shè)施支撐體系，計(jì)劃在有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)需求的城市地區(qū)建設(shè)3個(gè)大型氫中心，在有一定規(guī)模需求的地區(qū)發(fā)展5個(gè)中型氫中心，并在港口地區(qū)發(fā)展氫能樞紐，同時(shí)，加強(qiáng)與地方政府合作，推動(dòng)區(qū)域氫能供應(yīng)鏈的建立，從而促進(jìn)地方氫能生產(chǎn)和使用。

　　新版戰(zhàn)略還提出了“氫能安全戰(zhàn)略”的基本框架，包括氫能使用的政策法規(guī)環(huán)境和日本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以建立覆蓋整個(gè)氫能供應(yīng)鏈的安全監(jiān)管體系。為增強(qiáng)氫能領(lǐng)域的國(guó)際地位，日本積極推動(dòng)氫能技術(shù)裝備的安全性、通用性和標(biāo)準(zhǔn)化。為加快氫能技術(shù)產(chǎn)品的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，日本與ISO、IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織加強(qiáng)合作，特別是密切聯(lián)系ISO/TC197(氫能技術(shù))、ISO/TC67(油氣產(chǎn)業(yè))、ISO/TC22/SC37(電動(dòng)汽車)、IEC/TC105(燃料電池)、IEC/TC69(電動(dòng)車輛)等與氫能相關(guān)的技術(shù)委員會(huì)，以促進(jìn)將日本標(biāo)準(zhǔn)提升為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

　　(六)積極開拓海外市場(chǎng)，謀劃構(gòu)建全球性氫能市場(chǎng)

　　國(guó)際合作對(duì)于日本氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、技術(shù)改進(jìn)和降低成本至關(guān)重要。因此，增強(qiáng)全球競(jìng)爭(zhēng)力、拓展海外市場(chǎng)已納入了新版戰(zhàn)略，日本需繼續(xù)推進(jìn)資源外交，以保障氫能源穩(wěn)定供應(yīng)。首先，以化石能源制氫和儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目為抓手，日本將強(qiáng)化與傳統(tǒng)資源國(guó)的合作。例如與澳大利亞合作開發(fā)褐煤制氫項(xiàng)目;與文萊合作開發(fā)天然氣制氫項(xiàng)目;與沙特合作開發(fā)合成氨項(xiàng)目，同時(shí)與澳大利亞合作開發(fā)合成氨項(xiàng)目。其次，以可再生能源制氫和儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目為重點(diǎn)，日本將加強(qiáng)與可再生能源資源國(guó)的協(xié)作。例如，與阿聯(lián)酋合作開發(fā)光伏制氫項(xiàng)目，與馬來西亞攜手開發(fā)水電制氫項(xiàng)目、與新西蘭共同推動(dòng)地?zé)嶂茪浜途G氨項(xiàng)目，與美國(guó)猶他州展開可再生能源制氫項(xiàng)目。第三，以氫能技術(shù)產(chǎn)品和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為中心，日本將拓展與氫能需求國(guó)的合作。例如，參與美國(guó)、荷蘭、新加坡的燃?xì)浒l(fā)電項(xiàng)目，美國(guó)加利福尼亞加氫站以及新加坡和洛杉磯氫能市場(chǎng)建設(shè)等，圍繞環(huán)太平洋與環(huán)印度洋航線鋪開氫能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)“碳中和燃料基地”的戰(zhàn)略目標(biāo)。

　　值得注意的是，日本正在謀劃和布局國(guó)際氫能市場(chǎng)建設(shè)的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)。氫能與化石能源不同，世界上任何國(guó)家都能制造;與電力不同，可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存和長(zhǎng)距離運(yùn)輸，具備全球可自由流通交易的特性。為此，日本已通過多邊平臺(tái)和雙邊合作積極推進(jìn)氫能標(biāo)準(zhǔn)化工作。自2018年起，日本發(fā)起召開了多次世界氫能部長(zhǎng)會(huì)議，發(fā)布了東京宣言，提出了全球10年內(nèi)建設(shè)1萬個(gè)加氫站和使用1000萬套燃料電池系統(tǒng)的宏偉愿景。與此同時(shí)，通過聯(lián)合國(guó)、G7、G20、國(guó)際氫能經(jīng)濟(jì)和燃料電池伙伴計(jì)劃(IPHE)、清潔能源部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議(CEM)、創(chuàng)新使命(MI)等多個(gè)渠道，日本呼吁建立買方主導(dǎo)的全球氫能市場(chǎng)，并提出構(gòu)建“亞洲零排放共同體”(AZEC)的倡議。因此，國(guó)際氫能市場(chǎng)的形成對(duì)于日本將技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)具有重要的意義。

　　三、相關(guān)啟示

　　日本在氫能規(guī)劃中展現(xiàn)的先行者角色為我們提供了很多有益的啟示。首先，日本采取了盡可能利用既有基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備的技術(shù)開發(fā)方針，氫能產(chǎn)品和技術(shù)在成熟的領(lǐng)域或地區(qū)先行先試，這有助于降低實(shí)施難度，提高技術(shù)的成熟度，有序推進(jìn)氫能社會(huì)建設(shè)。其次，日本在供給側(cè)采取“降本、增需、保供”為中心的策略，同時(shí)采用灰、藍(lán)氫與綠氫并舉，進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)并重的方針。這種多元化的供給策略使得氫能戰(zhàn)略更加靈活，更具有適應(yīng)性，同時(shí)有助于降低成本。再次，日本建立了政府統(tǒng)一規(guī)劃指導(dǎo)、企業(yè)上下游互動(dòng)的官民協(xié)同機(jī)制，政府與大規(guī)模氫能供應(yīng)商、大型氫能發(fā)電企業(yè)、燃料電池汽車制造企業(yè)、加氫站以及管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)企業(yè)定期進(jìn)行深度交流和合作，共同推動(dòng)技術(shù)路線上的分工協(xié)作，降低氫制備、儲(chǔ)運(yùn)和市場(chǎng)的成本，加速商業(yè)化進(jìn)程。最后，日本的氫能戰(zhàn)略著眼于構(gòu)建全球“氫能社會(huì)”目標(biāo)，積極參與氫能國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定，提前布局國(guó)際市場(chǎng)，為建設(shè)全球統(tǒng)一的大宗貿(mào)易市場(chǎng)做準(zhǔn)備和規(guī)劃。

　　2022年俄烏沖突引發(fā)的能源危機(jī)使全球更加關(guān)注氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。日本也受到此次能源危機(jī)的影響，國(guó)內(nèi)油價(jià)、氣價(jià)、電費(fèi)大幅上漲，暴露了長(zhǎng)期依賴化石燃料進(jìn)口的“軟肋”。由于氫能具備制備和來源多元化的優(yōu)勢(shì)，能夠長(zhǎng)期儲(chǔ)存，并在國(guó)際市場(chǎng)化石能源價(jià)格劇烈波動(dòng)時(shí)保持相對(duì)穩(wěn)定，因此，發(fā)展氫能有助于日本提升能源安全保障水平。

　　總體而言，新版戰(zhàn)略的理念從“理想主義”轉(zhuǎn)向“現(xiàn)實(shí)主義”。當(dāng)前，日本的氫能社會(huì)建設(shè)正從技術(shù)開發(fā)階段轉(zhuǎn)向商業(yè)化階段，低成本制氫、供給鏈完善、規(guī)?；萌齻€(gè)條件缺一不可。