产业新动向｜日本氢能实践：建全球供应链，发挥企业联盟作用

当前，气候危机、地缘政治、俄乌战争、新冠疫情等多种因素影响下，各国正加快推广氢能，通过确保成本效益、用氢安全的解决方案，更大规模地推广氢能产业落地。

日本在能源安全方面一直都有紧迫感。上世纪70年代，日本就开始进行氢技术的研发。福岛核泄漏事件后，时任总统安倍晋三提出建设“氢能社会”的目标。2017年，日本制定的《氢能基本战略》中提出，“将在2030年前后建立商业规模的供应链，每年采购约300万吨氢气，实现约30日元/Nm3的氢气成本。”

日本在氢能领域的野心不仅为实现气候目标所驱动，而是将氢视作可以引领世界的技术和领域，成为全球第一个氢经济体，并希望在全球市场掌握足够的话语权。

为此，以丰田、川崎重工为首的大企业都在不断迭代技术，也在制定一些策略以不断降低成本。降成本，另一关键是规模化应用。日本的策略是通过与供需双方的合作来增加氢气引入量。2021年10月更新的日本第六版能源战略计划提出，2030年氢能在能源结构中的占比要达到11%。

2022年，日本自然资源和能源署发布的《以实现氢能社会为目标，建构大规模氢能供应链》，日本产经省发布的《氢/氨的现状和未来的研究方向》，这两篇报告较详细地对日本的氢能发展战略做了阐释。

一、 挖掘各领域用氢潜力，刺激需求

各国出台的氢能发展政策与需求侧潜力的多样性程度相似。交通领域是减碳的硬骨头，中国、美国、欧盟等推广氢能发展不可避免都从交通领域开始。

丰田的燃料电池车走在世界前列。为了更大规模开拓全球市场，丰田一直致力于技术开发以降低成本。今天丰田Mirai二代价格已经降到49500美元,比一代Mirai 6万美元降低很多，2021年，Mirai在全球市场销售占比55%。

基于消费者口味的多样性，开发多种燃料电池车车型，丰田的目标是在2025年推出用于SUV和小型货车等量产区的燃料电池汽车。丰田还在不断扩大商用车（FC卡车等）市场，并不断降低燃料电池客车价格，其目标是在2023-2024年将车辆价格降低一半左右，力争在2030年实现供电本地化，使其成为与电动巴士等竞争对手相比具有足够竞争力的零排放车辆，以此在交通领域增加氢的应用量并降低氢供应成本。

日本在工业、发电、供热、建筑等方面用氢也取得了一些成果。日本坚持供需一体的策略，通过应用工业、电力、建筑等现有基础设施供应氢气，同时开拓居民对这些领域的用氢需求，促进居民的应用。

在工业领域，根据燃烧特性，推进氢还原炼铁等制造工艺的大规模改造和大型氢锅炉的技术开发。此外，扩大氢能在飞机和船舶方面的使用规模。2021年，日本川崎重工制造的全球第一艘液化氢运输船Suiso Frontie从澳大利亚运输氢成功，这具有里程碑意义。川崎重工预计，到 2030 年液化氢的运输将在商业上可行。

在供热方面，利用现有燃气管道在内的供应基础设施，推进氢能进入家庭和商业部门。建筑领域，挖掘多户住宅公寓和商业建筑中潜力，推进氢气混合到已有的天然气网络中。

发电领域对氢气有大量需求。日本第六版能源战略计划中明确引入氨能，并将开展混烧、专烧示范。氢气和氨气可用于燃气轮机，以提高电力系统的灵活性，氨气还可用于燃煤电厂以减少排放，成本也低于氢。到2030年，利用氢和氨所生产出的电能将占日本能源消耗的1%。 

日本本土资源有限，人口规模较少，因此发展氢经济不仅立足国内，更是面向国际市场。供需两端皆离不开国际市场，因此日本努力建设商业用氢的全球供应链，实现氢能商业推广的全球化。

二、建立全球供应链

实现氢能社会，需要统筹推进氢能规模化供应链建设和需求创造。建设氢的供应链被日本提到重中之重的位置，主要包括扩大氢源地、利用区域剩余可再生能源，实现区域循环共生，扩大氢源地当地生产和当地消费等。

氢可以从各种能源中生产，但日本资源有限，所以不断强调氢气来源的多元化。所以，供给方面：一是利用具有价格竞争力的海外氢气，建设国际氢供应链。其次是利用国内可再生能源的制氢基地。最大限度地利用国内现有的氢气供应，如副产氢。值得注意的是，日本目前用氢也主要是化石燃料制氢，即“灰氢”，这也受到了国际社会的诟病，但这不影响日本目前用氢战略。

为了长期稳定、大量供应廉价氢气，日本建立了利用国内外廉价氢气资源的氢气生产基地。日本致力于国际氢气供应链开发，包括开展配套设备研发，打造集氢气生产、储运、利用为一体的供应链，并建立“全球可再生燃料网络”。日本与澳大利亚、文莱、挪威和沙特阿拉伯就氢燃料采购问题进行合作。另外，推进剩余可再生能源电解水制氢商业化，并开发利用光催化剂制氢技术和高温煤气炉制氢技术，旨在将氢气的供应成本降低到与化石燃料相同的水平，并增加供应量，目标是2030年降低到30日元/Nm3，并达到300万吨/年，到2050年实现2000万吨/年。

日本是岛国，搭建全球供应链，主要依靠海上运氢。这几年来，利用液化氢运输和甲基环己烷（MCH）运输，已经有一些成功的示范。

构建国际氢供应链1：液化氢

2022年，川崎重工研发的Suiso Frontier 成功从澳大利亚运输液化氢到日本神户。这是世界上第一个以液化氢为载体的大型海上氢气运输。

所运氢气由澳大利亚的褐煤生产，在当地的液化基地转化为液化氢，然后运输到日本神户的货物装卸基地。川崎重工在神户机场建成了世界首个液化氢装卸基地“Hytouch神户”，专门用于接收经由船运而来的液化氢。

在2030年30日元/Nm3的供应成本目标导向下，日本还最大限度地发挥规模经济作用，通过将港口内现有各种设备的尺寸增加至32倍，实现规模化和降成本，目前多部门正在这个方向进行技术开发和验证。

构建国际氢供应链2：甲基环己烷（MCH）

日本新一代氢能链技术研究合作组（AHEAD）进行了“有机化学氢化物法的氢供应链实证项目”，在文莱与日本之间建立了国际间氢供应链。

这一流程为：在文莱用天然气生产氢气；在文莱加氢厂转化为 MCH；在（川崎）的脱氢工厂转化为氢气。

2021年，文莱生产的甲基环己烷（MCH）运往日本，在位于川崎市的脱氢工厂将氢从MCH中分离出来（MCH分解成氢气和甲苯）。然后，将氢供应给Toa Oil Co. Ltd（日本炼油商）旗下Mizue电站的燃气轮机，一次性完成氢气的制作和供应。

这一项目可以直接利用区域内的炼油厂等设备。所以，炼油厂有可能在碳中和时代重生为氢气供应基地。 

三、日本的经验

对于氢能的社会化落地，需要克服技术、基础设施建设、规模化等三个问题。

1、坚持技术创新

丰田的燃料电池车技术，包括电堆、催化剂已经走在国际前列，但是为了在国际市场占据更多规模，丰田不断致力于提高技术降低成本。比如，提高电解质膜的耐久性。

在催化剂方面，减少铂 (Pt) 的使用量，将目前1.4%的甲苯损失率减半，继续开发必要的基础技术，提高催化剂性能，提高设备的耐用性。

在扩大国际氢气供应链规模来降低氢气供应成本时，通过建立氢气涡轮发电技术，增强利用液化氢和MCH的海运装备和氢气发电领域的竞争力。例如，电解不经过氢气直接合成MCH的技术，有望通过减少合成甲苯和氢气的设备，显著降低设备成本。

为了进行大规模制造MCH，开发增加电解槽尺寸和提高催化剂效率等技术。

2、健全与氢相关产业政策和标准

日本产经省认为，要从产业政策角度出发，调动技术开发、制度开发等社会实施的所有政策，进一步加强日本企业的产业竞争力。

展望碳中和时代，日本将氢定位为新能源，加快社会落地。在《精细化法》修改法案中，为了促进能源供应企业使用氢气和氨气，将其定位为《精细化法》下的非化石能源，将氢气和氨气分配给能源供应企业。

3、发挥头部企业和行业联盟的作用

在日本制造业发展过程中，日本经济团体联合会一直担当协助政府制订有关政策、依据国家产业政策协调企业行动等角色，丰田、三菱、日立等企业都是经团联的成员。

为了充分利用燃气、供暖在内的基础设施来扩大氢气供应，日本成立了行业联合体，各行业在实施现有业务的同时，可以针对设备共享等进行协调，建立了各行业和同类行业之间的设备共享的制度集合体，促进潜力设备互换和工艺合作。如，东京燃气和大阪燃气都宣布将在2030年引入一定比例的氢气。

在推进燃料电池车和加氢站布局方面，Japan H2 Mobility（JHyM）联盟发挥了核心作用。JHyM成立于2018年2月，旨在与维护和运营加氢站的基础设施公司、汽车制造商、金融投资者等合作，沟通政府和地方企业，挖掘需求，在全国推广加氢站建设。丰田、日产、本田等汽车企业，东京电力 、大阪煤气等基础设施企业都是联盟成员。 

2020年，九家日本企业共同成立了日本氢能协会（包括：岩谷株式会社、ENEOS株式会社、川崎重工株式会社、关西电力株式会社、神户制钢株式会社、东芝株式会社、丰田汽车株式会社、三井住友金融集团株式会社、三井物产株式会社），通过促进公共和私人联盟以及监管框架来帮助推动日本氢能社会的发展。

4、打造示范项目，提高社会认可度

通过开展示范项目，推进工业和民间社会体验能源系统转型和氢经济带来的便利。

除了上述海上运氢项目，还有建设福岛氢能模型。通过将福岛氢能研究场（FH2R）生产的氢用于各种燃料电池汽车和工厂，建成一个氢能社会先驱的示范区，这里有集氢的生产、储存、运输和利用为一体的供应链。产经部门还致力于通过充分利用其他地区的区域特征，因地制宜，建立和示范工业领域和港口的氢利用模型。在公共设施和加油站引入固定式燃料电池，将加氢站与燃料电池汽车/燃料电池客车相结合，形成区域氢气利用模式。

5、适应国际标准，开拓全球市场

日本主动适应国际市场需求，并参与标准制定。例如，支持增加水电解槽尺寸的技术拓展，准备可以在与欧洲相同的条件下评估水电解槽性能的环境，降低进入海外市场的门槛。

建立并加强全球范围内的公私合作伙伴关系。用好政府层面的国际框架，促进信息交流、联合研究和政策研究。与荷兰、阿根廷、澳大利亚等过展开氢能领域的合作。

2022年初，日本和印度尼西亚已同意在氢、氨和碳捕获与储存等脱碳技术方面开展合作。通过政府和行业联盟的努力，为世界其他地区提供氢能发展模式。