在日本政府的普及氫能源計(jì)劃中，讓氫能源走進(jìn)普通家庭值得重點(diǎn)關(guān)注。
截至2019年底，日本已有超過(guò)26萬(wàn)戶(hù)家庭安裝了氫能源燃料電池。到2030年，日本政府計(jì)劃讓氫能源燃料電池走進(jìn)530萬(wàn)戶(hù)家庭，使全國(guó)20%的家庭用上氫能源。
目前，我國(guó)氫能源燃料電池在家庭應(yīng)用方面尚處于起步階段，研究和借鑒日本在推廣氫能源家庭應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)與做法，對(duì)我國(guó)氫能源發(fā)展和家庭能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化有著重要意義。
日本推廣氫能源家庭應(yīng)用的
經(jīng)驗(yàn)與做法
持續(xù)開(kāi)展家庭氫能技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。日本發(fā)展燃料電池堅(jiān)持面向家庭，且持續(xù)推進(jìn)，氫燃料電池技術(shù)位居世界前列。
在國(guó)家層面，以向新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）投入專(zhuān)項(xiàng)科研經(jīng)費(fèi)為主，設(shè)定核心技術(shù)應(yīng)達(dá)到的相應(yīng)指標(biāo)，并將指標(biāo)進(jìn)行分解，對(duì)承擔(dān)課題研究的單位定期進(jìn)行評(píng)估，以實(shí)現(xiàn)氫能發(fā)展目標(biāo)。
研究機(jī)構(gòu)在氫燃料電池領(lǐng)域建立了持續(xù)的研發(fā)體系，很多大學(xué)持續(xù)參與氫能研究已達(dá)50年，在關(guān)鍵技術(shù)包括極板、膜電極、電子材料等方面都有龐大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。
在企業(yè)層面，根據(jù)氫燃料電池技術(shù)狀況、氫來(lái)源的便利性以及成本、市場(chǎng)需求等，不斷完善氫燃料電池家庭應(yīng)用產(chǎn)品，松下、東芝、日立等機(jī)電一體化企業(yè)在十年前已開(kāi)始了應(yīng)用端的實(shí)證研究，積極占領(lǐng)研發(fā)成果制高點(diǎn)。
積極推進(jìn)家用氫燃料電池成本下降。成本高是阻礙氫燃料電池推廣應(yīng)用的重要因素，日本通過(guò)家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供（ENE—FARM）計(jì)劃，從2005年起開(kāi)始建設(shè)家用燃料電池示范項(xiàng)目，當(dāng)年安裝使用500套，成本800萬(wàn)日元/套（約48萬(wàn)元/套）。
2009年后，在政府補(bǔ)貼政策和松下、東芝等廠商大力推廣下，進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。到2017年，成本降至120—150萬(wàn)日元/套（約8萬(wàn)元/套），12年間成本下降80%以上。
日本家用氫燃料電池與燃料電池車(chē)的規(guī)?；瘧?yīng)用，采用了相同的電極、電解質(zhì)膜、催化劑等關(guān)鍵部件，形成協(xié)同效應(yīng)，帶動(dòng)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈成本的降低。
2019年3月日本公布的《氫能利用進(jìn)度表》提出，到2030年，累計(jì)推廣家庭燃料電池將達(dá)到530萬(wàn)臺(tái)，通過(guò)使用產(chǎn)品節(jié)省能源成本，五年收回設(shè)備投資。
出臺(tái)補(bǔ)助措施促進(jìn)氫能家庭應(yīng)用。從2010年開(kāi)始，日本政府對(duì)安裝燃料電池系統(tǒng)的家庭提供140萬(wàn)日元或制造成本一半的補(bǔ)貼；2015年，松下、東芝等企業(yè)推出新一代家用燃料電池系統(tǒng)售價(jià)降低至150萬(wàn)日元，政府補(bǔ)貼額度相應(yīng)降低至50—60萬(wàn)日元，雖然單臺(tái)補(bǔ)貼額度逐漸下降，但由于推廣數(shù)量逐步增加，2015年日本政府發(fā)放的補(bǔ)貼金額仍達(dá)222億日元。
此外，家用氫燃料電池屬于分布式熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，日本對(duì)此的扶持政策亦適用于燃料電池。在投資補(bǔ)助方面，補(bǔ)助強(qiáng)度為初期投資的1/3—1/2；在稅收減免方面，投資稅可返還30%；在優(yōu)惠氣價(jià)方面，家用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)氣價(jià)低于常規(guī)氣價(jià)；在并網(wǎng)上網(wǎng)方面，通過(guò)《并網(wǎng)技術(shù)要求導(dǎo)則》，打破了分布式熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的并網(wǎng)上網(wǎng)瓶頸。
“由點(diǎn)到面”開(kāi)展示范應(yīng)用。2005年日本首個(gè)商用家用燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)示范項(xiàng)目安裝于首相官邸，起到了良好的宣傳、推廣作用。
2005—2009年，日本共建設(shè)家用燃料電池示范項(xiàng)目3300臺(tái)套，并于2009年進(jìn)行了大規(guī)模商業(yè)化推廣。
近期，日本借助東京奧運(yùn)會(huì)契機(jī)，正大力建設(shè)氫能建筑示范區(qū)，構(gòu)建了世界上第一個(gè)氫能源社區(qū)，5632戶(hù)住宅全部采用松下公司開(kāi)發(fā)的家庭燃料電池ENE—FARM。
此外，松下公司計(jì)劃2021年在公用部分提供4處純氫燃料電池，并在區(qū)域內(nèi)修建氫管線，向街區(qū)和車(chē)輛提供氫。在推進(jìn)燃料電池小型化示范方面，東京煤氣和京瓷公司共同合作開(kāi)發(fā)的ENE—FARM，體積是以往產(chǎn)品的1/4左右，并計(jì)劃借機(jī)將此作為普及小型化家用燃料電池的“引爆劑”，擴(kuò)大其在公寓等領(lǐng)域的占有率。
制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，促進(jìn)氫能家庭應(yīng)用。日本積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定，圍繞參與制定的《全球氫能和燃料電池技術(shù)規(guī)范》《聯(lián)合國(guó)氫能和燃料電池汽車(chē)規(guī)范》等，形成了完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，并在燃料電池研發(fā)、小型化氫能應(yīng)用領(lǐng)域形成了獨(dú)具特色的核心技術(shù)。
除了官方機(jī)構(gòu)支持外，日本氫能產(chǎn)業(yè)還通過(guò)成立專(zhuān)項(xiàng)專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)，比如，燃料電池商業(yè)化促進(jìn)委員會(huì)（FCCJ）、氫供給利用技術(shù)協(xié)會(huì)（HySUT）等來(lái)促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的完善和商業(yè)化開(kāi)展。
另外，為推進(jìn)氫能家庭應(yīng)用的實(shí)施，日本在既有的電氣事業(yè)法、消防法、建筑基準(zhǔn)法、勞動(dòng)安全衛(wèi)生法等法規(guī)中，增設(shè)了家用燃料電池安裝、施工相關(guān)條例或特設(shè)條例，以規(guī)范工程的實(shí)施。
對(duì)我國(guó)氫能源發(fā)展和家庭能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化
的啟示
日本制定了氫能源發(fā)展戰(zhàn)略，并在推廣氫能家庭應(yīng)用過(guò)程中，逐步有效地解決了技術(shù)、成本、政策協(xié)調(diào)、社會(huì)認(rèn)知、標(biāo)準(zhǔn)體系等方面出現(xiàn)的問(wèn)題，給我國(guó)氫能源發(fā)展帶來(lái)四個(gè)啟示：
重視發(fā)展氫能源，促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型。當(dāng)前，我國(guó)家庭能源消費(fèi)量逐年上升，城鎮(zhèn)家庭能源以天然氣為主，天然氣是不可再生的重要化工原料。
為此，建議從兩個(gè)方面入手：一是將發(fā)展氫能源作為促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型、應(yīng)對(duì)氣候變化、改善生態(tài)環(huán)境和提高居民生活質(zhì)量的重要內(nèi)容，持續(xù)推動(dòng)我國(guó)氫能源發(fā)展和家庭能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。二是根據(jù)我國(guó)國(guó)情和國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，適時(shí)制定《氫能?chē)?guó)家戰(zhàn)略》，強(qiáng)化對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)范和引導(dǎo)，統(tǒng)一規(guī)劃氫能利用的國(guó)家目標(biāo)和時(shí)間表，明確各階段的發(fā)展目標(biāo)和任務(wù)。
加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，加快核心技術(shù)研發(fā)。目前我國(guó)還沒(méi)有從燃料電池技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)用、示范推廣、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用層面進(jìn)行綜合考慮的頂層設(shè)計(jì)部門(mén)，研究機(jī)構(gòu)往往單打獨(dú)斗，缺乏整體配套。
為此，提出以下建議，一是加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，集聚各方力量開(kāi)展系統(tǒng)研發(fā)。二是加大核心技術(shù)攻關(guān)，將引進(jìn)吸收與自主研發(fā)并重，縮短與先進(jìn)國(guó)家的差距。三是加強(qiáng)氫燃料電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)，促進(jìn)集成應(yīng)用，針對(duì)家庭燃料電池系統(tǒng)的基本特性，從系統(tǒng)集成、智能管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)與核心設(shè)備等多角度進(jìn)行集成研發(fā)，形成系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新體系，有效支撐氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
適度超前布局氫能家庭應(yīng)用研發(fā)，降低應(yīng)用成本。近兩年來(lái)社會(huì)資本大量涌入氫能產(chǎn)業(yè)，但主要集中在汽車(chē)用氫燃料電池方面。
為此，有兩點(diǎn)建議：一是鼓勵(lì)企業(yè)按照技術(shù)發(fā)展階段和市場(chǎng)培育程度，適度超前部署氫能家庭應(yīng)用相關(guān)業(yè)務(wù)，根據(jù)氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)系，形成企業(yè)間錯(cuò)位發(fā)展格局。二是鼓勵(lì)企業(yè)根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)，在研發(fā)推廣汽車(chē)用氫燃料電池產(chǎn)品的同時(shí)，開(kāi)展氫能家庭應(yīng)用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，形成協(xié)同效應(yīng)，不斷降低燃料電池成本。
做好政策銜接，適時(shí)開(kāi)展氫燃料電池家庭示范應(yīng)用。日本把氫能家庭應(yīng)用列為分布式熱電聯(lián)產(chǎn)重要內(nèi)容，在享有分布式能源政策優(yōu)惠的同時(shí)，又針對(duì)燃料電池的安裝、并網(wǎng)等特性，出臺(tái)了相應(yīng)的政策法規(guī)。
為此，我國(guó)應(yīng)從三個(gè)方面著眼：一是將氫能家庭應(yīng)用納入分布式能源，享受分布式能源相關(guān)稅收優(yōu)惠及補(bǔ)貼措施。二是完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)體系，加快氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。三是鼓勵(lì)研發(fā)機(jī)構(gòu)和相關(guān)企業(yè)，借我國(guó)舉辦冬奧會(huì)之機(jī)，在張家口可再生能源示范區(qū)等適時(shí)開(kāi)展家庭、商業(yè)建筑等方面的小型氫燃料電池示范應(yīng)用。
（作者供職于賽迪工業(yè)和信息化研究院）
