氫能源由于具有儲(chǔ)量大、效率高、沒(méi)有溫室氣體排放、便于貯存和運(yùn)輸且安全性高等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是未來(lái)能源替代的終極解決方案。日本十分重視氫能的發(fā)展，福島核事故以后更是加快了氫能替代的步伐。目前已經(jīng)在燃料電池汽車、家庭熱電聯(lián)供等領(lǐng)域取得一定的成效，也逐步在氫能的無(wú)碳排放生產(chǎn)、氫能發(fā)電、氫能社區(qū)等領(lǐng)域進(jìn)行示范試驗(yàn),并首次推出了“氫能社會(huì)”的概念。日本氫能的快速發(fā)展得益于完善的法律法規(guī)、政府的資金扶持及廣泛的國(guó)際合作，但也存在成本過(guò)高、高度依賴政府補(bǔ)貼、技術(shù)尚未成形和規(guī)制的限制等問(wèn)題。中國(guó)應(yīng)該通過(guò)完善氫能標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)劃、加強(qiáng)研發(fā)和推廣示范、擴(kuò)大氫能人才隊(duì)伍和加強(qiáng)國(guó)際合作等方式促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
近幾年，氫能因其清潔、高效、來(lái)源廣泛以及可再生等特點(diǎn)越來(lái)越受到各國(guó)政府、科技界和企業(yè)界的關(guān)注[1]，逐步成為全球能源研究的一個(gè)熱點(diǎn)。美國(guó)、日本、法國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體紛紛出臺(tái)氫能源戰(zhàn)略，試圖搶占?xì)淠茉窗l(fā)展的制高點(diǎn)。日本發(fā)布了“氫能基本戰(zhàn)略”，并提出了“氫能社會(huì)”的概念，涵蓋了制氫、儲(chǔ)氫和氫能利用及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等氫能全產(chǎn)業(yè)鏈，是世界上氫能研究和應(yīng)用較完備的國(guó)家。中國(guó)已經(jīng)把發(fā)展氫能源列為國(guó)家戰(zhàn)略，學(xué)習(xí)和借鑒日本的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型均大有裨益。
一、日本發(fā)展氫能的緣由
能源安全和環(huán)保問(wèn)題一直是日本能源的核心關(guān)切。日本的一次能源供給94%來(lái)自海外，原油的消費(fèi)98%集中在汽車燃油領(lǐng)域，這些原油87%來(lái)自中東地區(qū)。為了減輕對(duì)外部能源的依賴，日本一直把提高能源效率作為重要的手段，從政策和技術(shù)方面支持能源效率的提高。但即使這樣，仍然需要大量進(jìn)口化石能源。氫能同時(shí)可以減少溫室氣體的排放。日本制定的目標(biāo)是2030溫室氣體排放比2013年減少26%（或者比2005年減少25.4%）。根據(jù)巴黎協(xié)議的承諾，日本在2050年的溫室氣體排放要減少80%(基準(zhǔn)年沒(méi)有規(guī)定)。作為一種終極能源，日本的研究表明，如果從2020年開(kāi)始造發(fā)電系統(tǒng)使用氫氣，到2050年，二氧化碳排放量將減少近60％，同時(shí)也減少天然氣等化石能源的使用[2]。
2011年的福島核事故加速了日本氫能的發(fā)展進(jìn)程。日本是世界上液化天然氣進(jìn)口大國(guó)，單位進(jìn)口價(jià)格較高。福島核事故之前，日本的貿(mào)易順差是穩(wěn)定的，但核事故發(fā)生以后，化石燃料進(jìn)口的激增幾乎每年都使日本的貿(mào)易收支出現(xiàn)赤字。自2010年以來(lái)，家庭電費(fèi)和工業(yè)電費(fèi)分別上漲了25%和39%。日本的天然氣發(fā)電價(jià)格是OECD國(guó)家里第二高的，2016年每接近110美元/百萬(wàn)千瓦，工業(yè)電力價(jià)格也是第二高的，超過(guò)160美元/百萬(wàn)千瓦[3]。福島核事故以后，日本的能源自給率一直維持在6-7%的水平，原來(lái)在日本電力結(jié)構(gòu)中占比30%的核電全部停運(yùn)。盡管日本政府正在重啟核電，但這起事故使公眾對(duì)核電的情緒急劇惡化，不僅阻礙了政府繼續(xù)推動(dòng)重啟和建造更多反應(yīng)堆，還加劇了日本能源未來(lái)重大決策的政治環(huán)境波動(dòng)，目前只能靠增加天然氣和煤炭等化石能源發(fā)電的比重來(lái)滿足對(duì)能源的需求。
可以說(shuō)，能源的對(duì)外依存度過(guò)高以及減少二氧化碳排放的承諾，迫使日本加快尋找安全的替代能源，氫能試點(diǎn)不斷鋪開(kāi)，氫能社會(huì)戰(zhàn)略也應(yīng)運(yùn)而生。但發(fā)展氫能對(duì)日本來(lái)說(shuō)是一個(gè)戰(zhàn)略賭注，雖然前景非常誘人，但仍然需要數(shù)十年的努力，同時(shí)也需要國(guó)際社會(huì)的全力配合，才能實(shí)現(xiàn)零碳排放的氫能戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)。
二、日本氫能總體戰(zhàn)略及發(fā)展現(xiàn)狀
日本氫能發(fā)展主要集中在氫的生產(chǎn)、運(yùn)輸（儲(chǔ)藏）和應(yīng)用方面。從目前的情況看，其氫能的來(lái)源主要還是從天然氣、石油、煤炭等化石能源加工過(guò)程中的副產(chǎn)品獲得，電解氫只占4%。氫的儲(chǔ)藏和運(yùn)輸主要有液態(tài)氫、有機(jī)氫化物和氨三個(gè)方法，達(dá)到使用部門后，先經(jīng)過(guò)氣化或脫氫的步驟，產(chǎn)生氫氣供利用。日本制定的氫能發(fā)展主要路徑包括三個(gè): (1)從海外化石燃料利用碳捕獲和儲(chǔ)存(CCS)技術(shù)或可再生能源電解實(shí)現(xiàn)低成本零排放制氫；（2）加強(qiáng)進(jìn)口和國(guó)內(nèi)氫運(yùn)輸、分配基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；（3）促進(jìn)氫在汽車、家庭熱電聯(lián)供和發(fā)電等各個(gè)部門的大量應(yīng)用。
（一）日本“基本氫能戰(zhàn)略”的主要內(nèi)容
2017年12月26日，日本公布了“基本氫能戰(zhàn)略”，意在創(chuàng)造一個(gè)“氫能社會(huì)”。該戰(zhàn)略的主要目的是實(shí)現(xiàn)氫能與其他燃料的成本平價(jià)，建設(shè)加氫站，替代燃油汽車（包括卡車和叉車）及天然氣及煤炭發(fā)電，發(fā)展家庭熱電聯(lián)供燃料電池系統(tǒng)。鑒于日本的資源狀況，日本政府還將重點(diǎn)推進(jìn)可大量生產(chǎn)、運(yùn)輸氫的全球性供應(yīng)鏈建設(shè)?；練淠軕?zhàn)略還設(shè)定了2020、2030、2050及以后的具體發(fā)展目標(biāo)。
這一戰(zhàn)略顯得雄心勃勃，但最終的成功取決于氫能成本、競(jìng)爭(zhēng)力及無(wú)碳?xì)淙剂系墨@得性，目前在日本國(guó)內(nèi)外進(jìn)行的諸多跨部門氫能試點(diǎn)項(xiàng)目的成敗顯得尤為重要。在這些試點(diǎn)中起步較早的燃料電池汽車和家用熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目已經(jīng)初見(jiàn)成效，增強(qiáng)了日本氫能發(fā)展的信心。
（二）燃料電池汽車
燃料電池從19世紀(jì)初就已存在，1966年美國(guó)通用公司生產(chǎn)出了全球第一個(gè)燃料電池汽車，速度可以達(dá)到70英里/小時(shí)，行駛里程150英里。但由于成本太高，又缺乏加氫設(shè)施，這輛車僅用于通用汽車的燃料電池展示和博物館展覽。日本在1973年石油危機(jī)后就成立了“氫能源協(xié)會(huì)”，以大學(xué)研究人員為中心開(kāi)展氫能源技術(shù)研發(fā)。1981年，日本通產(chǎn)省在“月光計(jì)劃”（節(jié)能技術(shù)長(zhǎng)期研究計(jì)劃）中，啟動(dòng)了燃料電池的開(kāi)發(fā)。20世紀(jì)90年代，豐田、日產(chǎn)和本田等汽車制造商也開(kāi)始了燃料電池車研發(fā)[4]。1993年，由“新能源和產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)”（NEDO） 牽頭，設(shè)立了為期10年的“氫能源系統(tǒng)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)”綜合項(xiàng)目，由國(guó)家科研機(jī)構(gòu)和民間會(huì)社共同參與，涉及氫氣生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和利用等全過(guò)程。
2002-2010財(cái)政年度，日本經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易和產(chǎn)業(yè)省資助了“燃料電池系統(tǒng)示范研究”項(xiàng)目，涵蓋“燃料電池車的示范研究”和“氫基礎(chǔ)設(shè)施示范研究”兩個(gè)主題。研究?jī)?nèi)容包括氫能生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集、燃料電池車性能、環(huán)境特征、能源效率和安全性等方面，并與其它部門共享這些數(shù)據(jù)。項(xiàng)目分兩個(gè)階段實(shí)施，2002-2005財(cái)年是第一階段，2006-2010是第二階段。日本汽車研究所、日本工程促進(jìn)會(huì)、日本石油能源中心、日本天然氣協(xié)會(huì)先后主持了這兩個(gè)階段的研究，豐田、本田、三菱、尼桑等日本主要汽車制造商都拿出自己的主要燃料電池車型加入了研發(fā)。同時(shí)，日本各地有15個(gè)加氫站也參與其中[5]。
這些項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)日本燃料電池汽車的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。2014年12月豐田推出了Mirai車型，2016年3月本田推出Clarity車型，它們的實(shí)際駕駛距離都超過(guò)500公里，成為全球燃料電池汽車的主打產(chǎn)品之一，目前正在向公共汽車、重型卡車和叉車等領(lǐng)域拓展。2018年日本全國(guó)的燃料電池汽車為2500輛，加氫站100個(gè)。
（三）家用熱電聯(lián)供
ENE-FARM是日本氫能在居民住宅中應(yīng)用的嘗試，通過(guò)將氫氣注入燃料電池中發(fā)電，同時(shí)用發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的熱能來(lái)供應(yīng)暖氣和熱水，形成微型熱電聯(lián)供系統(tǒng)。目前主要有固體高分子型燃料電池(PEFC)和固體氧化物型燃料電池（SOFC）兩種類型，生產(chǎn)700瓦和1000瓦發(fā)電量的產(chǎn)品，能夠滿足部分電力需求和全部的熱水需求。早在1992年日本就開(kāi)始了針對(duì)燃料電池的質(zhì)子交換膜進(jìn)行基礎(chǔ)研發(fā)，探索氫能在住宅中的應(yīng)用。2001年開(kāi)始進(jìn)行小規(guī)模固體高分子型燃料電池(PEFC)的研發(fā)和示范，2009年，固體高分子型燃料電池(PEFC)熱電聯(lián)供系統(tǒng)正式上市銷售，2011年固體氧化物型燃料電池（SOFC）熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也上市銷售。
由于技術(shù)的不斷改進(jìn)，自上市以來(lái)，SOFC和PEFC的價(jià)格分別下跌了約43%和70%。然而，要實(shí)現(xiàn)設(shè)定的數(shù)百萬(wàn)的安裝目標(biāo)，還需要進(jìn)一步降低成本。日本計(jì)劃到2020年，將PEFC系統(tǒng)的零售成本降至80萬(wàn)日元，將SOFC系統(tǒng)的零售成本降至100萬(wàn)日元，累計(jì)安裝達(dá)到140萬(wàn)臺(tái)。
（四）發(fā)電及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
日本的三菱、日立電力系統(tǒng)公司和川崎重工業(yè)公司都在研究氫的直接燃燒以及與天然氣共同燃燒發(fā)電技術(shù)。在煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)中混入50%以上氫能的渦輪機(jī)也逐步進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)。日本政府預(yù)測(cè)，在未來(lái)的幾十年里，發(fā)電將成為氫能源增長(zhǎng)的最大驅(qū)動(dòng)因素，占?xì)湎牧康?4%左右。目前，利用氫能進(jìn)行大規(guī)模發(fā)電的技術(shù)仍在研究之中，最主要的是解決成本問(wèn)題。日本政府的目標(biāo)是到2030年將氫燃料的價(jià)格降低到17美分/千瓦時(shí)，2050年降為12美分/千瓦時(shí)，這樣才能與天然氣發(fā)電進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。
日本當(dāng)前工業(yè)所消耗的幾乎所有氫都是化工和鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程的副產(chǎn)品排放出來(lái)的，最大的氫來(lái)源是燒堿工業(yè)，為加氫站和其他工廠提供高氫能。但由于燒堿生產(chǎn)正在轉(zhuǎn)向能源效率更高的不排放氫的氣體擴(kuò)散電極法，因此未來(lái)氫的供應(yīng)不能依賴燒堿業(yè)。近年來(lái)日本更加注重新的氫能生產(chǎn)技術(shù)，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)碳排放的氫能生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)行包括電解制氫等新技術(shù)的試驗(yàn)。雖然工業(yè)需求不會(huì)推動(dòng)日本的氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但它將從無(wú)碳排放的所謂綠色氫能的制造成本降低中受益，因?yàn)橐坏┻@些綠色氫變得更便宜，產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域就可以通過(guò)改用綠色氫能來(lái)減少排放。
（五）氫能社區(qū)試點(diǎn)
日本氫能社會(huì)的實(shí)現(xiàn)還需要與“智能社區(qū)”相結(jié)合，利用數(shù)字技術(shù)、信息和通信技術(shù)以及與可再生能源的融合來(lái)提高社區(qū)服務(wù)的質(zhì)量，同時(shí)降低成本和資源消耗，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。2011年福島核事故以后，為應(yīng)對(duì)未來(lái)核能可能減少的前景，日本開(kāi)始資助北九州、橫濱、豐田、京阪科學(xué)城和福島[6]等地進(jìn)行氫能社區(qū)建設(shè)試點(diǎn)項(xiàng)目。
北九州氫能社區(qū)是世界上第一個(gè)氫能社區(qū)示范項(xiàng)目，其目的是測(cè)試從附近一家鋼鐵廠向住宅、商業(yè)和公共設(shè)施供應(yīng)副產(chǎn)品氫的情況。主要內(nèi)容包括(1)使用管道供應(yīng)氫；(2)燃料電池在多個(gè)應(yīng)用程序中的可操作性測(cè)試；(3)燃料電池驅(qū)動(dòng)車輛、小型叉車和自行車等運(yùn)行；(4)從燃料電池汽車（FCVs）向家庭供電；(5)智能社區(qū)電力共享等5個(gè)方面。北九州氫能社區(qū)示范項(xiàng)目于2014年結(jié)束，后續(xù)項(xiàng)目將繼續(xù)進(jìn)行，主要是進(jìn)一步降低氫能成本。
2016年?yáng)|京市政府推出了針對(duì)2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)和殘奧會(huì)的“氫社會(huì)”計(jì)劃，到2020年將加氫站增加到35個(gè)，運(yùn)行6000輛燃料電池汽車，舉辦一屆清潔的奧運(yùn)會(huì)。他們認(rèn)為，1964年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)留下了新干線高速列車系統(tǒng)作為遺產(chǎn)，2020年的東京奧運(yùn)會(huì)將留下一個(gè)氫能社會(huì)作為它的遺產(chǎn)[7]。
氫氣社區(qū)還可以產(chǎn)生社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的“溢出效應(yīng)”，應(yīng)對(duì)諸如經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)時(shí)期建造的城市基礎(chǔ)設(shè)施的老化、區(qū)域工業(yè)衰退、出生率下降和人口老齡化等日本城鄉(xiāng)發(fā)展遇到的各種挑戰(zhàn)。氫能社區(qū)的建設(shè)，可以通過(guò)氫能的生產(chǎn)和消費(fèi)等產(chǎn)業(yè)鏈的帶動(dòng)，推動(dòng)氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，創(chuàng)造新的產(chǎn)業(yè)和就業(yè)機(jī)會(huì)，振興區(qū)域經(jīng)濟(jì)。
三、日本尋求海外氫源的選擇
日本氫能發(fā)展的最終目標(biāo)是走向無(wú)CO2排放制氫，特別是通過(guò)可再生能源制氫，形成整個(gè)生命周期的零碳排放。但由于日本的氣象條件和地形的復(fù)雜，其可再生能源成本遠(yuǎn)高于世界平均水平。日本能源經(jīng)濟(jì)研究所的研究顯示，日本在APEC經(jīng)濟(jì)體中的制氫成本是最高的[8]，因此，應(yīng)用碳捕獲和儲(chǔ)存(CCS)技術(shù)開(kāi)發(fā)海外低成本化石能源制氫，以及利用海外可再生能源獲得氫能，是日本氫能戰(zhàn)略的主要目標(biāo)之一，也是日本實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)的關(guān)鍵。為了從海外獲得低價(jià)、無(wú)污染的氫能，日本已經(jīng)開(kāi)始了與其他國(guó)家進(jìn)行氫能供應(yīng)鏈的合作，內(nèi)容涵蓋各種制氫方法。
（一）與挪威政府合作進(jìn)行可再生電力的電制氫（Power to Gas）試驗(yàn)
2017年日本川崎重工與挪威NeL氫能公司實(shí)施利用水力發(fā)電生產(chǎn)氫能的示范合作項(xiàng)目，預(yù)計(jì)年制氫約22.5--300萬(wàn)噸。如果項(xiàng)目成功，最終的目標(biāo)是在挪威使用風(fēng)力發(fā)電，通過(guò)油輪將液化氫輸送到日本，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化零碳排放制氫。挪威方面預(yù)計(jì)該項(xiàng)目最終可以實(shí)現(xiàn)以最低24日元/Nm3(21.7美分/Nm3)的價(jià)格向日本供應(yīng)液化氫。
（二）與澳大利亞進(jìn)行全球首家褐煤制氫試點(diǎn)項(xiàng)目
2018年4月，澳大利亞電力生產(chǎn)商AGL能源公司和川崎重工業(yè)公司宣布在維多利亞州拉特羅貝河谷建造一座煤氣化示范廠，該試點(diǎn)項(xiàng)目將于2020年開(kāi)始運(yùn)行，以測(cè)試將褐煤轉(zhuǎn)化為氫的可行性，然后將其液化運(yùn)往日本。項(xiàng)目總成本為4.96億美元，其中一半用于維托利亞的試點(diǎn)，另一半將用于日本的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和航運(yùn)。目標(biāo)是在2020年中期完成初步示范，2030年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)作。目前澳大利亞褐煤制氫的價(jià)格可以達(dá)到29.8日元/Nm3(約27美分/Nm3) 。盡管成本很低，但由于煤氣化制氫與直接燃煤發(fā)電一樣具有污染性，未來(lái)該項(xiàng)目的最終方案是與CCS技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)零碳排放的氫能生產(chǎn)。
（三）首創(chuàng)從文萊到日本的國(guó)際氫運(yùn)輸示范項(xiàng)目
2017年7月，四家主要的日本基礎(chǔ)設(shè)施和貿(mào)易公司千代公司、三井公司、三菱公司和日本裕森公司在新能源與產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）的支持下，成立了“先進(jìn)的氫能鏈技術(shù)開(kāi)發(fā)協(xié)會(huì)(PREST)”。他們與文萊達(dá)成協(xié)議，利用文萊天然氣液化廠的副產(chǎn)品通過(guò)蒸汽重整進(jìn)行氫氣生產(chǎn)。生產(chǎn)出來(lái)的氫氣利用千代田開(kāi)發(fā)的Spera氫技術(shù)，將甲苯加氫生成液態(tài)甲基環(huán)己烷(MCH)，便于在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下儲(chǔ)存和運(yùn)輸。運(yùn)到日本以后，進(jìn)行脫氫，分解成原來(lái)的甲苯和氫。氫氣將作為燃料用于另一個(gè)熱電廠示范項(xiàng)目，而甲苯則返回文萊，重復(fù)加氫和運(yùn)輸?shù)难h(huán)。該試點(diǎn)項(xiàng)目投資1億美元，預(yù)計(jì)將于2019年12月完工，2020年1月至12月期間將運(yùn)輸210噸氫至日本，以探索未來(lái)商業(yè)化運(yùn)行的可行性。
（四）與沙特阿拉伯的氫能合作
2016年9月日本和沙特阿拉伯成立聯(lián)合小組，著手實(shí)施“2030年沙特——日本愿景”項(xiàng)目，該項(xiàng)目牽涉雙方44個(gè)部委和機(jī)構(gòu)，包含3個(gè)支柱、9個(gè)主題、46個(gè)政府項(xiàng)目。能源屬于9個(gè)主題之一，由沙特能源、工業(yè)和礦產(chǎn)資源部(MEIMR)和日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)和貿(mào)易省領(lǐng)導(dǎo)。目前正在設(shè)計(jì)聯(lián)合示范項(xiàng)目，期待通過(guò)以氨為載體，將沙特氫氣運(yùn)到日本。與其他氫載體相比，氨具有成本優(yōu)勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)與液化天然氣/燃煤發(fā)電同等的成本，氨的供應(yīng)成本必須是350美元/噸。盡管目前氨的成本已經(jīng)可以達(dá)到250到300美元/噸，但這種氨的生產(chǎn)會(huì)造成二氧化碳排放。如果CCS的成本可以降到50美元/噸，那么無(wú)碳氨的價(jià)格為300—350美元/噸，則會(huì)具有與化石能源發(fā)電成本競(jìng)爭(zhēng)的能力。
四、日本政府支持氫能發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)及存在問(wèn)題
日本政府認(rèn)為氫能是其能源問(wèn)題的終極解決方案，原本氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，但福島核事故加快了日本發(fā)展氫能替代的步伐，政府、企業(yè)和公民都參與其中，取得了一定的效果。日本發(fā)展氫能的經(jīng)驗(yàn)主要包括以下幾個(gè)方面：
（一）完善的科技促進(jìn)法律
日本政府通過(guò)一系列法律措施，極大促進(jìn)了創(chuàng)造力和創(chuàng)業(yè)精神的提高，推動(dòng)了氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
1995年11月，日本頒布了“科學(xué)技術(shù)基本法”，這是科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最重要的基本法律，為日本科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展提供了法律支持；1998年5月，為了促進(jìn)“科學(xué)技術(shù)基本法”的實(shí)施，日本又頒布了“從大學(xué)到工業(yè)的技術(shù)轉(zhuǎn)讓促進(jìn)法”（稱為TLO法），其目的是促進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓并鼓勵(lì)產(chǎn)學(xué)研發(fā)合作；1999年，日本再次頒布了“第30條工業(yè)振興特別措施法”——也被稱為日本的“Bayh-Dole法”。法律允許發(fā)明人保留由日本政府資助的能源項(xiàng)目獲得的專利，吸引更多的人從事能源的研究；2004年4月，日本頒布了“國(guó)家大學(xué)公司法”，使大學(xué)與企業(yè)的接觸更加方便；2006年12月又頒布了“新教育基本法”，該法律將支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展作為大學(xué)的一項(xiàng)重要使命。
這些法律的實(shí)施，不僅提高了大學(xué)的創(chuàng)造力，而且增加了大學(xué)與企業(yè)進(jìn)行協(xié)作研發(fā)的靈活性，效果顯著。到2013年中期，大約成立了200個(gè)“大學(xué)——工業(yè)合作研究中心”和2000家風(fēng)險(xiǎn)投資公司[9]，私營(yíng)部門和大學(xué)氫能研發(fā)合作不斷深入。正是得益于這些完善的政策支持，激勵(lì)了日本科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)在聯(lián)合深度研發(fā)，促使其氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
（二）政府的支持和補(bǔ)貼
資金支持是日本氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)和貿(mào)易省(METI)是日本氫能研究的主要資助機(jī)構(gòu)，其資助主要通過(guò)日本最大的公立研究開(kāi)發(fā)管理機(jī)構(gòu)——新能源和產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）提供。此外，日本環(huán)境?。∕oE）和內(nèi)閣也資助了氫能的研發(fā)和補(bǔ)貼。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2013--2018年，這三家機(jī)構(gòu)共資助了14.58億美元的氫能研發(fā)和補(bǔ)貼經(jīng)費(fèi)，其中經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)和貿(mào)易省11.12億美元，環(huán)境省1.95億美元，內(nèi)閣1.5億美元，具體金額和項(xiàng)目見(jiàn)表4。此外，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)和貿(mào)易省和環(huán)境省每年還撥出約1.5億美元用于碳捕捉和儲(chǔ)存(CCS)的研發(fā)，這對(duì)于化石燃料零排放氫能的生產(chǎn)至關(guān)重要，這一研究預(yù)計(jì)到2020年會(huì)取得初步成果。
日本政府還通過(guò)NEDO對(duì)日本在海外氫能技術(shù)訣竅示范項(xiàng)目提供研發(fā)資金和補(bǔ)貼。在示范階段證明商業(yè)可行性之后，項(xiàng)目就可以向日本國(guó)際合作銀行(JBIC)申請(qǐng)資金，并向國(guó)營(yíng)的日本進(jìn)出口保險(xiǎn)公司(NEXI)申請(qǐng)保險(xiǎn)，以降低海外氫能研發(fā)及應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)。
（三）充分利用氫能的國(guó)際合作
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)和成本降低至關(guān)重要。公平的規(guī)制框架、全球的協(xié)調(diào)行動(dòng)以及對(duì)開(kāi)發(fā)者的獎(jiǎng)勵(lì)，都會(huì)強(qiáng)化氫能的技術(shù)開(kāi)發(fā)并加速其商業(yè)化進(jìn)程，最終使全球消費(fèi)者受益，并使國(guó)際協(xié)調(diào)政策和行業(yè)間的合作越來(lái)越緊密。日本多次和氫能生產(chǎn)的合作伙伴定期舉用會(huì)晤，不斷強(qiáng)化國(guó)際合作對(duì)氫能發(fā)展的重要作用。同時(shí)，培育強(qiáng)大的熱電聯(lián)產(chǎn)和燃料電池汽車出口市場(chǎng)也有利于日本在這些領(lǐng)域保持全球領(lǐng)先地位，國(guó)際氫能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的建立也離不開(kāi)大量的投資和國(guó)際合作。2018年10月在東京舉行的國(guó)際氫能部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議發(fā)表聲明，包括四項(xiàng)主要內(nèi)容：一是進(jìn)一步明確國(guó)際氫能技術(shù)合作中統(tǒng)一監(jiān)管的守則、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，以推動(dòng)全球氫能市場(chǎng)的形成；二是強(qiáng)調(diào)要促進(jìn)信息共享、國(guó)際聯(lián)合研發(fā)以及加強(qiáng)氫能安全和基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)鏈的建設(shè)；三是評(píng)估各種制氫途徑的資源可得性、發(fā)展?jié)摿?、?duì)二氧化碳和其他排放減少的影響以及與化石能源的競(jìng)爭(zhēng)能力；四是加強(qiáng)溝通和教育，深化社會(huì)對(duì)氫能技術(shù)及安全性的理解[10]。這一聲明的出臺(tái)，為日本氫能的發(fā)展提供了極大的便利，以確保日本氫能產(chǎn)業(yè)能夠在全球保持領(lǐng)先地位。
（四）日本氫能發(fā)展存在的問(wèn)題
盡管日本提出了氫能戰(zhàn)略，意在永久解決能源問(wèn)題，但在現(xiàn)階段，經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面的挑戰(zhàn)和不確定因素尚未消除。日本政府也在等待評(píng)估2020年左右各試點(diǎn)項(xiàng)目的結(jié)果之后，才能考慮將氫納入更廣泛的經(jīng)濟(jì)和能源計(jì)劃。因此，從未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間看，日本能源和溫室氣體排問(wèn)題的解決，依然還要依靠核能、天然氣、能源效率和可再生能源來(lái)解決。氫能社會(huì)依然面臨著眾多的問(wèn)題。
一是目前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍離不開(kāi)政府補(bǔ)貼。燃料電池、加氫站和家庭熱電聯(lián)供成本都相對(duì)較高，高度依賴公共財(cái)政支持，尚不具有競(jìng)爭(zhēng)力；二是很多氫能技術(shù)仍然處于示范階段，未來(lái)前景還不明朗。氫能發(fā)電技術(shù)尚處在商業(yè)化的早期階段，氫能的生產(chǎn)、儲(chǔ)儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)裙?yīng)鏈尚未建立，供氫基礎(chǔ)設(shè)施薄弱；三是由于監(jiān)管和技術(shù)的限制，加氫站網(wǎng)絡(luò)無(wú)法迅速發(fā)展。氫氣作為一種工業(yè)氣體受到嚴(yán)格管制，必須由持有高壓氣體處理執(zhí)照的專家處理，同時(shí)有關(guān)燃料電池車輛和壓縮氫加氣站的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)也需要進(jìn)一步修改[11]。規(guī)制的放松和修改，將會(huì)對(duì)日本的氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。
五、對(duì)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的啟示
我國(guó)十分重視氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃2016-2030》、《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和 《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中都對(duì)氫能予以重點(diǎn)關(guān)注[12]。目前我國(guó)的燃料電池汽車生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展迅猛，加氫站也在各地紛紛建設(shè)，從2009年開(kāi)始，我國(guó)也已經(jīng)開(kāi)展風(fēng)光電結(jié)合海水制氫技術(shù)前期研究和氫儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)及其在新能源接入中的應(yīng)用研究。雖然我國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)取得了一定的進(jìn)展，但在氫能應(yīng)用的廣度和深度上與世界先進(jìn)水平尚有一定的差距，日本發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)可以為我國(guó)提供很好的借鑒。
（一）加強(qiáng)和完善氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃
我國(guó)已經(jīng)成立了全國(guó)氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC309）和全國(guó)燃料電池及液流電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC342），主要負(fù)責(zé)氫能的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)及應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化的制定，已先后發(fā)布?xì)淠芗夹g(shù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)近100項(xiàng)。但隨著氫能在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的逐步深入和技術(shù)進(jìn)步，越來(lái)越多的新標(biāo)準(zhǔn)需要制定或者修訂。對(duì)不同類型的氣態(tài)氫、液態(tài)氫、固態(tài)儲(chǔ)氫、有機(jī)液體儲(chǔ)氫等氫能的運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及加氫站的安全等問(wèn)題尤其需要予以足夠的重視，明確各種類型氫能的定義范圍，制定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和完善的管理程序，保證氫能產(chǎn)業(yè)鏈的整體安全。氫能產(chǎn)業(yè)是未來(lái)能源轉(zhuǎn)型的重要目標(biāo)之一，雖然目前的技術(shù)水平尚未能與化石能源競(jìng)爭(zhēng)，但具有良好的發(fā)展前景。我國(guó)應(yīng)該及時(shí)制定氫能全面發(fā)展的目標(biāo)規(guī)劃及線路圖，在清晰目標(biāo)的指導(dǎo)下，更快更好的發(fā)展我國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)。
（二）提高對(duì)氫能基礎(chǔ)技術(shù)研究及推廣示范的支持力度
氫能的應(yīng)用覆蓋面非常廣，其成功更多的是取決于實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)突破和示范項(xiàng)目的及時(shí)推廣。在國(guó)家不斷增加研發(fā)經(jīng)費(fèi)和示范推廣項(xiàng)目的同時(shí)，制定促進(jìn)氫能發(fā)展的各項(xiàng)激勵(lì)扶持政策，促進(jìn)私營(yíng)投資，擴(kuò)大氫能發(fā)展的資金來(lái)源，加強(qiáng)在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的投資顯得尤其重要。
（三）擴(kuò)大氫能專業(yè)人才隊(duì)伍
中國(guó)龐大的工業(yè)實(shí)力和消費(fèi)基礎(chǔ)為氫能發(fā)展提供了規(guī)模優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，中國(guó)在發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)中“先啟動(dòng)再規(guī)劃”的方法盡管風(fēng)險(xiǎn)較高，但也取得了廣泛的成功。但隨之而來(lái)的是人力資源需求的滯后，中國(guó)目前沒(méi)有足夠的燃料電池專家，也很少有大學(xué)提供相關(guān)課程[13]。加氫站的維護(hù)、運(yùn)營(yíng)、氫燃料電池技術(shù)的安裝和運(yùn)行均需要高度先進(jìn)的基礎(chǔ)設(shè)施和熟練的技術(shù)人員。氫能專業(yè)人才的欠缺，會(huì)阻礙我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
（四）充分利用國(guó)際合作
氫能的發(fā)展需要全球各國(guó)在氫能研發(fā)、示范推廣以及氫能智能社區(qū)建設(shè)中相互合作，協(xié)調(diào)共進(jìn)，氫能巨大的市場(chǎng)需要全球去分享。氫能委員會(huì)預(yù)計(jì)要建立氫能經(jīng)濟(jì)，從現(xiàn)在到2030年，全球每年需要投資200--250億美元，總計(jì)2800億美元。同時(shí)需要各國(guó)在長(zhǎng)期的政策框架支持下大規(guī)模部署氫能，通過(guò)規(guī)模效應(yīng)降低氫能生產(chǎn)和應(yīng)用成本。這樣才能全面實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉吹恼虾桶l(fā)電、跨部門和跨地區(qū)的能源分配、提高能源系統(tǒng)的抗御能力、加速在氫能運(yùn)輸、建筑熱能、電力及工業(yè)領(lǐng)域的脫碳過(guò)程以及為工業(yè)提供清潔的原料等氫能發(fā)展的總體目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
1.劉洪生、段煉、楊燕梅、王賡：《標(biāo)準(zhǔn)化助力氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展》，《中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化》2018年第15期。
2.景春梅、閆 旭：《我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)及建議》，《全球化》2019年第3期。3.梁慧:《日本氫能源技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略及啟示》，《國(guó)際石油經(jīng)濟(jì)》2016年第8期。
4.周錦、席靜等：《氫能的研究綜述》，《山東化工》，2019年第3期。
5.Gregory Trenchera, Jeroen van der Heijden.Contradictory but also complementary: National and local imaginaries in Japan and Fukushima around transitions to hydrogen and renewables.Energy Research & Social Science, 2019(49):209–218.
6.Hydrogen Council，Hydrogen scaling up：A sustainable pathway for the global energy transition，November，2017. http://hydrogencouncil.com/category/news/page/5/Hydrogen.
7.JHFC was a demonstration project regarding FCVs implemented from FY2002 to FY2010 http://www.jari.or.jp/Portals/0/jhfc/e/jhfc/index.html.
8.Junji，Sakamoto,etal..Leakage-type-based analysis of accidents involving hydrogen fueling stations in Japan and USA.International Journal of Hydrogen Energy 2016(41) 564-570.
9.METI and IEEJ, “2017 Research Report on the Possibility of Implementation of the Joint Credit Mechanism in Infrastructure. Report ahead of the Master Plan on Low Carbon Energy System Development in Saudi Arabia”,( 2018 -3-15 ) https://www.meti.go.jp/press/2016/03/20170315005/20170315005-1.pdf.
10.Monica NagasHima.Japan’s Hydrogen strategy and its economic and geopolitical implications，IFRI，Working paper, October 2018.
11.Michio Hashimoto.Japan’s Hydrogen Policy and Fuel Cells Development in NEDO，https://www.nedo.go.jp.
12.Nugroho Agung Pambudi, Kenshi Itaoka,etal.Impact of hydrogen fuel for CO2 emission reduction in power generation sector in Japan.Energy Procedia,2017 (105)：3075-3082.
13.Sichao Kan,Yoshiaki Shibata.Evaluation of the Economics of Renewable Hydrogen Supply in the APEC Region,IEEJ Working paper,June 2018.
14.Tokyo Aims to Realize “Hydrogen Society”by 2020，https://www.japan.go.jp/tomodachi/2016/spring2016/tokyo_realize_hydrogen_by_2020.html.
[1] 劉洪生、段煉、楊燕梅、王賡：《標(biāo)準(zhǔn)化助力氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展》，《中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化》2018年第15期。
[2] Nugroho Agung Pambudi, Kenshi Itaoka,etal.Impact of hydrogen fuel for CO2 emission reduction in power generation sector in Japan.Energy Procedia,2017 (105)：3075-3082.
[3]Monica NagasHima.Japan’s Hydrogen strategy and its economic and geopolitical implications，IFRI，Working paper, October 2018.
[4] 梁慧:《日本氫能源技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略及啟示》，《國(guó)際石油經(jīng)濟(jì)》2016年第8期。
[5] JHFC was a demonstration project regarding FCVs implemented from FY2002 to FY2010.http://www.jari.or.jp/Portals/0/jhfc/e/jhfc/index.html
[6] Gregory Trenchera, Jeroen van der Heijden.Contradictory but also complementary: National and local imaginaries in Japan and Fukushima around transitions to hydrogen and renewables.Energy Research & Social Science, 2019,(49):209–218.
[7] Tokyo Aims to Realize “Hydrogen Society”by 2020，https://www.japan.go.jp/tomodachi/2016/spring2016/tokyo_realize_hydrogen_by_2020.html.
[8] Sichao Kan,Yoshiaki Shibata.Evaluation of the Economics of Renewable Hydrogen Supply in the APEC Region,IEEJ working paper,June 2018
[9] Noriko Behling,Mark C.Williams,Shunsuke Managi.Fuel cells and the hydrogen revolution: Analysis of a strategic plan in Japan.Economic Analysis and Policy, 2015 (48):204–221.
[10] Tokyo Statement Chair’s Summary of Hydrogen Energy Ministerial Meeting 23 October 2018 Tokyo, Japan，（2018-10-23） https://www.meti.go.jp/press/2018/10/20181023011/20181023011-5.pdf.
[11] Junji，Sakamoto,etal.，Leakage-type-based analysis of accidents involving hydrogen fueling stations in Japan and USA.International Journal of Hydrogen Energy 2016(41) 564-570.
[12] 景春梅、閆 旭：《我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)及建議》，《全球化》2019年第3期。
[13] Monica NagasHima.Japan’s Hydrogen strategy and its economic and geopolitical implications，IFRI，Working paper, October 2018.
（本文發(fā)表于《全球化》2020年第二期。作者：魏蔚系中國(guó)社科院世經(jīng)政所副研究員；陳文暉系北京服裝學(xué)院中國(guó)時(shí)尚研究院教授。）
