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(chē)、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(lài)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(chē)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(lài)，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(mǎn)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(mén)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(chē)、家庭熱電聯(lián)供和發(fā)電等各個(gè)部門(mén)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(chē)（包括卡車(chē)和叉車(chē)）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)。基本氫能戰(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(mén)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(chē)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(chē)
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(chē)，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(chē)僅用于通用汽車(chē)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(chē)制造商也開(kāi)始了燃料電池車(chē)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(chē)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(chē)性能、環(huán)境特征、能源效率和安全性等方面，并與其它部門(mén)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(chē)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(chē)制造商都拿出自己的主要燃料電池車(chē)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(chē)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(chē)型，2016年3月本田推出Clarity車(chē)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(chē)的主打產(chǎn)品之一，目前正在向公共汽車(chē)、重型卡車(chē)和叉車(chē)等領(lǐng)域拓展。2018年日本全國(guó)的燃料電池汽車(chē)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(lèi)型，生產(chǎn)700瓦和1000瓦發(fā)電量的產(chǎn)品，能夠滿(mǎn)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(xiāo)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(xiāo)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(lài)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(chē)輛、小型叉車(chē)和自行車(chē)等運(yùn)行；(4)從燃料電池汽車(chē)（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(chē)，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(xiàn)高速列車(chē)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(chēng)為T(mén)LO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(chēng)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(zhuān)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(mén)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)境省（MoE）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(chē)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(lài)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(zhuān)家處理，同時(shí)有關(guān)燃料電池車(chē)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(chē)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(lèi)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(lèi)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(xiàn)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(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)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(mén)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)。
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[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。）
