和中國(guó)以政府產(chǎn)業(yè)園式的推進(jìn)方式不同，日本在氫能產(chǎn)業(yè)方面更多是采取以財(cái)團(tuán)——產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟式進(jìn)行氫能產(chǎn)業(yè)培育。
因核事故衰落的日本福島縣，正在尋求新能源的復(fù)興之路。
11月末，受日本復(fù)興廳邀請(qǐng)，包括21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道在內(nèi)的多家國(guó)內(nèi)媒體進(jìn)入日本福島縣，實(shí)地采訪這里的重建事業(yè)。作為此前日本的電力第一縣，福島曾坐擁東京電力公司兩大核電廠，而這樣的輝煌，在2011年的東日本大地震中化為泡影。
8年之后，一座新的太陽(yáng)能制氫工廠在這里開始建設(shè)，由日本國(guó)立新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）牽頭，東芝能源系統(tǒng)、日本東北電力公司和巖谷產(chǎn)業(yè)公司等組成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，共同建設(shè)運(yùn)營(yíng)這座實(shí)驗(yàn)性的工廠——福島氫能源研究基地（FH2R）。
“目前FH2R已經(jīng)完成了制氫車間的建設(shè)，太陽(yáng)能發(fā)電區(qū)域的光伏板還在安裝過(guò)程中?！盢EDO氫能部統(tǒng)括研究員太平英二告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，“最終的生產(chǎn)時(shí)間我們希望趕在2020東京奧運(yùn)會(huì)之前，讓奧運(yùn)會(huì)上的氫能源車用上這里生產(chǎn)的氫氣。”
而在制氫以外，日本在氫能源產(chǎn)業(yè)鏈上的布局也逐步深入，除了以豐田為代表的車企已經(jīng)進(jìn)行了多種氫能車的開發(fā)以外，全球第一條氫能運(yùn)輸管線也在布局中，再加上預(yù)計(jì)在奧運(yùn)村使用的民用氫能源電池終端等等，日本似乎把未來(lái)能源轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)，放在了氫能源上。
太陽(yáng)能制氫路線
和目前相對(duì)主流的天然氣制氫（日本）和煤炭制氫（中國(guó)）不同，F(xiàn)H2R采用了太陽(yáng)能發(fā)電+電解水制氫——在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生氫氣和氧氣的技術(shù)路線。
“之所以采用可再生能源制氫，是因?yàn)樵谥T多制氫的技術(shù)路線中，讓整個(gè)過(guò)程脫碳非常關(guān)鍵?！碧接⒍嬖V本報(bào)記者，“但是，這個(gè)過(guò)程非常復(fù)雜，要降低各個(gè)環(huán)節(jié)的成本，包括可再生能源本身，生產(chǎn)的技術(shù)也需要改進(jìn)?！?
不過(guò)，因?yàn)楸Ｃ苄枰?，太平英二并未向記者透露目前工廠的制氫成本和最終的價(jià)格是多少，不過(guò)他表示，目前工廠最大的挑戰(zhàn)并非來(lái)自于成本的控制，而是和可再生能源發(fā)電之間的協(xié)同配合。
該工廠的電能全部來(lái)自于其旁邊規(guī)劃的18萬(wàn)平方米的太陽(yáng)能發(fā)電廠，發(fā)電量為20萬(wàn)千瓦/年，富余的電量將會(huì)在工廠正式投產(chǎn)之后，并入東北電力公司旗下的電網(wǎng)，為其他用電部門供電。
太平英二向記者表示，整座工廠運(yùn)行的關(guān)鍵之處在于，如何保證穩(wěn)定的電力供應(yīng)，以及平衡制氫、儲(chǔ)能和整個(gè)電力系統(tǒng)之間的關(guān)系?！安粌H需要最大程度地利用波動(dòng)的可再生能源，還需要以大數(shù)據(jù)方式，預(yù)測(cè)氫能供需，以獲得最佳的系統(tǒng)使用效率?！彼f(shuō)。
這也是為何這座工廠更多是以實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)進(jìn)行生產(chǎn)，東芝能源系統(tǒng)、東北電力公司和巖谷產(chǎn)業(yè)公司分別負(fù)責(zé)制氫設(shè)備、大數(shù)據(jù)研究和太陽(yáng)能發(fā)電以及具體的生產(chǎn)和能源輸送，發(fā)揮各自公司擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，獲得一個(gè)可以復(fù)制和推廣的解決方案。
據(jù)悉，F(xiàn)H2R規(guī)劃了4萬(wàn)平方米的制氫車間，系統(tǒng)裝置具備1萬(wàn)千瓦制氫能力。在投產(chǎn)初期，生產(chǎn)能力將在2000立方米/小時(shí)，每年可生產(chǎn)900噸氫氣，可滿足1萬(wàn)輛氫能源汽車一年的氫能所需。
“從目前的案例來(lái)看，我們可以實(shí)現(xiàn)2000立方米/小時(shí)的生產(chǎn)，不過(guò)也取決于具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。等到整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段結(jié)束之后，還可以通過(guò)多次安裝其它設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)充。”太平英二說(shuō)，“當(dāng)然，到時(shí)候是需要考慮整體的成本的?！?
在這樣的設(shè)想背后，實(shí)驗(yàn)基地將使用新的控制系統(tǒng)來(lái)協(xié)調(diào)氫氣能源系統(tǒng)，電網(wǎng)控制系統(tǒng)和氫氣需求預(yù)測(cè)系統(tǒng)的整體運(yùn)行，可以優(yōu)化氫氣的生產(chǎn)、發(fā)電和供應(yīng)。該系統(tǒng)將使用氫氣抵消電網(wǎng)負(fù)荷，并將氫氣輸送到日本東北及其他地區(qū)，并將力圖證明氫氣作為電網(wǎng)平衡解決方案和氣源的優(yōu)勢(shì)。
氫氣將在壓縮的氫氣拖車中運(yùn)輸，并提供給用戶，而為了確保這一過(guò)程的安全和穩(wěn)定，該工廠采用了新開發(fā)的氫氣運(yùn)輸卡車，整個(gè)氣罐后側(cè)安裝有輪胎，氫氣從儲(chǔ)氣罐里進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮之后，直接灌注到運(yùn)輸氣罐中，卡車車體直接將氣罐掛靠后就可以離開，不需要現(xiàn)場(chǎng)灌充，最大限度保證氫氣灌充與運(yùn)輸?shù)陌踩浴?
產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟式推進(jìn)
和中國(guó)以政府產(chǎn)業(yè)園式的推進(jìn)方式不同，日本在氫能產(chǎn)業(yè)方面更多是采取以財(cái)團(tuán)——產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟式進(jìn)行氫能產(chǎn)業(yè)培育。
一如上文中提及的方式，以政府下屬的NEDO為主導(dǎo)，東芝能源、東北電力公司和巖谷產(chǎn)業(yè)公司，以各自不同的優(yōu)勢(shì)組團(tuán)進(jìn)行投資，不僅可以共同承擔(dān)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)，也在為工廠正式投產(chǎn)之后的運(yùn)營(yíng)、電力消納和供應(yīng)、氫能源的運(yùn)輸和銷售鋪平了道路。
同樣的模式也體現(xiàn)到日本在氫氣下游應(yīng)用方面的開發(fā)，以豐田為代表，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游包括氫氣供應(yīng)、運(yùn)輸、消納和終端各個(gè)方面的企業(yè)，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟式的市場(chǎng)共同開發(fā)。
這種模式的好處顯而易見(jiàn)：幾家巨頭進(jìn)行協(xié)同，可以在應(yīng)用終端生產(chǎn)之后，幾乎同步實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的打通；同時(shí)，共擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)共享收益，讓每家企業(yè)都能在氫能蛋糕上分一杯羹，保證市場(chǎng)擴(kuò)張進(jìn)度的可持續(xù)。
不過(guò)，這樣的設(shè)想在進(jìn)入到實(shí)際操作時(shí)，依然需要磨合才能保證效果。以主要的氫能源消納終端——?dú)淙剂想姵仄嚍槔?，目前整個(gè)日本共有100座加氫站，但其政治經(jīng)濟(jì)中心東京僅有14座。
即便如此，日本也坐穩(wěn)全球加氫站數(shù)目最多的國(guó)家——依據(jù)H2stations.org網(wǎng)站的數(shù)據(jù)，截至2018年底，全球加氫站共有369座，日本、德國(guó)和美國(guó)位居前三，中國(guó)以23座的數(shù)量排名第四。
在接受媒體采訪時(shí)，豐田公司公關(guān)部和技術(shù)組技師負(fù)責(zé)人中井久志表示，加氫站的及時(shí)建設(shè)，需要一段過(guò)程，而因前期的大量投入，豐田在氫能源車的銷售方面依然有著不小的虧損。
作為其主力的氫燃料電池車型，“MIRAI”（未來(lái)）的售價(jià)是720萬(wàn)日元（約合46萬(wàn)元人民幣），政府會(huì)補(bǔ)貼300萬(wàn)日元（約合20萬(wàn)人民幣），再加上購(gòu)置稅和其他的費(fèi)用，個(gè)人購(gòu)買最終實(shí)際將承擔(dān)約30萬(wàn)人民幣的價(jià)格。
在整個(gè)的研發(fā)過(guò)程中，未來(lái)的關(guān)鍵部件在于FC電池堆和高壓儲(chǔ)氫罐，中井久志介紹稱，F(xiàn)C電池堆功率密度為3.1kw/L，重量?jī)H為56千克。與2008年版的燃料電池堆相比，電池堆功率密度提高了2.2倍，重量減少了近50%。
高壓儲(chǔ)氫罐方面，日本于2008年開始研發(fā)，通過(guò)碳纖維強(qiáng)化塑料層的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了輕量化，質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度達(dá)到世界領(lǐng)先的5.7wt%。這個(gè)重量百分?jǐn)?shù)數(shù)值越高，意味著所含氫氣就越多。
和日本相比，中國(guó)在氫燃料電池汽車的發(fā)展模式，則是從商用車開始，再逐步過(guò)渡到乘用車上。一方面，是因?yàn)闅淙剂想姵乇旧淼哪茉春臀锢硖匦裕舆m合商用車；另一方面，則是中國(guó)技術(shù)本身所處的發(fā)展階段所致。
“我認(rèn)為，在逐步改善目前燃料電池和儲(chǔ)能設(shè)施的技術(shù)之后，中國(guó)的公司可能會(huì)把注意力更多的放在乘用車上?！碧接⒍嬖V記者，“技術(shù)的改進(jìn)速度是很快的，中國(guó)這樣的路線實(shí)際上也更加合理?！?
