從日本政府的基本戰(zhàn)略來看,因受本土自然資源稟賦限制,日本更傾向于優(yōu)先考慮從海外進口氫能。因此,日本氫能社會發(fā)展戰(zhàn)略目標首先布局建立海外氫能供給鏈。一方面是為了控制氫能源成本,大規(guī)模進口低成本的氫燃料可大大擴大和豐富日本國內(nèi)零碳氫燃料的市場供給,另一方面還可保證國內(nèi)使用零排放的氫燃料。
海外零碳制氫方式主要選擇以下兩種:
①
是利用海外廉價褐煤制氫,利用煤炭、天然氣提純的化石燃料制氫法目前還是最經(jīng)濟最現(xiàn)實的制氫方法,但這種方法制氫過程排放CO2,必須利用CCS技術(shù)才能實現(xiàn)減排; ②
是在可再生能源稟賦條件較好、發(fā)電成本較低的國家和地區(qū)采用水電解制氫。
建立國際氫能供給鏈最大的難點就是儲運。目前氫能儲運的方法主要有:高壓、液化、管道、有機氫化物,吸氫合金等。但若從海外大規(guī)模進口氫燃料,日本則優(yōu)先考慮兩種方式:
①
是將氫氣直接轉(zhuǎn)換為液體,與液化天然氣方法相同,用零下253度的超低溫將氫氣冷卻液化。目前日本正在與澳大利亞合作,共同開發(fā)液化氫產(chǎn)業(yè)供給鏈。由川崎重工、巖谷產(chǎn)業(yè)和電源開發(fā)等公司在澳大利亞試開采褐煤,在當?shù)刂苽洹⒗鋮s液化,再通過船舶海運至日本。 ②
是利用甲基環(huán)已烷儲氫,即利用基于甲苯與甲基環(huán)己烷可逆反應(yīng)的儲氫技術(shù)。日本千代田化工建設(shè)、三菱商事、三井物產(chǎn)、日本郵船四家公司聯(lián)合成立了“新一代氫能源產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)研究會”,2020年將利用甲基環(huán)已烷儲氫從文萊海運至川崎,年供給規(guī)模將達到210噸。與此同時,積極開發(fā)直接利用氨、甲烷等能源載體,以實現(xiàn)低成本、高效率的氫制備和儲運。
國內(nèi)生產(chǎn)則側(cè)重利用可再生能源電力制備。近年來,隨著可再生能源固定價格收購制度的推廣,日本可再生能源裝機容量快速增長,但可再生能源發(fā)電具有分散性和間歇性及其調(diào)控難的特征,對其大量并網(wǎng)運行帶來了很大挑戰(zhàn),因電網(wǎng)容量有限或火電調(diào)峰能力不足而產(chǎn)生的“棄風(fēng)”、“棄光”現(xiàn)象普遍存在。為此,日本將重點利用電轉(zhuǎn)氣技術(shù)(P2G)擴大可再生能源的利用和普及。P2G技術(shù)以氫為媒介打破傳統(tǒng)電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)之間的壁壘,利用風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等剩余電力電解水生成氫,然后提供給現(xiàn)有的燃氣管道網(wǎng)絡(luò),或者利用電力、水及大氣中的CO2,通過甲烷化反應(yīng)制造甲烷提供燃氣,從而促進了“氣網(wǎng)—電網(wǎng)”的深度融合。日本現(xiàn)已著手在福島建立世界最大規(guī)模的可再生能源制氫示范基地,并在2020年東京奧運會期間為奧運場館、奧運村和奧運交通工具等提供氫能源保障。
綜上所述,推廣和普及氫能源市場,低成本制氫、供給鏈完善、規(guī)模化利用三個條件缺一不可。家用燃料電池、燃料電池汽車是構(gòu)建氫能社會的基礎(chǔ),零碳制氫是構(gòu)建氫能社會的關(guān)鍵,而實現(xiàn)大規(guī)模氫燃料發(fā)電則是氫能社會真正形成的標志。因此,到2030年日本至多能初步形成氫能社會雛形,因為30萬噸氫燃料若全部用于發(fā)電,只相當于一臺核電機組的裝機容量,與燃氣火電相比每年僅減排二氧化碳210萬噸。只有到2050年日本才能真正意義上邁入氫能社會。但要實現(xiàn)這一氫能革命目標,當前仍面臨著技術(shù)、成本、體制以及基礎(chǔ)設(shè)施配套等諸多瓶頸問題。

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