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科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力 加快建設(shè)科技強(qiáng)國,實現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)
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日本能源企業(yè)發(fā)展氫能經(jīng)驗與啟示

   2019-10-22 石油科技論壇
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核心提示:氫氣是一種清潔的二次能源,也是一種重要的儲能介質(zhì),隨著全球能源消費(fèi)向低碳化轉(zhuǎn)型的進(jìn)程加快,氫能逐步成為國內(nèi)外能源及相關(guān)行

氫氣是一種清潔的二次能源,也是一種重要的儲能介質(zhì),隨著全球能源消費(fèi)向低碳化轉(zhuǎn)型的進(jìn)程加快,氫能逐步成為國內(nèi)外能源及相關(guān)行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。能源轉(zhuǎn)型背景下,發(fā)展氫能已經(jīng)成為發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的共識,日本、美國、歐盟和韓國等世界主要發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體均已將發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)作為國家能源戰(zhàn)略。氫能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段是典型的政策推動型產(chǎn)業(yè),產(chǎn)業(yè)鏈不具備經(jīng)濟(jì)性,需要依靠各國政府大規(guī)模補(bǔ)貼才能發(fā)展。在這種背景下,日本在全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中表現(xiàn)最為突出,除國家持續(xù)出臺和修訂促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策外,日本氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)的協(xié)同配合和共同發(fā)展發(fā)揮了重要作用。日本能源企業(yè)如何在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期發(fā)揮作用,有哪些發(fā)展的經(jīng)驗教訓(xùn)?這些對中國能源企業(yè)發(fā)展氫能業(yè)務(wù)具有重要的參考價值。

1日本氫能產(chǎn)業(yè)政策及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1氫能政策導(dǎo)向明確

日本從1973年開展氫能生產(chǎn)、儲運(yùn)和利用相關(guān)技術(shù)研究,并為其提供財政支持。2013年5月,《日本再復(fù)興戰(zhàn)略》把發(fā)展氫能提升為國策。2014年,日本第四期《能源基本計劃》將氫能定位為與電力和熱能并列的核心二次能源,提出建設(shè)“氫能社會”。2014年6月發(fā)布的《氫能和燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略路線圖》,制定了“三步走”發(fā)展計劃,并于2016年、2019年進(jìn)行了兩次修訂,明確了具體的發(fā)展路線,量化了發(fā)展目標(biāo),進(jìn)一步細(xì)化和降低了成本目標(biāo)值。2017年12月制定的“氫能源基本戰(zhàn)略”,為建立無碳“氫能社會”提出具體發(fā)展目標(biāo)和實施路徑(圖1)。

40多年來,日本不斷完善戰(zhàn)略規(guī)劃、路線圖和政策法規(guī),引導(dǎo)政府部門、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)大力推進(jìn)氫能發(fā)展利用。為推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,日本政府制定相應(yīng)支持政策,對加氫站建設(shè)、家庭用燃料電池系統(tǒng)、燃料電池以及購買燃料電池車的消費(fèi)者進(jìn)行持續(xù)補(bǔ)貼。從這些政策修訂的趨勢來看,近年來日本氫能發(fā)展戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)政策的重點(diǎn)在于強(qiáng)調(diào)降低產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)成本。

1.2氫能產(chǎn)業(yè)已成體系

目前,日本已經(jīng)初步形成了相對完整的氫能產(chǎn)業(yè)鏈體系。在制氫領(lǐng)域,主要依靠化石能源制氫(天然氣、LPG)和工業(yè)副產(chǎn)氫,由于國內(nèi)氫氣供應(yīng)無法自給自足,資源供應(yīng)戰(zhàn)略重點(diǎn)是建立基于海外氫氣供給、可再生能源制氫以及區(qū)域氫氣供給的三大供應(yīng)體系。

在儲運(yùn)氫領(lǐng)域,除常規(guī)的高壓儲運(yùn)外,氫氣能源載體的開發(fā)利用是日本政府十大戰(zhàn)略創(chuàng)新工程之一,重點(diǎn)開發(fā)液化氫、液體有機(jī)化合物儲運(yùn)氫和氨儲運(yùn)氫3個方向。

在氫能利用領(lǐng)域,重點(diǎn)開發(fā)燃料電池乘用車和燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng),其中,最具代表性的是豐田的Mirai、本田的Clarity燃料電池乘用車(本土保有量3000輛),以及Ene-farm燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)(本土保有量34萬臺套)。日本加氫站建站設(shè)備成本約為4億~5億日元,氫氣價格1000~1100日元/kg。

在標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)領(lǐng)域,日本積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定,并圍繞參與制定的《全球氫能和燃料電池技術(shù)規(guī)范》和《聯(lián)合國氫能和燃料電池汽車規(guī)范》,形成了國內(nèi)完善的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系,并在燃料電池研發(fā)、乘用車開發(fā)、氫儲運(yùn)和小型化氫能應(yīng)用領(lǐng)域形成了獨(dú)具特色的核心技術(shù)。

2日本能源企業(yè)發(fā)展氫能業(yè)務(wù)的經(jīng)驗

2.1重視氫能業(yè)務(wù)發(fā)展,積極開展產(chǎn)業(yè)協(xié)同

自日本將發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)確定為國家戰(zhàn)略以來,日本能源企業(yè)意識到國家能源戰(zhàn)略對企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要性。各大能源企業(yè)充分利用國家出臺的配套支持政策,積極開展試驗示范,在服務(wù)于國家能源戰(zhàn)略的同時,為企業(yè)開拓新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域,贏得未來競爭優(yōu)勢,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈長、環(huán)節(jié)多,日本能源企業(yè)與不同類型和行業(yè)的企業(yè)開展協(xié)作,加入相關(guān)行業(yè)組織,將企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略與行業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行有效協(xié)同,共同承擔(dān)發(fā)展風(fēng)險和收益。例如,巖谷產(chǎn)業(yè)株式會社(簡稱巖谷產(chǎn)業(yè))、JXTG(新日本石油)、三菱商事等公司均已加入國際氫能委員會(HydrogenCouncil),參與國際氫能產(chǎn)業(yè)路線圖制定,開展國際氫能產(chǎn)業(yè)合作;千代田化工建設(shè)株式會社(簡稱千代田化工)、三菱商事、三井公司和日本郵船公司組成了“先進(jìn)氫能供應(yīng)鏈技術(shù)開發(fā)聯(lián)盟(AHEAD)”,共同設(shè)立基金,對氫能供應(yīng)鏈進(jìn)行技術(shù)開發(fā);JXTG、巖谷產(chǎn)業(yè)等11家汽車、能源、金融企業(yè)組建了“日本H2Mobility(JHyM)”,協(xié)同發(fā)展加氫站。

2.2結(jié)合企業(yè)特點(diǎn)制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略,依托技術(shù)優(yōu)勢開展試驗示范

在明確未來發(fā)展氫能業(yè)務(wù)的同時,日本能源企業(yè)結(jié)合自身業(yè)務(wù)優(yōu)勢,定位企業(yè)氫能發(fā)展戰(zhàn)略。依托自身技術(shù)優(yōu)勢,在國家補(bǔ)貼政策支持下開展試驗示范,條件成熟后再進(jìn)行推廣。

巖谷產(chǎn)業(yè)是一家氣體供應(yīng)公司,業(yè)務(wù)重點(diǎn)包括液化石油氣、便攜式燃?xì)鉅t和工業(yè)氣體等,公司定位于做“日本第一”的氫氣供應(yīng)商。公司自1941年開始銷售氫氣,不斷推進(jìn)氫氣的制造、供應(yīng)鏈完善和利用開發(fā),目前在日本壓縮氫和液化氫市場占有率第一,是日本唯一的液化氫產(chǎn)品供應(yīng)商。巖谷產(chǎn)業(yè)發(fā)揮液化氫技術(shù)優(yōu)勢,主推液化氫儲運(yùn)技術(shù),目前已在首都圈、關(guān)西圈、北部九州圈布局了3個液化氫工廠。

JXTG作為綜合性能源公司,在保持石油業(yè)務(wù)為主方針不變的前提下,將氫能業(yè)務(wù)作為戰(zhàn)略發(fā)展方向之一,圍繞國家氫能戰(zhàn)略中的氫氣供應(yīng)、儲運(yùn)和銷售環(huán)節(jié)進(jìn)行了全鏈條的投入,近期戰(zhàn)略重點(diǎn)是制氫和加氫站建設(shè),目前已投運(yùn)了以LPG為原料的制氫廠,采用壓力鋼瓶和長管壓力拖車的方式進(jìn)行氫氣存儲運(yùn)輸。

千代田化工是一家大型工程公司,專業(yè)從事工業(yè)設(shè)施建設(shè),尤其是液化天然氣設(shè)施和煉油廠建設(shè)。公司圍繞大規(guī)模海外氫儲運(yùn)工程建設(shè)和技術(shù)開發(fā)制定,重點(diǎn)發(fā)展海外氫資源獲取。千代田化工在日本政府機(jī)構(gòu)資助下,開展基于甲苯的大規(guī)模有機(jī)化合物儲運(yùn)氫技術(shù)研發(fā)和工程試驗,成功開發(fā)了脫氫催化劑,已經(jīng)實現(xiàn)了甲基環(huán)己烷脫氫轉(zhuǎn)化率超過95%、甲苯選擇性超過99.9%、催化劑壽命超過1萬小時。利用該技術(shù),可將5000km外的文萊天然氣制成的氫氣,通過液體有機(jī)化合物的方式運(yùn)送到日本,脫氫后供發(fā)電廠使用。

大阪燃?xì)庵晔綍?簡稱大阪燃?xì)?是日本第二大天然氣供應(yīng)企業(yè),在天然氣制氫方面工程實踐經(jīng)驗豐富,其氫能業(yè)務(wù)的戰(zhàn)略出發(fā)點(diǎn)是促進(jìn)天然氣業(yè)務(wù)發(fā)展,利用以天然氣為原料的燃料電池?zé)犭娐?lián)供技術(shù),與電力企業(yè)爭奪用戶。同時,大阪燃?xì)鈱⒓託湔咀鳛槭痉稑I(yè)務(wù),展示和推廣銷售站內(nèi)橇裝式天然氣重整制氫裝備。

2.3氫能業(yè)務(wù)管理體制因企不同,考核突出降本和協(xié)同

不同企業(yè)氫能業(yè)務(wù)管理體制沒有共同的范式。例如,巖谷產(chǎn)業(yè)株式會社的氫氣業(yè)務(wù)歸屬工業(yè)氣體事業(yè)部管理,相關(guān)的管理體制機(jī)制較為成熟,因此沒有單獨(dú)設(shè)立機(jī)構(gòu)。

大阪燃?xì)獾绕髽I(yè)依托現(xiàn)有業(yè)務(wù)部門和業(yè)務(wù)分類進(jìn)行管理。其中,家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供業(yè)務(wù),歸LNG和電力生產(chǎn)事業(yè)部管理;加氫站示范和橇裝式天然氣制氫裝備業(yè)務(wù),歸新事業(yè)推進(jìn)部管理。

JXTG和千代田化工等企業(yè)專門設(shè)立了氫能事業(yè)推進(jìn)部。其中,JXTG的氫能事業(yè)推進(jìn)部與油氣、電力、新能源等部門平級管理,油/氫合建站業(yè)務(wù)由兩個不同的部門分別管理運(yùn)營。千代田化工成立氫能事業(yè)推進(jìn)部,目的是將其做成與LNG業(yè)務(wù)相當(dāng)?shù)闹匾獦I(yè)務(wù)。

由于氫能業(yè)務(wù)在日本仍普遍處于虧損狀態(tài),企業(yè)對于氫能業(yè)務(wù)的考核,一是突出各環(huán)節(jié)成本的降低,二是各部門協(xié)同協(xié)作促進(jìn)總體業(yè)績的提升。

2.4亟需資源和市場,期待與中國企業(yè)合作

目前,日本氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)路線已經(jīng)打通,未來發(fā)展重點(diǎn)在于降低各環(huán)節(jié)的成本。但是,由于日本國內(nèi)在氫能應(yīng)用領(lǐng)域推廣緩慢,國外氫氣資源獲取遇到瓶頸,相關(guān)日本企業(yè)希望開拓中國的資源和市場,一方面輸出成熟技術(shù)和裝備,一方面獲取中國低成本氫能資源,運(yùn)回日本,促進(jìn)本國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,發(fā)揮已有技術(shù)的規(guī)模效應(yīng),快速降低成本。

3日本經(jīng)驗對我國能源公司的啟示

3.1氫能發(fā)展利用前景可期,中國更具后發(fā)優(yōu)勢

在全球能源轉(zhuǎn)型和可再生能源快速發(fā)展的背景下,氫氣作為一種清潔的二次能源和儲能介質(zhì),在打通化石能源、可再生能源和電力網(wǎng)的過程中將發(fā)揮重要作用,在促進(jìn)可再生能源大規(guī)模利用、儲能調(diào)峰、提升可再生能源品位的過程中將起到關(guān)鍵作用。從全球看,氫能利用產(chǎn)業(yè)鏈在技術(shù)上不存在障礙,產(chǎn)業(yè)發(fā)展已進(jìn)入導(dǎo)入期,發(fā)展的重點(diǎn)在于降低成本。

相較于日本,在發(fā)展?jié)摿ι?,我國氫氣資源豐富,市場巨大,氫能在推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型、構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系中將發(fā)揮重要作用。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段上,受益于國際氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,我國已經(jīng)越過高投入的技術(shù)拓荒階段,進(jìn)入商業(yè)導(dǎo)入期,企業(yè)發(fā)展氫能業(yè)務(wù)的付出相對較少。

在政策支持上,除了傳統(tǒng)對于產(chǎn)業(yè)鏈的財政補(bǔ)貼外,我國重點(diǎn)發(fā)展的公交和貨運(yùn)領(lǐng)域更易快速形成規(guī)模市場。“推動加氫設(shè)施建設(shè)”已寫入2019年《政府工作報告》,“氫能與燃料電池”列入發(fā)改委《綠色產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄(2019年版)》,20多個地方政府相繼出臺了發(fā)展氫能的產(chǎn)業(yè)政策,初步形成了華東、華中、華南、華北、東北、西南6個氫能和氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)群。

3.2發(fā)展氫能應(yīng)戰(zhàn)略先行,因企制宜打造特色優(yōu)勢

從日本企業(yè)發(fā)展氫能的經(jīng)驗看,在國家發(fā)展戰(zhàn)略的支持下,企業(yè)才能得到快速發(fā)展。日本能源企業(yè)或依托技術(shù)優(yōu)勢、或依托市場優(yōu)勢,制定了符合自身特色的氫能發(fā)展戰(zhàn)略,通過產(chǎn)業(yè)協(xié)同打造特色優(yōu)勢,提高市場競爭力。可見,服務(wù)于國家能源戰(zhàn)略、制定符合企業(yè)特點(diǎn)的氫能發(fā)展路線是一條成功的發(fā)展經(jīng)驗。

我國能源公司可借鑒日本企業(yè)的做法,將氫能定位為未來能源接替性業(yè)務(wù)之一,制定發(fā)展戰(zhàn)略。充分發(fā)揮在制氫、儲運(yùn)氫、加油站和天然氣終端利用等方面的優(yōu)勢,制定發(fā)展規(guī)劃,起到戰(zhàn)略先行、規(guī)劃引領(lǐng)的作用,更好地服務(wù)國家能源轉(zhuǎn)型。

3.3氫能產(chǎn)業(yè)盈利之路艱辛漫長,切忌一擁而上和全線出擊

日本國內(nèi)雖經(jīng)多年發(fā)展,但制、儲、運(yùn)、用氫成本仍然較高,產(chǎn)業(yè)鏈不具備經(jīng)濟(jì)性,產(chǎn)業(yè)發(fā)展依賴政策支持。我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的技術(shù)水平與日本還有不小差距,成本更高。而且,我國能源價格與日本差異較大,民用電價、天然氣和成品油價格都低于日本,而氫氣銷售價格與日本基本相當(dāng),用氫能替代其他能源的難度比日本大,氫能產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)不依靠補(bǔ)貼的商業(yè)化運(yùn)行,需要付出更大努力。

總體而言,日本能源企業(yè)并沒有對氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈的大規(guī)模投入,而是依托企業(yè)自身特點(diǎn),有選擇地發(fā)展氫能業(yè)務(wù)。例如,巖谷產(chǎn)業(yè)依托國內(nèi)領(lǐng)先的液化氫技術(shù),發(fā)展液化氫儲運(yùn)體系的構(gòu)建;JXTG公司依托加油站優(yōu)勢,在政府補(bǔ)貼下重點(diǎn)開展加氫站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等。在產(chǎn)業(yè)尚不具經(jīng)濟(jì)性、前景還不明朗的情況下,相關(guān)企業(yè)均持穩(wěn)妥發(fā)展戰(zhàn)略,開展試驗示范,感受產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展程度,與此同時以經(jīng)濟(jì)性為評價標(biāo)準(zhǔn),適度超前布局相關(guān)產(chǎn)業(yè),投資相關(guān)領(lǐng)域。

在我國,由于社會資本大量涌入,氫能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)發(fā)展過熱的態(tài)勢。建議我國能源公司要在戰(zhàn)略上保持定力,按照技術(shù)發(fā)展階段和市場培育程度,適度超前部署業(yè)務(wù)。戰(zhàn)術(shù)上采取試點(diǎn)先行,利用我國重點(diǎn)發(fā)展氫燃料電池公交車和物流車的特點(diǎn),在六大產(chǎn)業(yè)群和代表性城市中,優(yōu)選政策高地開展加氫站試驗示范。同時,以風(fēng)險投資、股權(quán)投資方式,布局相關(guān)領(lǐng)域和重點(diǎn)企業(yè),掌握關(guān)鍵核心技術(shù)裝備,培育商業(yè)模式和人才,為下一步規(guī)模發(fā)展做準(zhǔn)備。

3.4發(fā)展氫能須樹立全球視野,加強(qiáng)國際交流合作

氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開全球產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作。國內(nèi)外能源企業(yè)紛紛加入產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和國際組織,同汽車制造商、燃料電池公司開展合作,推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。建議我國能源公司積極加入國際氫能委員會等國內(nèi)外組織,參與氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)展路線圖的制定。加強(qiáng)與日本企業(yè)的溝通交流,將日本企業(yè)的技術(shù)、經(jīng)驗與我國石油企業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施、潛在市場相結(jié)合,實現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)、共促共贏。

3.5氫能業(yè)務(wù)管理體制機(jī)制應(yīng)提前考慮、相機(jī)實施

從日本相關(guān)企業(yè)氫能業(yè)務(wù)的管理體制機(jī)制可以看出,發(fā)展氫能業(yè)務(wù)并無固定的管理方式,日本企業(yè)根據(jù)氫能業(yè)務(wù)的重要程度、發(fā)展的不同階段,采取相應(yīng)的管理體制。建議我國能源公司結(jié)合自身特點(diǎn)、發(fā)展戰(zhàn)略和管理體制機(jī)制,建立適合本公司的新業(yè)務(wù)發(fā)展模式。

4結(jié)束語

目前,氫能產(chǎn)業(yè)在我國已經(jīng)具備了進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化初期的基本條件,國家和地方政府出臺了各類鼓勵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策和規(guī)劃。得益于國際氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,我國已經(jīng)越過高投入的技術(shù)拓荒階段,進(jìn)入商業(yè)導(dǎo)入期,企業(yè)發(fā)展氫能業(yè)務(wù)付出將相對較少,我國重點(diǎn)發(fā)展的公交和貨運(yùn)領(lǐng)域更易快速形成規(guī)模市場。同時,我們也應(yīng)清醒地認(rèn)識到,我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展在政策、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)合作等方面存在不匹配。我國能源企業(yè)與日本能源企業(yè)面臨的發(fā)展環(huán)境不同,客觀看待日本能源企業(yè)發(fā)展氫能的經(jīng)驗,能源企業(yè)要走具有中國特色的氫能業(yè)務(wù)發(fā)展之路。



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