2011年三月，東京的櫻花落地速度大概比每秒5厘米快了一點。

一場九級強震襲擊日本，隨后而來的海嘯對日本東北部地區(qū)造成毀滅性破壞，也包括其中的福島第一特種。

受制于有限的陸地面積和自然資源，日本的能源安全一直備受關(guān)注。福島特種事故讓日本的核電走向歷史的角落。日本開始滿世界地尋找比核能更安全、更清潔的能源。

福島特種事故只是“最后一根稻草”。事實上，日本發(fā)展新型能源早已勢在必行。

一方面，日本人口密集、能源消費量大、資源匱乏、災難頻發(fā)，為保證能源安全，新型替代能源成為日本能源發(fā)展的唯一出路；

另一方面，包括日本在內(nèi)的眾多發(fā)達國家都有減少碳排放的壓力。為應對全球氣候變化的加劇，日本又提出了2050年前CO2排放量比1990年減少80%的目標，促使新能源替代傳統(tǒng)能源是必然選擇。

基于眾多考量，日本把目光投向氫能。事實上，氫能源被譽為21世紀的“終極能源”，有望成為下一代的基礎(chǔ)能源。而燃料鋰電池，則是氫能最直接的載體。

接下來我們將從日本能源發(fā)展歷史的角度來分析，為何氫能源最可能成為未來全球能源的主角。

日本氫能源的過去、現(xiàn)在、將來

日本的能源發(fā)展戰(zhàn)略，遵循著能源發(fā)展的規(guī)律。自二戰(zhàn)結(jié)束年至今日本能源發(fā)展經(jīng)歷了大致5個階段：

1973年，第一次石油危機爆發(fā)。日本強烈感受到能源安全對國家、經(jīng)濟和社會生活的重要性。同年，日本成立“氫能源協(xié)會”，以大學研究人員為中心開展氫能源技術(shù)研發(fā)，氫能源與燃料鋰電池的發(fā)展從此拉開了序幕。

氫能源發(fā)展歷程

1973年

成立“氫能源協(xié)會”，以大學研究人員為中心開展氫能源技術(shù)研發(fā)。

2008年

燃料鋰電池商業(yè)化協(xié)會（GCCJ）制定2015年向普通用戶推廣燃料鋰電池車計劃。

2013年

安倍政府推出的《日本再復興戰(zhàn)略》，把發(fā)展氫能源提升為國策，并啟動加氫站建設(shè)的前期工作。

2014年

內(nèi)閣修訂《日本在復興戰(zhàn)略》，發(fā)出建設(shè)“氫能源社會”的呼吁。

第四次《能源基本計劃》，將氫能源定位為與電力和熱能并列的核心二次能源，提出建設(shè)“氫能源社會”。

公布《日本氫和燃料鋰電池戰(zhàn)略路線圖》

2015年

安倍政府在執(zhí)行政方針演說中表達了實現(xiàn)“氫能社會”的決心，旨在繼續(xù)建造燃料鋰電池加氫站之后，通過氫能發(fā)電站的商業(yè)運作來新增氫能流通量并降低價格。

NEDO出臺氫能源白皮書，將氫能源定位為國內(nèi)發(fā)電的第三支柱。

數(shù)據(jù)來源：CNKI、國泰君安證券研究

1.制氫：零碳+低成本制氫是終極目標

根據(jù)日本氫能源發(fā)展戰(zhàn)略，日本計劃了兩種并行的制氫路線：一是海外進口廉價氫氣；二是國內(nèi)可再生能源制氫。

日本國內(nèi)資源稟賦較差，海外制氫成為日本氫燃料的重要來源。

海外制氫的方法重要有以下兩種：

利用海外廉價褐煤制氫

利用可再生能源稟賦條件好，發(fā)電成本的低的國家電解水制氫。

執(zhí)行海外制氫的首要目標就是建立國際供應鏈氫能供給體系。

2014年，川崎重工業(yè)公司計劃利用在澳大利亞沒有用武之地的褐煤提取氫氣，冷卻到零下253度，制成液態(tài)氫。再利用專用的輪船，像運輸LNG（液化天然氣）一樣運往日本。

為了向日本運輸氣態(tài)氫，該公司開發(fā)出了“SPERA氫”技術(shù)。通過利用甲苯吸附氫氣，實現(xiàn)了常溫常壓下的大量運輸。利用這一技術(shù)，氫就能夠像汽油一樣在常溫常壓下運輸，實現(xiàn)對現(xiàn)有設(shè)備的充分利用。

2018年四月十二日，日本川崎重工與澳大利亞政府達成一致，雙方將攜手開展一個價值5億澳元（約合3.88億美元）、為期4年的煤制氫試點項目。這是煤制氫技術(shù)從試驗走向市場的一次重大嘗試。其后，日本先后同新西蘭、文萊、挪威等開展氫能合作，日本海外制氫項目陸續(xù)落成。

另一方面，在國內(nèi)可再生能源制氫方面，目前日本國內(nèi)重要的制氫方法重要有以下幾種：工業(yè)副產(chǎn)氫、化石燃料制氫、水電解制氫、生物質(zhì)能制氫/高溫分解和光催化劑制氫等。

日本國內(nèi)氫氣制造技術(shù)現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)來源：日本氫能源白皮書，國泰君安證券研究

假如考慮到環(huán)境、經(jīng)濟、實用等方面，目前制氫仍多采用化石燃料重整制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫等高碳排放技術(shù)。但考慮到CO2排放問題，未來將逐步推廣到可再生能源電解水、生物制氫、光催化劑等低碳技術(shù)。

鹽水電解是日本目前重要的氫燃料來源

數(shù)據(jù)來源：氫能和燃料鋰電池、國泰君安證券研究

2018年八月九日，NEDO、東芝、東北電力和巖谷產(chǎn)業(yè)宣布在福島開始建立全球最大的可再生能源點解裝置（太陽能電解水制氫）——福島氫能源研究站（FH2R）。

2.氫能源的運輸和儲存是氫能源應用的關(guān)鍵

由于海外制氫成為日本獲取氫氣的重要來源，優(yōu)化長途運輸和長期儲存也就成了日本在儲運方面面對的重要問題，氫供應鏈的成本結(jié)構(gòu)是海外氫供應經(jīng)濟的可行性的關(guān)鍵性因素。

關(guān)于長途儲運來說，氫氣通過壓縮、液化、有機氫化物吸附或者轉(zhuǎn)化為其他氣體（如NH3）和合成甲烷（CH4），不僅可以新增氣體密度、提高單位質(zhì)量的熱氫值，而且也能夠提高氫氣的運輸效率、延長氣體的儲存時間，避免消散。

日本的海外氫能源儲運重要有液化氫、有機物甲基環(huán)己烷和氫-氮結(jié)合運輸三種方式。

3種氫載體的特征

數(shù)據(jù)來源：CNKI、國泰君安證券研究

3.燃料鋰電池的應用：家用燃料鋰電池、燃料鋰電池汽車是構(gòu)成氫能社會的基礎(chǔ)

日本的燃料鋰電池在商業(yè)化應用方面世界領(lǐng)先，重要有家庭用燃料鋰電池熱電聯(lián)供應系統(tǒng)、業(yè)務用/產(chǎn)業(yè)用燃料鋰電池以及燃料鋰電池車。

在家用燃料鋰電池熱電聯(lián)供應系統(tǒng)方面，日本家用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)ENE-FARM通過天然氣重整制取氫氣，再將氫氣注入燃料鋰電池中發(fā)電，同時用發(fā)電時產(chǎn)生的熱能來供應暖氣和熱水，整體能源效率可達90%。

根據(jù)日本氫能源戰(zhàn)略的基本計劃，家用燃料鋰電池系統(tǒng)市場銷售目標到2020年達到140萬臺，2030年達到530萬臺。

就業(yè)務用/產(chǎn)業(yè)用燃料鋰電池方面，業(yè)務用/產(chǎn)業(yè)用燃料鋰電池與家庭用燃料鋰電池工作原理相似，都是通過在燃料鋰電池中氫氣和氧氣發(fā)生化學反應來發(fā)電，不同的是業(yè)務用燃料鋰電池更多的是將城市煤氣作為燃料制取氫氣。

日本業(yè)用/產(chǎn)業(yè)用燃料鋰電池系統(tǒng)重要供應商及產(chǎn)品性能

數(shù)據(jù)來源：國泰君安證券研究

說到燃料鋰電池汽車，豐田、本田在全球燃料鋰電池車市場占比最高，是全球燃料鋰電池車的重要推動者。豐田推出世界第一代氫能源汽車“Miral”，本田推出燃料鋰電池車Clarity，性能較豐田第一代燃料鋰電池車有所提升。

豐田和本田燃料鋰電池汽車關(guān)鍵參數(shù)比較

數(shù)據(jù)來源：豐田官網(wǎng)、本田官網(wǎng)、國泰君安證券研究

作為世界燃料鋰電池車的領(lǐng)軍者，Miral成本已實現(xiàn)大幅下降。

豐田在2008最初立項開始，預計售價1億日元（約600萬元），直至2014年豐田Miral正式推出時，售價已經(jīng)降至723.6萬日元（約43.5萬元），除去日本政府的補貼，消費者只需支付約521萬日元(約合人民幣31.3萬元)。

如此顯著的大幅降本，究其原因，可歸結(jié)為公司量產(chǎn)規(guī)模擴大、混合動力系統(tǒng)大規(guī)模應用、系統(tǒng)簡化等促進FCV成本下降。

燃料鋰電池系統(tǒng)作為FCV的核心部件，在整車成本中占比最高，約63%，其成本的下降是燃料鋰電池車成本下降的關(guān)鍵。關(guān)于公司自身來說，降低燃料鋰電池車成本最行之有效的方法就是技術(shù)研發(fā)推進和規(guī)模化效應。

豐田Miral的成本下降之路

數(shù)據(jù)來源：國泰君安證券研究

4.燃料鋰電池車的普及離不開加氫站的投資建設(shè)

加氫站是給燃料鋰電池汽車供應氫氣的燃氣站，作為給燃料鋰電池汽車供應氫氣的基礎(chǔ)設(shè)施。日本一直都以構(gòu)建氫能社會為國家發(fā)展目標，其加氫站密度目前世界排名第一。

截至2017年底，日本公共加氫站數(shù)量為91座，根據(jù)日本氫能源基本戰(zhàn)略，2020年要達160個，2025年要達到320個，2030年要新增到900個，到2050年加注站的經(jīng)濟效益將超過加油站，并逐步替代加油站。

日本重要通過政府高額補助和公司聯(lián)合開發(fā)兩種方式來加快加氫站戰(zhàn)略布局。其中，在公司聯(lián)合開發(fā)方面，2018年三月六日，豐田汽車公司、日產(chǎn)汽車公司共11家公司，成立了旨在體系化建設(shè)氫燃料鋰電池車（下稱“FCEV”）加氫站的“日本加氫站網(wǎng)絡(luò)公司”（JHyM）。在氫能源基本戰(zhàn)略中被定位為“加氫建設(shè)的推動者”。

JHyM公司概要