“預(yù)計到2050年，日本氫能市場將達到2兆日元（約合人民幣1257億元）。”日前，日本大學(xué)特任教授西宮伸幸在接受日本媒體采訪時公開表示。

根據(jù)2017年日本政府制定的“氫能基本戰(zhàn)略”，氫氣的零售價目前約為100日元（6.28元）/Nm3，到2030年該價格將降低至30日元（1.88元）/Nm3，供應(yīng)量達到30萬噸，進而到2050年，降至20日元（1.25元）/Nm3，供應(yīng)量提升至1000萬噸。這意味著未來30年內(nèi)，日本將誕生千億規(guī)模的氫能市場。為了在這個巨大的潛力市場搶得先機，日本產(chǎn)業(yè)界開啟了創(chuàng)新競爭的新戰(zhàn)局。

加速布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈

豐田汽車公司（以下簡稱豐田）作為先行者，深耕氫燃料電池汽車領(lǐng)域已有二十余年，擁有技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，專利涵蓋燃料電池堆、高壓儲氫罐、燃料電池系統(tǒng)控制，以及加氫站等多個領(lǐng)域。2014年，豐田發(fā)布首款量產(chǎn)燃料電池汽車“MIRAI”，標志著氫能與燃料電池技術(shù)正式踏入商業(yè)化軌道。

隨著氫能市場規(guī)模不斷升級，豐田不斷亮出大手筆，探索氫能在太空領(lǐng)域的可能性，并在工廠內(nèi)導(dǎo)入光伏發(fā)電制氫裝置，加速布局氫能產(chǎn)業(yè)的多個環(huán)節(jié)。

今年3月，豐田宣布和日本宇宙特種開發(fā)機構(gòu)在太空領(lǐng)域開展合作，攜手開發(fā)能夠在月球行駛的載人氫氧燃料電池車。日本媒體分析稱，與鋰離子電池相比，氫燃料電池在太空領(lǐng)域中更具競爭優(yōu)勢，不僅重量更輕，發(fā)電產(chǎn)生的水還可用于冷卻甚至作為飲用水。豐田公司也表示，未來有望利用月球的水資源，打造太空“氫能社會”。

邁向太空之后不到一個月，豐田又將目光投向了太陽能與氫能的結(jié)合。4月4日，豐田宣布其位于日本愛知縣豐田市的元町工廠，將引入小型水電解氫氣充填裝置“SimpleFuel”。該裝置使用工廠內(nèi)太陽能電池板產(chǎn)生的電能電解水，制造、壓縮、儲存氫氣。

據(jù)了解，目前元町工廠擁有72輛燃料電池叉車，“SimpleFuel”氫氣日產(chǎn)量最高可達99Nm3（約為8.8kg/日），可滿足7～8輛燃料電池叉車的動力需求。

另一方面，日本媒體卻對日本產(chǎn)業(yè)界發(fā)出忠告，氫能產(chǎn)業(yè)并不限于氫燃料電池，液化氫領(lǐng)域的創(chuàng)新同樣不可忽視。

《日刊工業(yè)新聞》認為，液化氫的優(yōu)勢在于可以利用液化天然氣技術(shù)，并且國際上已經(jīng)建立了安全標準和進出口制度。近年來，使用強磁力的磁制冷技術(shù)已經(jīng)達到了應(yīng)用水平，日本企業(yè)應(yīng)借機在液化設(shè)備領(lǐng)域發(fā)力，搶占價值高地。川崎重工業(yè)株式會社（以下簡稱川崎重工）氫氣產(chǎn)業(yè)開發(fā)中心理事森本勝哉表示，液化占據(jù)了氫氣產(chǎn)業(yè)鏈的大部分成本，一旦出現(xiàn)基礎(chǔ)性技術(shù)突破，企業(yè)間必將出現(xiàn)開發(fā)競爭。

探索氫氣發(fā)電商業(yè)化

日本政府視氫能為新一代能源戰(zhàn)略的主體，氫氣發(fā)電則被認為是“實現(xiàn)低碳化最重要的應(yīng)用”。由于氫氣在燃燒時不會排放二氧化碳，使用氫氣發(fā)電，可有效降低火力發(fā)電廠的化石燃料使用量，減少碳排放。根據(jù)“氫能基本戰(zhàn)略”，日本將于2030年左右，實現(xiàn)氫氣發(fā)電商業(yè)化。

近日，為探索“氫氣發(fā)電”的商業(yè)化發(fā)展，日本中部電力公司（以下簡稱中部電力）攜手新能源和工業(yè)技術(shù)開發(fā)組織（以下簡稱NEDO），計劃在2018～2019年，利用中部電力現(xiàn)有火電廠設(shè)備進行相關(guān)技術(shù)研究。

作為新一代的發(fā)電技術(shù)，氫氣發(fā)電之所以受到關(guān)注，除了能夠代替化石燃料發(fā)電之外，還可以使用可再生能源電解水來制氫儲氫，并在必要時作為燃料使用。

NEDO高級研究員橫本克巳認為，目前可再生能源制氫技術(shù)還處于示范階段，而一旦實際應(yīng)用，對于太陽能、風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展將起到極大的推動作用。“當(dāng)可再生能源發(fā)電較多時，可用來制氫儲氫，存儲電力，解決消納問題，保證可再生能源發(fā)電的穩(wěn)定性。”

日本政府估計，若想實現(xiàn)可再生能源制氫的商業(yè)化運營，必須大幅降低生產(chǎn)成本，至少要降至當(dāng)前成本的20%，甚至更低。而降低成本的關(guān)鍵，需要開拓發(fā)電以外的應(yīng)用模式，如確立高效的大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)、普及燃料電池汽車，以及代替城市天然氣等。

然而，與天然氣相比，氫氣在燃燒過程中的溫度較高，不但會損壞設(shè)備，還存在燃燒不穩(wěn)定等問題。

此前，NEDO曾與川崎重工等機構(gòu)合作，使用50萬千瓦大型天然氣渦輪發(fā)電機進行氫氣發(fā)電試驗，試驗結(jié)果表明，在天然氣中加入20%左右的氫氣之后可實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電。

中部電力的一位高層負責(zé)人對媒體透露，中部電力計劃通過此次聯(lián)合研究，結(jié)合火電廠過去的運行數(shù)據(jù)，在計算機上模擬引入氫氣時的狀態(tài)，分析發(fā)電性能，以及對設(shè)備的影響。另外，還將根據(jù)2年聯(lián)合研究的成果，在火力發(fā)電廠開展氫氣與天然氣混合發(fā)電的實驗項目。“氫氣發(fā)電成為必選項時再慌忙應(yīng)對，將為時已晚。”