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          日本能源企業(yè)發(fā)展氫能經驗與啟示

          來源:石油科技論壇 1656 2019-10-21

          ??氫氣是一種清潔的二次能源,也是一種重要的儲能介質,隨著全球能源消費向低碳化轉型的進程加快,氫能逐步成為國內外能源及相關行業(yè)關注的焦點。能源轉型背景下,發(fā)展氫能已經成為發(fā)達經濟體的共識,日本、美國、歐盟和韓國等世界主要發(fā)達經濟體均已將發(fā)展氫能產業(yè)作為國家能源戰(zhàn)略。氫能產業(yè)現階段是典型的政策推動型產業(yè),產業(yè)鏈不具備經濟性,需要依靠各國政府大規(guī)模補貼才能發(fā)展。在這種背景下,日本在全球氫能產業(yè)發(fā)展中表現最為突出,除國家持續(xù)出臺和修訂促進氫能產業(yè)發(fā)展的政策外,日本氫能產業(yè)鏈相關企業(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)如何在產業(yè)發(fā)展初期發(fā)揮作用,有哪些發(fā)展的經驗教訓?這些對中國能源企業(yè)發(fā)展氫能業(yè)務具有重要的參考價值。


          1日本氫能產業(yè)政策及發(fā)展現狀


          1.1氫能政策導向明確


          日本從1973年開展氫能生產、儲運和利用相關技術研究,并為其提供財政支持。2013年5月,《日本再復興戰(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“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,進一步細化和降低了成本目標值。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),引導政府部門、企業(yè)和研究機構大力推進氫能發(fā)展利用。為推進氫能產業(yè)發(fā)展,日本政府制定相應支持政策,對加氫站建設、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者進行持續(xù)補貼。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、產業(yè)政策的重點在于強調降低產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)成本。


          1.2氫能產業(yè)已成體系


          目前,日本已經初步形成了相對完整的氫能產業(yè)鏈體系。在制氫領域,主要依靠化石能源制氫(天然氣、LPG)和工業(yè)副產氫,由于國內氫氣供應無法自給自足,資源供應戰(zhàn)略重點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體系。


          在儲運氫領域,除常規(guī)的高壓儲運外,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,重點開發(fā)液化氫、液體有機化合物儲運氫和氨儲運氫3個方向。


          在氫能利用領域,重點開發(fā)燃料電池乘用車和燃料電池熱電聯供系統(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燃料電池熱電聯供系統(tǒng)(本土保有量34萬臺套)。日本加氫站建站設備成本約為4億~5億日元,氫氣價格1000~1100日元/kg。


          在標準和技術領域,日本積極參與國際標準制定,并圍繞參與制定的《全球氫能和燃料電池技術規(guī)范》和《聯合國氫能和燃料電池汽車規(guī)范》,形成了國內完善的標準法規(guī)體系,并在燃料電池研發(fā)、乘用車開發(fā)、氫儲運和小型化氫能應用領域形成了獨具特色的核心技術。


          2日本能源企業(yè)發(fā)展氫能業(yè)務的經驗


          2.1重視氫能業(yè)務發(fā)展,積極開展產業(yè)協(xié)同


          自日本將發(fā)展氫能產業(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,在服務于國家能源戰(zhàn)略的同時,為企業(yè)開拓新的業(yè)務領域,贏得未來競爭優(yōu)勢,實現可持續(xù)發(fā)展。


          氫能產業(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)略進行有效協(xié)同,共同承擔發(fā)展風險和收益。例如,巖谷產業(yè)株式會社(簡稱巖谷產業(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),參與國際氫能產業(yè)路線圖制定,開展國際氫能產業(yè)合作;千代田化工建設株式會社(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“先進氫能供應鏈技術開發(fā)聯盟(AHEAD)”,共同設立基金,對氫能供應鏈進行技術開發(fā);JXTG、巖谷產業(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結合企業(yè)特點制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略,依托技術優(yōu)勢開展試驗示范


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


          巖谷產業(yè)是一家氣體供應公司,業(yè)務重點包括液化石油氣、便攜式燃氣爐和工業(yè)氣體等,公司定位于做“日本第一”的氫氣供應商。公司自1941年開始銷售氫氣,不斷推進氫氣的制造、供應鏈完善和利用開發(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品供應商。巖谷產業(yè)發(fā)揮液化氫技術優(yōu)勢,主推液化氫儲運技術,目前已在首都圈、關西圈、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)務為主方針不變的前提下,將氫能業(yè)務作為戰(zhàn)略發(fā)展方向之一,圍繞國家氫能戰(zhàn)略中的氫氣供應、儲運和銷售環(huán)節(jié)進行了全鏈條的投入,近期戰(zhàn)略重點是制氫和加氫站建設,目前已投運了以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行氫氣存儲運輸。


          千代田化工是一家大型工程公司,專業(yè)從事工業(yè)設施建設,尤其是液化天然氣設施和煉油廠建設。公司圍繞大規(guī)模海外氫儲運工程建設和技術開發(fā)制定,重點發(fā)展海外氫資源獲取。千代田化工在日本政府機構資助下,開展基于甲苯的大規(guī)模有機化合物儲運氫技術研發(fā)和工程試驗,成功開發(fā)了脫氫催化劑,已經實現了甲基環(huán)己烷脫氫轉化率超過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,可將5000km外的文萊天然氣制成的氫氣,通過液體有機化合物的方式運送到日本,脫氫后供發(fā)電廠使用。


          大阪燃氣株式會社(簡稱大阪燃氣)是日本第二大天然氣供應企業(yè),在天然氣制氫方面工程實踐經驗豐富,其氫能業(yè)務的戰(zhàn)略出發(fā)點是促進天然氣業(yè)務發(fā)展,利用以天然氣為原料的燃料電池熱電聯供技術,與電力企業(yè)爭奪用戶。同時,大阪燃氣將加氫站作為示范業(yè)務,展示和推廣銷售站內橇裝式天然氣重整制氫裝備。


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


          不同企業(yè)氫能業(yè)務管理體制沒有共同的范式。例如,巖谷產業(yè)株式會社的氫氣業(yè)務歸屬工業(yè)氣體事業(yè)部管理,相關的管理體制機制較為成熟,因此沒有單獨設立機構。


          大阪燃氣等企業(yè)依托現有業(yè)務部門和業(yè)務分類進行管理。其中,家用燃料電池熱電聯供業(yè)務,歸LNG和電力生產事業(yè)部管理;加氫站示范和橇裝式天然氣制氫裝備業(yè)務,歸新事業(yè)推進部管理。


          JXTG和千代田化工等企業(yè)專門設立了氫能事業(yè)推進部。其中,JXTG的氫能事業(yè)推進部與油氣、電力、新能源等部門平級管理,油/氫合建站業(yè)務由兩個不同的部門分別管理運營。千代田化工成立氫能事業(yè)推進部,目的是將其做成與LNG業(yè)務相當的重要業(yè)務。


          由于氫能業(yè)務在日本仍普遍處于虧損狀態(tài),企業(yè)對于氫能業(yè)務的考核,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,日本氫能產業(yè)發(fā)展的技術路線已經打通,未來發(fā)展重點在于降低各環(huán)節(jié)的成本。但是,由于日本國內在氫能應用領域推廣緩慢,國外氫氣資源獲取遇到瓶頸,相關日本企業(yè)希望開拓中國的資源和市場,一方面輸出成熟技術和裝備,一方面獲取中國低成本氫能資源,運回日本,促進本國氫能產業(yè)的發(fā)展,發(fā)揮已有技術的規(guī)模效應,快速降低成本。


          3日本經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,在打通化石能源、可再生能源和電力網的過程中將發(fā)揮重要作用,在促進可再生能源大規(guī)模利用、儲能調峰、提升可再生能源品位的過程中將起到關鍵作用。從全球看,氫能利用產業(yè)鏈在技術上不存在障礙,產業(yè)發(fā)展已進入導入期,發(fā)展的重點在于降低成本。


          相較于日本,在發(fā)展?jié)摿ι希覈鴼錃赓Y源豐富,市場巨大,氫能在推進能源轉型、構建清潔低碳安全高效的能源體系中將發(fā)揮重要作用。在產業(yè)發(fā)展階段上,受益于國際氫能產業(yè)發(fā)展,我國已經越過高投入的技術拓荒階段,進入商業(yè)導入期,企業(yè)發(fā)展氫能業(yè)務的付出相對較少。


          在政策支持上,除了傳統(tǒng)對于產業(yè)鏈的財政補貼外,我國重點發(fā)展的公交和貨運領域更易快速形成規(guī)模市場?!巴苿蛹託湓O施建設”已寫入2019年《政府工作報告》,“氫能與燃料電池”列入發(fā)改委《綠色產業(yè)指導目錄(2019年版)》,20多個地方政府相繼出臺了發(fā)展氫能的產業(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業(yè)群。


          3.2發(fā)展氫能應戰(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,通過產業(yè)協(xié)同打造特色優(yōu)勢,提高市場競爭力。可見,服務于國家能源戰(zhàn)略、制定符合企業(yè)特點的氫能發(fā)展路線是一條成功的發(fā)展經驗。


          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)務之一,制定發(fā)展戰(zhàn)略。充分發(fā)揮在制氫、儲運氫、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)劃引領的作用,更好地服務國家能源轉型。


          3.3氫能產業(yè)盈利之路艱辛漫長,切忌一擁而上和全線出擊


          日本國內雖經多年發(fā)展,但制、儲、運、用氫成本仍然較高,產業(yè)鏈不具備經濟性,產業(yè)發(fā)展依賴政策支持。我國氫能產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的技術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,用氫能替代其他能源的難度比日本大,氫能產業(yè)要實現不依靠補貼的商業(yè)化運行,需要付出更大努力。


          總體而言,日本能源企業(yè)并沒有對氫能產業(yè)進行全產業(yè)鏈的大規(guī)模投入,而是依托企業(yè)自身特點,有選擇地發(fā)展氫能業(yè)務。例如,巖谷產業(yè)依托國內領先的液化氫技術,發(fā)展液化氫儲運體系的構建;JXTG公司依托加油站優(yōu)勢,在政府補貼下重點開展加氫站網絡建設等。在產業(yè)尚不具經濟性、前景還不明朗的情況下,相關企業(yè)均持穩(wěn)妥發(fā)展戰(zhàn)略,開展試驗示范,感受產業(yè)和技術的發(fā)展程度,與此同時以經濟性為評價標準,適度超前布局相關產業(yè),投資相關領域。


          在我國,由于社會資本大量涌入,氫能產業(yè)呈現發(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,按照技術發(fā)展階段和市場培育程度,適度超前部署業(yè)務。戰(zhàn)術上采取試點先行,利用我國重點發(fā)展氫燃料電池公交車和物流車的特點,在六大產業(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,以風險投資、股權投資方式,布局相關領域和重點企業(yè),掌握關鍵核心技術裝備,培育商業(yè)模式和人才,為下一步規(guī)模發(fā)展做準備。


          3.4發(fā)展氫能須樹立全球視野,加強國際交流合作


          氫能產業(yè)發(fā)展離不開全球產業(yè)鏈協(xié)作。國內外能源企業(yè)紛紛加入產業(yè)聯盟和國際組織,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外組織,參與氫能產業(yè)標準和發(fā)展路線圖的制定。加強與日本企業(yè)的溝通交流,將日本企業(yè)的技術、經驗與我國石油企業(yè)的基礎設施、潛在市場相結合,實現優(yōu)勢互補、共促共贏。


          3.5氫能業(yè)務管理體制機制應提前考慮、相機實施


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


          4結束語


          目前,氫能產業(yè)在我國已經具備了進入產業(yè)化初期的基本條件,國家和地方政府出臺了各類鼓勵產業(yè)發(fā)展的政策和規(guī)劃。得益于國際氫能產業(yè)發(fā)展,我國已經越過高投入的技術拓荒階段,進入商業(yè)導入期,企業(yè)發(fā)展氫能業(yè)務付出將相對較少,我國重點發(fā)展的公交和貨運領域更易快速形成規(guī)模市場。同時,我們也應清醒地認識到,我國氫能產業(yè)發(fā)展在政策、技術、產業(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)展氫能的經驗,能源企業(yè)要走具有中國特色的氫能業(yè)務發(fā)展之路。(文/張震 萬宏 杜國敏 周穎游雙矯 齊欣 王進,中國石油規(guī)劃總院;中石油集團政策研究室 中國石油集團工程技術研究院 中國石油國際事業(yè)有限公司)

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