10年內(nèi)讓20%家庭用上氫能源的日本“野”心

在日本政府的普及氫能源計劃中，讓氫能源走進普通家庭值得重點關(guān)注。

截至2019年底，日本已有超過26萬戶家庭安裝了氫燃料電池。到2030年，日本政府計劃讓氫燃料電池走進530萬戶家庭，使全國20%的家庭用上氫能源。

目前，我國氫燃料電池在家庭應(yīng)用方面尚處于起步階段，研究和借鑒日本在推廣氫能源家庭應(yīng)用方面的經(jīng)驗與做法，對我國氫能源發(fā)展和家庭能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化有著重要意義。

日本推廣氫能源家庭應(yīng)用的經(jīng)驗與做法

持續(xù)開展家庭氫能技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。日本發(fā)展燃料電池堅持面向家庭，且持續(xù)推進，氫燃料電池技術(shù)位居世界前列。

在國家層面，以向新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)(NEDO)投入專項科研經(jīng)費為主，設(shè)定核心技術(shù)應(yīng)達到的相應(yīng)指標，并將指標進行分解，對承擔課題研究的單位定期進行評估，以實現(xiàn)氫能發(fā)展目標。

研究機構(gòu)在氫燃料電池領(lǐng)域建立了持續(xù)的研發(fā)體系，很多大學持續(xù)參與氫能研究已達50年，在關(guān)鍵技術(shù)包括極板、膜電極、電子材料等方面都有龐大的研發(fā)團隊。

在企業(yè)層面，根據(jù)氫燃料電池技術(shù)狀況、氫來源的便利性以及成本、市場需求等，不斷完善氫燃料電池家庭應(yīng)用產(chǎn)品，松下、東芝、日立等機電一體化企業(yè)在十年前已開始了應(yīng)用端的實證研究，積極占領(lǐng)研發(fā)成果制高點。

積極推進家用氫燃料電池成本下降。成本高是阻礙氫燃料電池推廣應(yīng)用的重要因素，日本通過家用燃料電池熱電聯(lián)供(ENE—FARM)計劃，從2005年起開始建設(shè)家用燃料電池示范項目，當年安裝使用500套，成本800萬日元/套(約48萬元/套)。

2009年后，在政府補貼政策和松下、東芝等廠商大力推廣下，進入商業(yè)化應(yīng)用階段。到2017年，成本降至120—150萬日元/套(約8萬元/套)，12年間成本下降80%以上。

日本家用氫燃料電池與氫燃料電池汽車的規(guī)?；瘧?yīng)用，采用了相同的電極、電解質(zhì)膜、催化劑等關(guān)鍵部件，形成協(xié)同效應(yīng)，帶動了整個產(chǎn)業(yè)鏈成本的降低。

2019年3月日本公布的《氫能利用進度表》提出，到2030年，累計推廣家庭燃料電池將達到530萬臺，通過使用產(chǎn)品節(jié)省能源成本，五年收回設(shè)備投資。

出臺補助措施促進氫能家庭應(yīng)用。從2010年開始，日本政府對安裝燃料電池系統(tǒng)的家庭提供140萬日元或制造成本一半的補貼;2015年，松下、東芝等企業(yè)推出新一代家用燃料電池系統(tǒng)售價降低至150萬日元，政府補貼額度相應(yīng)降低至50—60萬日元，雖然單臺補貼額度逐漸下降，但由于推廣數(shù)量逐步增加，2015年日本政府發(fā)放的補貼金額仍達222億日元。

此外，家用氫燃料電池屬于分布式熱電聯(lián)產(chǎn)項目，日本對此的扶持政策亦適用于燃料電池。在投資補助方面，補助強度為初期投資的1/3—1/2;在稅收減免方面，投資稅可返還30%;在優(yōu)惠氣價方面，家用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)氣價低于常規(guī)氣價;在并網(wǎng)上網(wǎng)方面，通過《并網(wǎng)技術(shù)要求導則》，打破了分布式熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的并網(wǎng)上網(wǎng)瓶頸。

“由點到面”開展示范應(yīng)用。2005年日本首個商用家用燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示范項目安裝于首相官邸，起到了良好的宣傳、推廣作用。

2005—2009年，日本共建設(shè)家用燃料電池示范項目3300臺套，并于2009年進行了大規(guī)模商業(yè)化推廣。

近期，日本借助東京奧運會契機，正大力建設(shè)氫能建筑示范區(qū)，構(gòu)建了世界上第一個氫能源社區(qū)，5632戶住宅全部采用松下公司開發(fā)的家庭燃料電池ENE—FARM。

此外，松下公司計劃2021年在公用部分提供4處純氫燃料電池，并在區(qū)域內(nèi)修建氫管線，向街區(qū)和車輛提供氫。在推進燃料電池小型化示范方面，東京煤氣和京瓷公司共同合作開發(fā)的ENE—FARM，體積是以往產(chǎn)品的1/4左右，并計劃借機將此作為普及小型化家用燃料電池的“引爆劑”，擴大其在公寓等領(lǐng)域的占有率。

制定標準規(guī)范，促進氫能家庭應(yīng)用。日本積極參與國際標準制定，圍繞參與制定的《全球氫能和燃料電池技術(shù)規(guī)范》《聯(lián)合國氫能和燃料電池汽車規(guī)范》等，形成了完善的標準體系，并在燃料電池研發(fā)、小型化氫能應(yīng)用領(lǐng)域形成了獨具特色的核心技術(shù)。

除了官方機構(gòu)支持外，日本氫能產(chǎn)業(yè)還通過成立專項專業(yè)協(xié)會，比如，燃料電池商業(yè)化促進委員會(FCCJ)、氫供給利用技術(shù)協(xié)會(HySUT)等來促進標準的完善和商業(yè)化開展。

另外，為推進氫能家庭應(yīng)用的實施，日本在既有的電氣事業(yè)法、消防法、建筑基準法、勞動安全衛(wèi)生法等法規(guī)中，增設(shè)了家用燃料電池安裝、施工相關(guān)條例或特設(shè)條例，以規(guī)范工程的實施。

對我國氫能源發(fā)展和家庭能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的啟示

日本制定了氫能源發(fā)展戰(zhàn)略，并在推廣氫能家庭應(yīng)用過程中，逐步有效地解決了技術(shù)、成本、政策協(xié)調(diào)、社會認知、標準體系等方面出現(xiàn)的問題，給我國氫能源發(fā)展帶來四個啟示：

重視發(fā)展氫能源，促進能源轉(zhuǎn)型。當前，我國家庭能源消費量逐年上升，城鎮(zhèn)家庭能源以天然氣為主，天然氣是不可再生的重要化工原料。

為此，建議從兩個方面入手：一是將發(fā)展氫能源作為促進能源轉(zhuǎn)型、應(yīng)對氣候變化、改善生態(tài)環(huán)境和提高居民生活質(zhì)量的重要內(nèi)容，持續(xù)推動我國氫能源發(fā)展和家庭能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。二是根據(jù)我國國情和國際發(fā)展趨勢，適時制定《氫能國家戰(zhàn)略》，強化對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)范和引導，統(tǒng)一規(guī)劃氫能利用的國家目標和時間表，明確各階段的發(fā)展目標和任務(wù)。

加強頂層設(shè)計，加快核心技術(shù)研發(fā)。目前我國還沒有從燃料電池技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)用、示范推廣、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用層面進行綜合考慮的頂層設(shè)計部門，研究機構(gòu)往往單打獨斗，缺乏整體配套。

為此，提出以下建議，一是加強頂層設(shè)計，集聚各方力量開展系統(tǒng)研發(fā)。二是加大核心技術(shù)攻關(guān)，將引進吸收與自主研發(fā)并重，縮短與先進國家的差距。三是加強氫燃料電池系統(tǒng)設(shè)計，促進集成應(yīng)用，針對家庭燃料電池系統(tǒng)的基本特性，從系統(tǒng)集成、智能管理、規(guī)劃設(shè)計與核心設(shè)備等多角度進行集成研發(fā)，形成系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新體系，有效支撐氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

適度超前布局氫能家庭應(yīng)用研發(fā)，降低應(yīng)用成本。近兩年來社會資本大量涌入氫能產(chǎn)業(yè)，但主要集中在汽車用氫燃料電池方面。

為此，有兩點建議：一是鼓勵企業(yè)按照技術(shù)發(fā)展階段和市場培育程度，適度超前部署氫能家庭應(yīng)用相關(guān)業(yè)務(wù)，根據(jù)氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)系，形成企業(yè)間錯位發(fā)展格局。二是鼓勵企業(yè)根據(jù)自身優(yōu)勢，在研發(fā)推廣汽車用氫燃料電池產(chǎn)品的同時，開展氫能家庭應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)，形成協(xié)同效應(yīng)，不斷降低燃料電池成本。

做好政策銜接，適時開展氫燃料電池家庭示范應(yīng)用。日本把氫能家庭應(yīng)用列為分布式熱電聯(lián)產(chǎn)重要內(nèi)容，在享有分布式能源政策優(yōu)惠的同時，又針對燃料電池的安裝、并網(wǎng)等特性，出臺了相應(yīng)的政策法規(guī)。

為此，我國應(yīng)從三個方面著眼：一是將氫能家庭應(yīng)用納入分布式能源，享受分布式能源相關(guān)稅收優(yōu)惠及補貼措施。二是完善技術(shù)標準與檢測體系，加快氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。三是鼓勵研發(fā)機構(gòu)和相關(guān)企業(yè)，借我國舉辦冬奧會之機，在張家口可再生能源示范區(qū)等適時開展家庭、商業(yè)建筑等方面的小型氫燃料電池示范應(yīng)用。