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10年内让20%家庭用上氢能源的日本“野”心

作者:崔志广 顾成奎 来源:中国城市能源周刊 发布时间:2020-06-11 浏览:
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在日本政府的普及氢能源计划中,让氢能源走进普通家庭值得重点关注。

截至2019年底,日本已有超过26万户家庭安装了氢能源燃料电池。到2030年,日本政府计划让氢能源燃料电池走进530万户家庭,使全国20%的家庭用上氢能源。

目前,我国氢能源燃料电池在家庭应用方面尚处于起步阶段,研究和借鉴日本在推广氢能源家庭应用方面的经验与做法,对我国氢能源发展和家庭能源结构优化有着重要意义。

日本推广氢能源家庭应用的

经验与做法

持续开展家庭氢能技术研发应用。日本发展燃料电池坚持面向家庭,且持续推进,氢燃料电池技术位居世界前列。

在国家层面,以向新能源产业技术综合开发机构(NEDO)投入专项科研经费为主,设定核心技术应达到的相应指标,并将指标进行分解,对承担课题研究的单位定期进行评估,以实现氢能发展目标。

研究机构在氢燃料电池领域建立了持续的研发体系,很多大学持续参与氢能研究已达50年,在关键技术包括极板、膜电极、电子材料等方面都有庞大的研发团队。

在企业层面,根据氢燃料电池技术状况、氢来源的便利性以及成本、市场需求等,不断完善氢燃料电池家庭应用产品,松下、东芝、日立等机电一体化企业在十年前已开始了应用端的实证研究,积极占领研发成果制高点。

积极推进家用氢燃料电池成本下降。成本高是阻碍氢燃料电池推广应用的重要因素,日本通过家用燃料电池热电联供(ENE—FARM)计划,从2005年起开始建设家用燃料电池示范项目,当年安装使用500套,成本800万日元/套(约48万元/套)。

2009年后,在政府补贴政策和松下、东芝等厂商大力推广下,进入商业化应用阶段。到2017年,成本降至120—150万日元/套(约8万元/套),12年间成本下降80%以上。

日本家用氢燃料电池与燃料电池车的规模化应用,采用了相同的电极、电解质膜、催化剂等关键部件,形成协同效应,带动了整个产业链成本的降低。

2019年3月日本公布的《氢能利用进度表》提出,到2030年,累计推广家庭燃料电池将达到530万台,通过使用产品节省能源成本,五年收回设备投资。

出台补助措施促进氢能家庭应用。从2010年开始,日本政府对安装燃料电池系统的家庭提供140万日元或制造成本一半的补贴;2015年,松下、东芝等企业推出新一代家用燃料电池系统售价降低至150万日元,政府补贴额度相应降低至50—60万日元,虽然单台补贴额度逐渐下降,但由于推广数量逐步增加,2015年日本政府发放的补贴金额仍达222亿日元。

此外,家用氢燃料电池属于分布式热电联产项目,日本对此的扶持政策亦适用于燃料电池。在投资补助方面,补助强度为初期投资的1/3—1/2;在税收减免方面,投资税可返还30%;在优惠气价方面,家用热电联产系统气价低于常规气价;在并网上网方面,通过《并网技术要求导则》,打破了分布式热电联产系统的并网上网瓶颈。

“由点到面”开展示范应用。2005年日本首个商用家用燃料电池热电联产系统示范项目安装于首相官邸,起到了良好的宣传、推广作用。

2005—2009年,日本共建设家用燃料电池示范项目3300台套,并于2009年进行了大规模商业化推广。

近期,日本借助东京奥运会契机,正大力建设氢能建筑示范区,构建了世界上第一个氢能源社区,5632户住宅全部采用松下公司开发的家庭燃料电池ENE—FARM。

此外,松下公司计划2021年在公用部分提供4处纯氢燃料电池,并在区域内修建氢管线,向街区和车辆提供氢。在推进燃料电池小型化示范方面,东京煤气和京瓷公司共同合作开发的ENE—FARM,体积是以往产品的1/4左右,并计划借机将此作为普及小型化家用燃料电池的“引爆剂”,扩大其在公寓等领域的占有率。

制定标准规范,促进氢能家庭应用。日本积极参与国际标准制定,围绕参与制定的《全球氢能和燃料电池技术规范》《联合国氢能和燃料电池汽车规范》等,形成了完善的标准体系,并在燃料电池研发、小型化氢能应用领域形成了独具特色的核心技术。

除了官方机构支持外,日本氢能产业还通过成立专项专业协会,比如,燃料电池商业化促进委员会(FCCJ)、氢供给利用技术协会(HySUT)等来促进标准的完善和商业化开展。

另外,为推进氢能家庭应用的实施,日本在既有的电气事业法、消防法、建筑基准法、劳动安全卫生法等法规中,增设了家用燃料电池安装、施工相关条例或特设条例,以规范工程的实施。

对我国氢能源发展和家庭能源结构优化

的启示

日本制定了氢能源发展战略,并在推广氢能家庭应用过程中,逐步有效地解决了技术、成本、政策协调、社会认知、标准体系等方面出现的问题,给我国氢能源发展带来四个启示:

重视发展氢能源,促进能源转型。当前,我国家庭能源消费量逐年上升,城镇家庭能源以天然气为主,天然气是不可再生的重要化工原料。

为此,建议从两个方面入手:一是将发展氢能源作为促进能源转型、应对气候变化、改善生态环境和提高居民生活质量的重要内容,持续推动我国氢能源发展和家庭能源结构优化。二是根据我国国情和国际发展趋势,适时制定《氢能国家战略》,强化对氢能产业发展的规范和引导,统一规划氢能利用的国家目标和时间表,明确各阶段的发展目标和任务。

加强顶层设计,加快核心技术研发。目前我国还没有从燃料电池技术的基础应用、示范推广、产业应用层面进行综合考虑的顶层设计部门,研究机构往往单打独斗,缺乏整体配套。

为此,提出以下建议,一是加强顶层设计,集聚各方力量开展系统研发。二是加大核心技术攻关,将引进吸收与自主研发并重,缩短与先进国家的差距。三是加强氢燃料电池系统设计,促进集成应用,针对家庭燃料电池系统的基本特性,从系统集成、智能管理、规划设计与核心设备等多角度进行集成研发,形成系统的技术创新体系,有效支撑氢燃料电池产业发展。

适度超前布局氢能家庭应用研发,降低应用成本。近两年来社会资本大量涌入氢能产业,但主要集中在汽车用氢燃料电池方面。

为此,有两点建议:一是鼓励企业按照技术发展阶段和市场培育程度,适度超前部署氢能家庭应用相关业务,根据氢能产业链上下游关系,形成企业间错位发展格局。二是鼓励企业根据自身优势,在研发推广汽车用氢燃料电池产品的同时,开展氢能家庭应用产品开发,形成协同效应,不断降低燃料电池成本。

做好政策衔接,适时开展氢燃料电池家庭示范应用。日本把氢能家庭应用列为分布式热电联产重要内容,在享有分布式能源政策优惠的同时,又针对燃料电池的安装、并网等特性,出台了相应的政策法规。

为此,我国应从三个方面着眼:一是将氢能家庭应用纳入分布式能源,享受分布式能源相关税收优惠及补贴措施。二是完善技术标准与检测体系,加快氢能基础设施建设。三是鼓励研发机构和相关企业,借我国举办冬奥会之机,在张家口可再生能源示范区等适时开展家庭、商业建筑等方面的小型氢燃料电池示范应用。

(作者供职于赛迪工业和信息化研究院)

关键字:氢能

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