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日本能否在氢能利用上领跑世界

日期:2019-12-17    来源:中国石油新闻中心

国际新能源网

2019
12/17
10:59

关键词: 川崎重工 丰田汽车 电解水制氢

   日本川崎重工业12月11日举行了世界首艘液化氢运输船的下水仪式。该船将于2020年秋完工,并启动将澳大利亚生产的氢运往日本的实证试验。到2030年度,氢相关市场被认为将扩大至4000亿日元规模,而海上运输将成为核心。
  日本将氢能定位为实现低碳社会的王牌,将通过政府与民间携手推动构建氢能供应链。另一方面,欧洲和中国等也展开积极投资。日本企业能否发挥技术优势,走在前列?日本经济新闻汇总了实现氢社会的要点。
  包括澳大利亚驻日大使Richard Court、丰田会长内山田竹志和本田会长神子柴寿昭等企业首脑、相关人士和一般参与者在内,约4000人出席了12月11日的下水仪式。庆祝了定名为“SUISO FRonTIER(氢新天地)”号、全长116米的运输船的下水。在完成氢储存罐的安装工程等之后,预定2020年秋季完工。
  川崎重工将携手丸红、J-POWER、JXTG能源、岩谷产业和英荷壳牌石油,启动利用在澳大利亚开采的低价煤炭制造氢、然后向日本出口的实证试验计划。这项计划不可缺少的就是运输船。
  氢气如果冷却至摄氏零下253度即可液化,可使体积压缩至800分之1,适合大量运输。
  运输船内置储存液化氢的特殊储存罐,为了保持隔热状态,以不锈钢制的外壳覆盖。结构犹如真空热水瓶。储存罐的直径为10.5米,高16米。在川崎重工的播磨工厂,已迎来制造的最终局面。
  川崎重工在建造运输船的同时,一直推进氢能相关技术的开发。除了对氢气进行冷却压缩的“液化器”之外,还有在船舶和陆地之间转移氢的“装卸装置”等。在将海上运输的氢卸下的神户市神户机场岛,在陆地上储藏氢的大型储存罐的建设正在推进。
  日本氢能产业链开发中心负责人西村元彦表示,液化氢此前被用作火箭的推进燃料,但“截至目前,没有大量运输的手段。借助大型运输船,在日本也能构建面向发电和燃料电池车的氢能供应链”。川崎重工力争2030年前后实现商用化,还计划推进大型船的开发。
  对于川崎重工来说,氢能业务具有重要意义。造船业务受到中韩企业的低价攻势影响,盈利低迷。在能源相关业务方面,发电用涡轮机受二氧化碳(CO2)减排的潮流影响,不确定性正在加强。如果能尽快构建可以依托现有业务的液化氢的价值链,有望在标准竞争中领先,获得授权收入。该公司计划到2030年,使合并营业利润的5%来自氢能相关业务。
  氢能相关市场今后有望迅速扩大。据调查公司富士经济估算,到2030年度将增至2018年度的50倍以上,达到4085亿日元。燃烧时不排放二氧化碳的氢作为实现低碳社会的王牌,受到的期待正在提高。在中东局势日趋紧张的背景下,依赖化石燃料的风险日渐浮现,这也成为氢能市场扩大的背景。
  如果利用太阳能和风力等可再生能源,通过电解水来制造氢,几乎不会产生二氧化碳。以天然气和煤炭等化石燃料为原料制造氢之际,如果将排放的二氧化碳捕获与封存(CCS)在地下,也能大幅减轻环境负荷。能通过多样化原料制造的氢在能源的稳定供应方面具有重大的意义,各企业正致力于发展相关业务。
  丰田在10月的东京车展上,发布了将于2020年底上市的燃料电池车(FCV)“未来”(MIRAI)的新车型。据称,通过提高发电效率,1次加氢可行驶的距离得以延长。
  在日本能源行业举起氢能利用大旗的是日本国内最大石油批发商JXTG控股。该公司在横滨市的基地利用液化石油气(LPG)为原料生产氢。在日本全国41个加氢站向燃料电池车供应氢。
  该公司在生产石油产品的工序中,一直利用氢去除硫磺成分等,与主业的联系密切。该公司社长杉森务表示“为了实现氢社会,能低价供给氢的基础设施的建设不可或缺”。
  JXTG将携手千代田化工建设,开发通过在氢气中加入甲苯、使之在常温下变为液体化学品之后运输的技术。日挥开发出了高效制造包含氢分子的氨的技术。氨只要将氮和氢混合即可生产,如果压缩,可在常温下变为液体。以上方式一次可运输的氢的量都少于通过冷却加以液化的方式,但优点是能充分利用现有的化学品油轮和储存罐。
  在发电设备方面,氢能技术的开发也在推进。IHI和三菱日立电力系统(Mitsubishi Hitachi Power Systems、MHPS)正在开发将氨和氢混入天然气、使之燃烧的燃气轮机技术。
  在这些氢能相关技术的开发方面,日本一直领先于世界。不过,目前还存在与通过氢发电相比、利用天然气和煤炭发电成本明显更低这一课题。
  目前液化天然气(LNG)的发电成本为15日元左右。针对氢发电的成本,日本政府将2030年代降至17日元/千瓦时定为目标。要实现与液化天然气基本相同的成本竞争力,确立国际供应链和实现大量运输将成为关键。日本政府需要在政策上维持强有力的支援。
  各国也开始采取行动。目前,日本领先的趋势正在改变。欧洲和中国等世界各国也将氢作为低碳能源予以关注,开始启动果断的投资。
  举全国之力推进投资的是德国。2018年12月,德国发布了在地方推进氢与燃料电池技术引进的支援计划“Highland project”。德国还成立了统一管理产学官(企业、学校、政府)的氢能技术研发和政策的机构。打算尽快构建在社会上普及产学官携手开发的氢能技术的体制,以主导氢能的国际竞争。
  荷兰将抢在世界之前推进氢发电计划。在北部的Nuon Magnum发电站,计划到2023年将燃料从天然气改为氢。据称每年约130万吨的二氧化碳排放量将几乎减为零。利用天然气制造氢,在改质过程中发生的二氧化碳可以捕获与封存(CCS),可在无碳状态下供应氢。
  英国将推进将北部的城市燃气全部改为氢、用于家用和工厂用的热供给的计划。氢通过北海和欧洲的天然气改质来制造,在改质过程产生的二氧化碳通过北海的枯竭天然气田捕获与封存。川崎重工高管表示“在欧洲,大胆在社会上引进氢能技术的趋势正在扩大”。
  中国在步入2019年后,相继出台了氢能相关政策。中国发布了《长三角氢能与燃料电池产业创新发展白皮书》,将在长江三角洲地区形成氢能相关产业聚集,还将积极为基础研究领域提供支援。全年拥有2500万吨氢产能的中国将依托巨大市场,在氢社会领域也成为世界的强有力竞争者。
  日本2019年9月汇总了《氢能和燃料电池技术开发战略》,提出在氢相关领域重点发展“燃料电池”、“氢能供应链”和“电解水”这3个领域的方针。汇总该战略的氢与燃料电池战略协议会表示“欧美是由公共机构以基础研究和关键技术开发为中心提供支援。为了领先于世界,不仅是大规模实证,还需要进一步强化基础研究和关键技术开发”。
  在世界上的氢能技术开发竞争日趋激烈的背景下,对日本来说,社会普及的速度和技术的标准化或许也将成为课题。
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