李浩東
當(dāng)今世界環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)迫在眉睫,特別是近年來(lái),各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人紛紛做出碳排放具體承諾,隨著環(huán)境問(wèn)題解決的國(guó)際化和機(jī)制化體系的形成,碳排放問(wèn)題已經(jīng)成為未來(lái)全球治理領(lǐng)域的重要議題。習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上莊嚴(yán)宣布,中國(guó)力爭(zhēng)于2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,努力爭(zhēng)取于2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。[1]在節(jié)能環(huán)保技術(shù)方面,日本起步較早,其中很多經(jīng)驗(yàn)可為中國(guó)學(xué)習(xí)借鑒。
近年來(lái),氫能逐漸成為全球新能源的重點(diǎn)方向,并得到迅速發(fā)展。氫能是一種來(lái)源廣泛、清潔無(wú)碳、靈活高效、應(yīng)用前景廣闊的二次能源。[2]氫能技術(shù)是推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。日本是開(kāi)發(fā)氫能相關(guān)技術(shù)、發(fā)展氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)較早的國(guó)家之一。為此,對(duì)日本的“氫能社會(huì)”進(jìn)行研究將具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
日本政府在2018 年第五次能源基本計(jì)劃中明確提出,2030 年實(shí)現(xiàn)多元化能源結(jié)構(gòu);長(zhǎng)期而言,根據(jù)巴黎協(xié)定,2050 年要削減80% 的溫室氣體排放。[3]2020 年10 月,時(shí)任日本首相菅義偉向世界宣布,日本致力于2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。[4]要在兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)達(dá)成這些目標(biāo)。政府沒(méi)有提出2050 年達(dá)標(biāo)的具體路線(xiàn)圖,而是根據(jù)日本固有的能源環(huán)境,從風(fēng)能、熱能、光能、電能、氫能、核能以及碳捕捉、利用和存儲(chǔ)技術(shù)(Carbon Dioxide Capture,Utilization and Storage,CCUS)等多重選項(xiàng)中排列組合,施行所謂的“全方位以能源轉(zhuǎn)型·脫碳為目標(biāo)的開(kāi)放式多元化解決方案”。[5]3·11 東日本大地震之后,日本官民兩界對(duì)核能存在的諸多問(wèn)題進(jìn)行了充分反思。在認(rèn)識(shí)到存在危害的同時(shí),學(xué)界進(jìn)一步對(duì)核能成本進(jìn)行精算,發(fā)現(xiàn)其綜合成本竟然比煤電、水電還高。[6]第四次和第五次能源基本計(jì)劃中都明確提出在可能范圍內(nèi)降低核電的依存度。為此,兩次能源基本計(jì)劃主要從節(jié)能和改變能源結(jié)構(gòu)兩方面入手實(shí)施能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。具體而言,一方面要求各業(yè)務(wù)部門(mén)和家庭部門(mén)聯(lián)動(dòng)起來(lái)強(qiáng)化節(jié)能行動(dòng),利用人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),徹底實(shí)現(xiàn)節(jié)能社會(huì)。實(shí)現(xiàn)2030 年相比2013 年節(jié)約電能1961 億kW·h 的目標(biāo);2030年將核電依存度從2011 年3·11 大地震前約30%降到2030 年的20%~22%。另一方面,將可再生能源占比提高到22%~24%的水平,實(shí)現(xiàn)多元化的能源結(jié)構(gòu),相應(yīng)降低可再生能源發(fā)電成本,減輕居民負(fù)擔(dān)。到2050 年之前,日本將著力解決能源轉(zhuǎn)型、脫碳的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、國(guó)內(nèi)政策、能源外交、產(chǎn)業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施、金融等方面面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn),在不確定性中降低管理風(fēng)險(xiǎn),尋求技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的突破性發(fā)展。近年來(lái),日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省每年在資源與能源方面預(yù)算額都在7000 億日元以上。[7]
結(jié)合日本新能源發(fā)展戰(zhàn)略等文件,可以看出日本發(fā)展氫能有三方面的意義:第一,氫能在解決碳排放問(wèn)題上發(fā)揮重要作用。國(guó)際社會(huì)對(duì)碳排放問(wèn)題愈加重視,在《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》《京都議定書(shū)》《巴黎協(xié)定》等全球治理機(jī)制下,日本有義務(wù)積極推動(dòng)新能源發(fā)展和應(yīng)用,在降低碳排放方面履行應(yīng)有義務(wù),達(dá)成2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。地方政府也順應(yīng)趨勢(shì)采取了許多具體措施。例如,東京都知事小池百合子于2020 年表示,東京將在2030 年以后禁止販賣(mài)燃油汽車(chē),希望與各汽車(chē)廠(chǎng)商攜手推進(jìn)該項(xiàng)政策。在這樣的大背景下,氫能作為清潔高效的二次能源,是眾多有潛力的新能源發(fā)展方向之一。第二,氫能是為數(shù)不多不依賴(lài)化石燃料且儲(chǔ)量豐富的含能體能源。[8]氫是自然界普遍存在的元素,主要以化合物形態(tài)存在于水中。同樣是含能體能源,相對(duì)于汽油、柴油,氫能具有環(huán)保和能量轉(zhuǎn)換率更高兩個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢(shì);電能是過(guò)程性能源,氫能相對(duì)于電能具有易儲(chǔ)存的優(yōu)勢(shì)。第三,在眾多新能源技術(shù)中,氫能應(yīng)用場(chǎng)景較為多元。氫既能通過(guò)燃燒產(chǎn)生熱能,又能作為能源材料用于燃料電池,還能轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫進(jìn)行存儲(chǔ)。不需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)裝備作重大改造,對(duì)內(nèi)燃機(jī)稍加改裝即可使用氫燃料。以上這些優(yōu)勢(shì)促使日本政府下決心大力發(fā)展氫能等其他安全、清潔、高效能源。
2014 年4 月日本政府第四次能源基本計(jì)劃中首次提出將建設(shè)“氫能社會(huì)”。同年6 月產(chǎn)官學(xué)聯(lián)合召開(kāi)的氫能與燃料電池協(xié)議會(huì)中,各界明確提出了“氫氣與燃料電池戰(zhàn)略路線(xiàn)圖”,開(kāi)啟了日本氫能發(fā)展戰(zhàn)略的序幕。經(jīng)過(guò)幾年的論證和完善,日本內(nèi)閣于2017 年12 月發(fā)布了名為“氫能基本戰(zhàn)略”的內(nèi)閣決議,氫能發(fā)展正式成為日本國(guó)家戰(zhàn)略一部分。[9]該基本戰(zhàn)略包括具體技術(shù)導(dǎo)入和普及相關(guān)的路線(xiàn)圖、氫能作為零碳能源重要作用以及政府相關(guān)方針政策等內(nèi)容。在此戰(zhàn)略基礎(chǔ)上,日本提出確保能源安全和削減溫室氣體排放兩條腿走路,舉國(guó)之力建設(shè)世界領(lǐng)先的“氫能社會(huì)”,引領(lǐng)未來(lái)發(fā)展。
2014 年第四次能源基本計(jì)劃首次提出氫能發(fā)展三步走戰(zhàn)略:[10]第一步到2025 年,實(shí)現(xiàn)氫能利用率的大幅度提升。擴(kuò)大燃料電池系統(tǒng)和燃料電池汽車(chē)的使用范圍,占領(lǐng)世界市場(chǎng)。第二步到2030 年,建成大規(guī)模氫能供應(yīng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)氫能發(fā)電。期間進(jìn)一步擴(kuò)大氫能需求和氫氣來(lái)源,在原有“電-熱”轉(zhuǎn)換的能源利用形態(tài)中加入氫氣,形成“電-熱-氫氣”三位一體的新二次能源結(jié)構(gòu)。第三步到2040 年,將制氫與碳捕捉、利用和存儲(chǔ)技術(shù)(CCUS)結(jié)合起來(lái),建成事實(shí)上“零碳”的氫能供給體系。三步走戰(zhàn)略隨后幾年逐漸得到補(bǔ)充完善,增加了許多具體路徑和量化指標(biāo)。
如表1 所示,根據(jù)2019 年3 月最新公布的日本氫能發(fā)展路線(xiàn)圖,[11]日本致力于在2030 年左右全面提升氫氣“制、儲(chǔ)、運(yùn)、加”一體化供應(yīng)鏈能力,擴(kuò)大燃料電池汽車(chē)的使用范圍。在2025 年使燃料電池汽車(chē)擁有與電動(dòng)汽車(chē)比肩的價(jià)格優(yōu)勢(shì),燃料電池系統(tǒng)成本從2 萬(wàn)日元/kW 降至5000 日元/kW,儲(chǔ)氫系統(tǒng)成本從70 萬(wàn)日元降至30 萬(wàn)日元;力爭(zhēng)于2025 年使燃料電池汽車(chē)(Fuel Cell Vehicle,F(xiàn)CV)產(chǎn)量達(dá)到20 萬(wàn)臺(tái),2030 年達(dá)到80 萬(wàn)臺(tái),氫能公交增加到1200 臺(tái)。
表1 日本氫能發(fā)展路線(xiàn)圖
加氫方面,計(jì)劃加氫站從目前的137 個(gè)增加到2025 年的320 個(gè),并于2030 年增加到900 個(gè);大幅縮減加氫站的維修和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用;于2025 年將加氫站使用的空壓機(jī)和儲(chǔ)氫系統(tǒng)的成本分別降至5000 萬(wàn)日元和1000 萬(wàn)日元。制氫方面,2022 年通過(guò)褐煤氣化技術(shù)使制氫成本低至12 日元/Nm3,大幅度提高儲(chǔ)氫規(guī)模和氫氣液化效率;2030 年使接入電廠(chǎng)的氫氣成本低至30 日元/Nm3,大幅減少電解水制氫能耗,將電解水制氫裝置成本從20 萬(wàn)日元/kW 降至5 萬(wàn)日元/kW,并大幅降低電解水能耗。
為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo),近年來(lái)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省一直增加預(yù)算以加速實(shí)現(xiàn)“氫能社會(huì)”目標(biāo)。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省分管產(chǎn)業(yè)發(fā)展,負(fù)責(zé)從氫能產(chǎn)業(yè)角度對(duì)氫能發(fā)展進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,相關(guān)項(xiàng)目集中列入2021 年“通過(guò)氫能發(fā)電技術(shù)研發(fā)等加速實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)”項(xiàng)目707 億日元預(yù)算中(見(jiàn)表2),輔之以可再生能源發(fā)電項(xiàng)目(1993 億日元)、CCUS 推進(jìn)項(xiàng)目(438億日元)等,形成通過(guò)氫能應(yīng)用實(shí)現(xiàn)碳中和社會(huì)的完整戰(zhàn)略規(guī)劃。
表2 日本中央政府氫能和減碳相關(guān)預(yù)算情況(單位:億日元)
日本主要通過(guò)擴(kuò)大海外低價(jià)可再生能源的進(jìn)口與提高國(guó)內(nèi)可再生能源利用率兩種方式確保氫源供應(yīng)。日本致力于推進(jìn)海外氫源供給,利用海外豐富廉價(jià)的褐煤、副產(chǎn)氫和可再生能源,通過(guò)構(gòu)建國(guó)際氫能產(chǎn)業(yè)鏈確保日本氫源供給。如表2所示,2021 年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省投入48 億日元進(jìn)行世界首次氫氣運(yùn)輸船運(yùn)輸液化氫的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),從澳大利亞將液化氫運(yùn)到日本,旨在保證日本氫源供給。與此同時(shí),如表2 所示,2021 年日本環(huán)境省列出65.8 億日元預(yù)算用來(lái)推進(jìn)可再生能源制氫項(xiàng)目,努力提高日本國(guó)內(nèi)生產(chǎn)清潔高效氫氣的能力。
經(jīng)過(guò)2012—2015 年的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),2016 年3 月經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省正式開(kāi)始在北海道苫小牧海底開(kāi)展碳捕捉和儲(chǔ)存(Carbon dioxide Capture and Storage,CCS)技術(shù)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),旨在驗(yàn)證二氧化碳海底儲(chǔ)存技術(shù)的有效性,這是日本第一次進(jìn)行大規(guī)模CCS 驗(yàn)證試驗(yàn)。[12]實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是回收苫小牧市煉油廠(chǎng)排放出的二氧化碳,通過(guò)管道送至海底儲(chǔ)藏處。儲(chǔ)藏處位于海床之下1000~1200 米和2400~3000米兩處。兩個(gè)儲(chǔ)藏處的上方都是厚厚的泥巖,可以有效地防止泄漏。實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是從2016—2018 年每年在地下儲(chǔ)存10 萬(wàn)噸二氧化碳,過(guò)程中檢驗(yàn)二氧化碳輸送、壓入、儲(chǔ)存、泄露檢測(cè)等環(huán)節(jié)技術(shù)的可行性;2019 年以后停止儲(chǔ)存,進(jìn)行觀(guān)測(cè)試驗(yàn),目標(biāo)是2020 年實(shí)現(xiàn)商用。苫小牧試驗(yàn)基地截止到2019 年11 月22 日累計(jì)儲(chǔ)存30 萬(wàn)噸二氧化碳,圓滿(mǎn)完成預(yù)期目標(biāo),目前已經(jīng)停止儲(chǔ)藏,進(jìn)行泄漏監(jiān)測(cè)。
日本環(huán)境省2020 年開(kāi)始在福岡縣大牟田市三川火力發(fā)電廠(chǎng)開(kāi)展二氧化碳分離回收技術(shù)(CCS技術(shù)的一種)的驗(yàn)證項(xiàng)目。該電廠(chǎng)引入化學(xué)吸收法對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行分離回收,然后通過(guò)管道或船運(yùn)輸送并壓入海底儲(chǔ)存。[13]
由于目前還處于驗(yàn)證階段,日本的CCS 技術(shù)還沒(méi)能夠大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用,目前只有有限幾個(gè)國(guó)家資助的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在按部就班地運(yùn)行。如表2所示,2021 年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省針對(duì)CCUS/CCS 技術(shù)開(kāi)發(fā)的預(yù)算達(dá)到453 億日元。
氫燃料電池汽車(chē)以其效率高、啟動(dòng)快、環(huán)保和響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),成為21 世紀(jì)汽車(chē)動(dòng)力源的最佳選擇之一。[14]日本民間企業(yè)較早布局燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。豐田汽車(chē)自1992 年起開(kāi)始研究氫能汽車(chē)技術(shù),2014 年成功推出可量產(chǎn)的氫燃料電池轎車(chē)“MIRAI”,在氫能汽車(chē)技術(shù)商業(yè)化方面走在世界領(lǐng)先地位,在純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域落后的形勢(shì)下實(shí)現(xiàn)了彎道超車(chē)。目前日本已經(jīng)有豐田、本田兩家企業(yè)的7 種車(chē)型形成量產(chǎn)成功投放市場(chǎng),并受到政府消費(fèi)端補(bǔ)貼的支持。2014 年以前日本各地方政府沒(méi)有對(duì)燃料電池汽車(chē)進(jìn)行扶持,自2014年起,東京都、大阪府、神奈川縣、愛(ài)知縣、兵庫(kù)縣、福岡縣等地陸續(xù)開(kāi)啟對(duì)氫燃料電池汽車(chē)消費(fèi)端的補(bǔ)助,之后逐漸擴(kuò)大到全國(guó)范圍,日本全國(guó)燃料電池汽車(chē)補(bǔ)助數(shù)量從2014 年的41 輛快速增長(zhǎng)到2019 年的532 輛。[15]目前,消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)一輛氫燃料電池汽車(chē)可以享受環(huán)保汽車(chē)減稅、環(huán)境性能減稅、綠色化特例、綠色能源汽車(chē)(Clean Energy Vehicle,CEV)導(dǎo)入促進(jìn)補(bǔ)助金(下稱(chēng)“CEV 補(bǔ)助金”)四項(xiàng)優(yōu)惠政策。環(huán)保汽車(chē)減稅是指購(gòu)買(mǎi)符合條件的環(huán)保新車(chē)可以享受汽車(chē)重量稅免除優(yōu)惠。環(huán)境性能減稅是指2019 年10 月1 日車(chē)輛購(gòu)置稅取消之后導(dǎo)入的替代制度。該制度特點(diǎn)是針對(duì)單位油耗行駛距離較遠(yuǎn)的汽車(chē)在購(gòu)買(mǎi)時(shí)給予一定稅收優(yōu)惠,按照油耗對(duì)不同車(chē)型采取最高至3%的差異稅率。[16]例如日本政府2020 年公布的741kg 以下乘用車(chē)最新單位油耗行駛距離基準(zhǔn)為24.6km/L,[17]一輛車(chē)的單位油耗行駛距離越是大于該基準(zhǔn),表明其對(duì)環(huán)境越友好,可獲得的環(huán)境性能減稅比例越高。氫燃料電池汽車(chē)可以獲得該項(xiàng)稅收的全額免除。綠色化特例是指針對(duì)有害氣體排出較少的汽車(chē),在購(gòu)入新車(chē)的第二年可以享受汽車(chē)稅(針對(duì)汽車(chē)持有環(huán)節(jié)征收的地方稅,購(gòu)車(chē)后每年需要繳納)減免75%的優(yōu)惠。[18]CEV補(bǔ)助金是指政府為了縮小新能源車(chē)與燃油車(chē)的價(jià)格差距,推廣新能源車(chē)設(shè)置的購(gòu)置補(bǔ)助,氫燃料電池汽車(chē)根據(jù)車(chē)型不同可獲得不同程度補(bǔ)助,最高不超過(guò)225 萬(wàn)日元。[19]
如表3 所示,以豐田公開(kāi)發(fā)售的“MIRAI”品牌5 種車(chē)型為例,優(yōu)惠額度均在139 萬(wàn)日元以上,最大購(gòu)買(mǎi)優(yōu)惠能夠達(dá)到141.9 萬(wàn)日元,相應(yīng)補(bǔ)貼幅度可達(dá)銷(xiāo)售價(jià)的17.6%。
表3 豐田“MIRAI”品牌汽車(chē)各車(chē)型購(gòu)買(mǎi)優(yōu)惠表(單位:日元)
如表2 所示,日本政府在2021 年政府預(yù)算案中列入155 億日元的CEV 補(bǔ)助金,給予氫燃料電池汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)和插電混合動(dòng)力汽車(chē)等新能源車(chē)型購(gòu)置補(bǔ)貼。按照一輛氫燃料電池汽車(chē)補(bǔ)貼117.3 萬(wàn)日元計(jì)算,可以補(bǔ)貼13213 輛;電動(dòng)汽車(chē)根據(jù)車(chē)型不同補(bǔ)貼額度在7.6 萬(wàn)~42 萬(wàn)日元不等,如果按照一輛電動(dòng)汽車(chē)補(bǔ)貼20 萬(wàn)日元計(jì)算,可以補(bǔ)貼77500 輛。
盡管日本政府補(bǔ)貼力度較大,但是相對(duì)于乘用車(chē)巨大市場(chǎng),整體力度仍顯不足。日本2019年(由于2020 年新車(chē)銷(xiāo)售受到疫情嚴(yán)重影響銳減11.5%,因此使用2019 年數(shù)據(jù)較為合適)新車(chē)銷(xiāo)售量為519 萬(wàn)輛。[20]其中新能源汽車(chē)共1.47 萬(wàn)輛,包括電動(dòng)汽車(chē)、插電混合動(dòng)力汽車(chē)、氫燃料電池汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)四種類(lèi)型,銷(xiāo)售最多的是混合動(dòng)力車(chē)汽車(chē),共143 萬(wàn)輛,其他三種類(lèi)型車(chē)共銷(xiāo)售3.8 萬(wàn)輛。從數(shù)據(jù)看,新能源汽車(chē)銷(xiāo)售量占汽車(chē)銷(xiāo)售總量的28.4%,占比并不低,但是其中燃油為主要?jiǎng)恿Φ幕旌蟿?dòng)力汽車(chē)占銷(xiāo)售總量比重高達(dá)27.7%,電動(dòng)汽車(chē)、插電混合動(dòng)力汽車(chē)、氫燃料電池汽車(chē)等新能源為主要?jiǎng)恿Φ钠?chē)類(lèi)型合計(jì)銷(xiāo)售量?jī)H占銷(xiāo)售總量的0.7%,這樣的成績(jī)與東京都政府提出的“2030 年用新能源汽車(chē)大規(guī)模替代甚至徹底取代燃油汽車(chē)”還有較大距離。
日本全國(guó)目前共有155 所加氫站,其中首都圈58 所,中京圈45 所,關(guān)西圈18 所,九州圈14所,其他地區(qū)20 所,[21]距離2025 年建成320 所的任務(wù)仍然任重道遠(yuǎn)。為實(shí)現(xiàn)“氫能社會(huì)”戰(zhàn)略目標(biāo),經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省早在2013 年就開(kāi)始推出“氫能源設(shè)備補(bǔ)貼”政策,對(duì)加氫站進(jìn)行補(bǔ)貼,經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,政策已經(jīng)具有相當(dāng)力度,加速推進(jìn)了加氫站建設(shè)步伐。針對(duì)300Nm3/h 以上的中等規(guī)模加氫站建設(shè),依照不同加氫方式給予最高2.5 億~3.9 億日元不等的補(bǔ)助;針對(duì)50~300Nm3/h 之間的小規(guī)模加氫站給予1.8 億~2.2 億日元不等的補(bǔ)助,[22]其中站內(nèi)制氫(onsite)型加氫站的補(bǔ)助額度明顯高于離站制氫(off-site)型加氫站。如表2 所示,日本政府在2021 年政府預(yù)算案中列入110 億日元,支持加氫站等氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。與此同時(shí),地方政府推出配套支持政策,例如東京都政府規(guī)定,對(duì)已經(jīng)獲得中央政府補(bǔ)貼并正在運(yùn)行的加氫站,依據(jù)規(guī)模不同,東京都政府可以給予500 萬(wàn)~ 4000 萬(wàn)日元不等的補(bǔ)貼。[23]
日本從2014 年第四次能源基本計(jì)劃開(kāi)始將氫能發(fā)展上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度,提出構(gòu)建“氫能社會(huì)”的口號(hào),并很快制定出具體路線(xiàn)圖,設(shè)定重點(diǎn)任務(wù),撥付相應(yīng)預(yù)算。日本氫能發(fā)展戰(zhàn)略的突出特點(diǎn)是從全產(chǎn)業(yè)鏈層面考慮問(wèn)題,將氫能發(fā)展與降低碳排放結(jié)合起來(lái),明確指出氫能發(fā)展并不是目的,通過(guò)發(fā)展氫能改變?cè)灸茉唇Y(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)零碳社會(huì)才是最終目標(biāo)。因此,低碳減排要體現(xiàn)在氫氣“制、儲(chǔ)、運(yùn)、加”的各個(gè)環(huán)節(jié),著重將氫能技術(shù)和CCUS 技術(shù)在應(yīng)用層面融合起來(lái),才能真正實(shí)現(xiàn)構(gòu)建“氫能社會(huì)”的終極目標(biāo)。
日本氫能發(fā)展重視需求側(cè)管理,在消費(fèi)端大力進(jìn)行補(bǔ)貼,考慮多種應(yīng)用場(chǎng)景,推出不同類(lèi)型支持政策。從經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省和環(huán)境省的相關(guān)預(yù)算可以看出,日本中央政府支持重點(diǎn)在應(yīng)用而不在研發(fā),重視成熟技術(shù)的驗(yàn)證、推廣和普及。日本政府在2014年以前并沒(méi)有過(guò)多介入氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。究其原因,一方面是因?yàn)闅淠芗夹g(shù)雖然產(chǎn)生較早,但是發(fā)展緩慢,技術(shù)前景一直不甚明朗;另一方面,自從20世紀(jì)90 年代以來(lái),日本逐漸擺脫原來(lái)政府主導(dǎo)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的舊模式,努力向創(chuàng)造良好的營(yíng)商環(huán)境、給予經(jīng)濟(jì)社會(huì)各部門(mén)公平競(jìng)爭(zhēng)機(jī)會(huì)的發(fā)展模式轉(zhuǎn)型。[24]
燃料電池技術(shù)創(chuàng)新主力在企業(yè),主攻方向是燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域。2001 年時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)布什提出氫能社會(huì)戰(zhàn)略,大力支持氫能發(fā)展,[25]規(guī)定氫燃料電池汽車(chē)的零排放汽車(chē)(Zero Emission Vehicle,ZEV)積分系數(shù)為電動(dòng)汽車(chē)的10 倍,由此掀起氫燃料電池汽車(chē)的發(fā)展潮流。[26]日本緊跟歐美形勢(shì),豐田、本田、日產(chǎn)等民間企業(yè)開(kāi)始大力投入相關(guān)研發(fā)。
日本燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策非常重視需求側(cè)管理,著力降低消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)和使用成本,引導(dǎo)激發(fā)消費(fèi)者對(duì)新能源汽車(chē)的消費(fèi)積極性。2009 年,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省和國(guó)土交通省聯(lián)合推出“環(huán)保汽車(chē)補(bǔ)貼”,對(duì)達(dá)到一定環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的乘用車(chē)給予10 萬(wàn)~ 25 萬(wàn)日元的補(bǔ)貼,該政策實(shí)施到2010 年9 月末。[27]這一補(bǔ)貼政策的實(shí)施,極大地促進(jìn)了2008 年金融危機(jī)之后汽車(chē)市場(chǎng)復(fù)蘇,同時(shí)推進(jìn)了汽車(chē)節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用的快速發(fā)展。2012 年日本政府推出了CEV 補(bǔ)助金制度。豐田在2014 年推出量產(chǎn)版氫燃料電池汽車(chē)“MIRAI”之后,日本政府及時(shí)將其納入CEV補(bǔ)貼措施框架中予以扶持。如表3 所示,近年來(lái)日本政府逐漸形成較為完整的消費(fèi)端減稅和補(bǔ)貼政策體系,致力于從市場(chǎng)角度激發(fā)消費(fèi)燃料電池汽車(chē)的積極性。
在通過(guò)補(bǔ)貼引導(dǎo)氫能發(fā)展的同時(shí),日本政府也根據(jù)能耗采取階梯型稅收措施,加強(qiáng)汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性要求,達(dá)到逐漸降低全社會(huì)碳排放的目的。這方面最典型的措施是前面提到的環(huán)境性能減稅。目前日本汽車(chē)產(chǎn)業(yè)正處于從傳統(tǒng)燃油汽車(chē)為主向新能源汽車(chē)為主不斷轉(zhuǎn)型的過(guò)程之中。整體而言,新能源汽車(chē)銷(xiāo)售并沒(méi)有占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位,車(chē)輛購(gòu)置稅作為針對(duì)汽車(chē)退出流通環(huán)節(jié)時(shí)征收的一種財(cái)產(chǎn)稅,采取單一稅率一次性征收,不能體現(xiàn)對(duì)新能源汽車(chē)鼓勵(lì)態(tài)度,原有車(chē)輛購(gòu)置稅已經(jīng)不適合世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型發(fā)展的大環(huán)境。日本將車(chē)輛購(gòu)置稅廢止,代之以依據(jù)能耗的階梯稅率措施,是一種與時(shí)俱進(jìn)推進(jìn)環(huán)境保護(hù)的做法。日本政府還推出用環(huán)保汽車(chē)減稅降低汽車(chē)重量稅的措施,采取與環(huán)境性能減稅類(lèi)似的階梯稅制,提高對(duì)環(huán)境友好車(chē)型的鼓勵(lì)力度。
近年來(lái),由于燃料電池技術(shù)發(fā)展遭遇瓶頸以及產(chǎn)業(yè)化緩慢等原因,氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展遇到一定困難。
一是燃料電池電堆制造需要使用鉑金,這種貴金屬在地球上儲(chǔ)量有限、價(jià)格高昂,燃料電池制造成本會(huì)隨著產(chǎn)量的增加逐漸升高,對(duì)燃料電池汽車(chē)普及造成影響;二是相對(duì)于電動(dòng)汽車(chē),燃料電池汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜,需要?jiǎng)恿︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)和儲(chǔ)氫系統(tǒng)等默契配合,[28]相對(duì)安全性會(huì)受到影響;三是來(lái)自相對(duì)成熟的電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的擠壓。電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)雖然同樣擁有一些無(wú)法克服的技術(shù)缺點(diǎn),但是目前應(yīng)用技術(shù)較為成熟,逐漸形成了馬太效應(yīng)。特別是最近受到國(guó)際金融市場(chǎng)追捧,以特斯拉為代表的電動(dòng)汽車(chē)廠(chǎng)商股價(jià)大漲,特斯拉CEO 埃隆·馬斯克躍升為全球首富,[29]更是給電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)注入了強(qiáng)心劑,然而,社會(huì)輿論和新能源行業(yè)內(nèi)部卻掀起一波對(duì)氫燃料電池汽車(chē)發(fā)展前景的質(zhì)疑。這些都將給氫能產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展帶來(lái)一定程度的影響。
1.補(bǔ)貼為主的刺激政策能否持續(xù)存疑
日本采取消費(fèi)端補(bǔ)貼的方式促進(jìn)燃料電池汽車(chē)的消費(fèi),目前看有效地促進(jìn)了燃料電池汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)展。但是,由于燃料電池汽車(chē)產(chǎn)能較小,成本較高,補(bǔ)貼金額是電動(dòng)汽車(chē)的數(shù)倍。如果氫能產(chǎn)業(yè)自身無(wú)法通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)能提升來(lái)降低成本,這樣的補(bǔ)貼力度必然無(wú)法長(zhǎng)期持續(xù)。
2.缺乏氫源限制日本氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展
日本電力供應(yīng)不足問(wèn)題嚴(yán)重,2011 年?yáng)|日本大地震之后,基于安全考慮日本關(guān)停了一批核電站,使本就緊張的電力供應(yīng)雪上加霜。目前日本的主力電源是火力發(fā)電,為達(dá)成“雙碳”目標(biāo),火力發(fā)電規(guī)模明顯不宜再擴(kuò)大。電解水制氫需要消耗大量電能,雖然發(fā)展氫能是達(dá)成“雙碳”目標(biāo)的途徑之一,但能源不足的根本矛盾無(wú)法回避。目前日本嘗試在海外建立氫氣生產(chǎn)基地,但是過(guò)度依賴(lài)其他國(guó)家的能源供應(yīng),在將來(lái)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大之后,又會(huì)帶來(lái)產(chǎn)業(yè)安全、能源安全等一系列問(wèn)題。
3.技術(shù)研發(fā)方面豐田一家獨(dú)力難支
2018 年,日產(chǎn)出于縮減研發(fā)投入的考慮,暫停了與德國(guó)戴姆勒和美國(guó)福特共同開(kāi)發(fā)氫燃料電池汽車(chē)商用化技術(shù)的項(xiàng)目,日產(chǎn)宣布將專(zhuān)注于電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)。[30]豐田由于在氫能技術(shù)研發(fā)上孤立無(wú)援,不得不積極向海外需求市場(chǎng)尋找合作伙伴。2019 年豐田宣布無(wú)償開(kāi)放2840 件氫燃料堆棧專(zhuān)利、4540件燃料電池控制系統(tǒng)、680 件氫氣罐專(zhuān)利,期限至2030 年。[31]同時(shí),豐田一直在積極尋求與中國(guó)在氫能領(lǐng)域進(jìn)行合作,2019 年與清華大學(xué)成立“清華大學(xué)-豐田聯(lián)合研究院”,在中國(guó)積極布局氫能技術(shù)研發(fā)。豐田作為國(guó)際奧委會(huì)的主要贊助商,提供了140 輛Mirai 作為北京冬奧會(huì)主要接送工作車(chē)輛,這是中國(guó)首次進(jìn)口氫燃料電池汽車(chē)。
1.保證綠色氫源供給仍然存在困難
盡管氫氣制取方式多樣,但是從環(huán)保和生產(chǎn)規(guī)模等角度考慮,目前氫能產(chǎn)業(yè)主要可以依靠的方式只有電解水制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫兩種。
電解水制氫需要耗費(fèi)大量的電能,只有用新能源發(fā)電制氫才能達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。新能源發(fā)電具有非常大的不穩(wěn)定性,受到自然條件的高度影響,造成新能源發(fā)電高峰與用氫高峰并不能完全契合,因此氫氣存儲(chǔ)成為重要課題。氫氣具有密度小、穩(wěn)定性差等特點(diǎn),目前大規(guī)模、高密度的氫氣存儲(chǔ)技術(shù)仍然有待突破,而且即使能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模存儲(chǔ),要維持存儲(chǔ)介質(zhì)高壓或低溫狀態(tài)也需要較大的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。
工業(yè)副產(chǎn)氫是化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的副產(chǎn)物,因副產(chǎn)氫純度較低、成分復(fù)雜,目前通常只有燃燒等低效利用途徑,通過(guò)副產(chǎn)氫提純?nèi)剂蠚錃馐菍?duì)副產(chǎn)氫的一種高效利用,但是面臨諸多問(wèn)題。一方面工業(yè)副產(chǎn)氫產(chǎn)能較小,無(wú)法支撐氫能產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展;另一方面,燃料氫氣對(duì)于微量雜質(zhì)的要求極為嚴(yán)苛,目前在我國(guó)工業(yè)副產(chǎn)氫提純?nèi)匀皇且豁?xiàng)行業(yè)難題,大規(guī)模制取仍然有待發(fā)展。
2.我國(guó)在氫能產(chǎn)業(yè)多個(gè)環(huán)節(jié)仍然缺少核心技術(shù)
我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)在制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、加氫等環(huán)節(jié)仍然缺乏核心技術(shù),關(guān)鍵核心零部件國(guó)產(chǎn)化率較低。例如,技術(shù)方面,催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙等核心材料尚未突破,雙極板、膜電極、氫瓶等零部件還存在差距。產(chǎn)業(yè)方面,部分燃料電池企業(yè)進(jìn)入了快速成長(zhǎng)期,但與國(guó)外相比,我國(guó)企業(yè)實(shí)力偏弱、資源不足;液氫的大規(guī)模制取和運(yùn)輸還未啟動(dòng),而國(guó)際上已發(fā)展出日產(chǎn)百?lài)嵓?jí)的液氫工廠(chǎng);在氫儲(chǔ)能、分布式熱電聯(lián)供等領(lǐng)域的應(yīng)用,我國(guó)總體還處于探索階段;我國(guó)車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng)在質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度、體積儲(chǔ)氫密度及系統(tǒng)成本方面仍然未達(dá)到產(chǎn)業(yè)化要求;建設(shè)低溫高壓加氫站所需的一系列技術(shù)仍然有待逐漸完善。技術(shù)落后僅僅是一個(gè)方面,更重要的是,目前豐田公司已經(jīng)推出了Mirai 這種商業(yè)上較為成熟的乘用車(chē)產(chǎn)品,而且在中國(guó)具有較高的知名度,目前國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商無(wú)論是品牌還是技術(shù)都與之存在一定差距。
3.氫氣安全性問(wèn)題給發(fā)展造成不利影響
氫氣的不穩(wěn)定性給儲(chǔ)存和運(yùn)輸帶來(lái)了較大困難和一定危險(xiǎn)性,過(guò)去氫氣一直被認(rèn)定為危險(xiǎn)化學(xué)品,需要在化工產(chǎn)業(yè)園中才能制取,社會(huì)上對(duì)氫氣易燃易爆的認(rèn)識(shí)逐漸形成。2019 年河北省出臺(tái)文件突破了這一限制,規(guī)定風(fēng)電制氫可不用進(jìn)化工園區(qū)。但是社會(huì)大眾對(duì)氫能技術(shù)認(rèn)知仍然較少,對(duì)氫氣恐懼心理仍然大范圍存在。
未來(lái)在努力促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的同時(shí),氫能能否被大眾所接受是關(guān)系到產(chǎn)業(yè)能否快速發(fā)展的重要問(wèn)題。新技術(shù)推廣之初,一些技術(shù)和應(yīng)用上存在的問(wèn)題有待持續(xù)改進(jìn),也有一些使用方式的變化讓人無(wú)法馬上適應(yīng),這些都是正?,F(xiàn)象。想要發(fā)展氫能技術(shù),就必須加深民眾對(duì)氫能技術(shù)現(xiàn)狀和未來(lái)前景的認(rèn)識(shí),在取得廣泛共識(shí)的基礎(chǔ)上,帶動(dòng)全社會(huì)共同助力氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
1.按照節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)采用階梯型購(gòu)置稅制度
近年來(lái),我國(guó)陸續(xù)出臺(tái)車(chē)輛購(gòu)置稅和車(chē)船稅的減免措施,旨在鼓勵(lì)消費(fèi)市場(chǎng)向節(jié)能環(huán)保型汽車(chē)轉(zhuǎn)型,相關(guān)制度也會(huì)根據(jù)實(shí)際情況不斷更新。根據(jù)相關(guān)政策,排量在1.6 升以上的汽車(chē)需要繳納10%的車(chē)輛購(gòu)置稅,1.6 升以下的小排量汽車(chē)需繳納7.5%,入選免征目錄的新能源汽車(chē)可以享受稅收免除優(yōu)惠;車(chē)船稅根據(jù)汽車(chē)能耗標(biāo)準(zhǔn)的不同,能夠獲得半免或者全免優(yōu)惠。2021 年1 月末,工信部發(fā)布了最新的車(chē)輛購(gòu)置稅免征目錄,新增了158 款新能源車(chē)型,美國(guó)汽車(chē)品牌特斯拉被納入其中。[32]
在通過(guò)減稅鼓勵(lì)新能源汽車(chē)消費(fèi)方面,我國(guó)與日本相關(guān)政策框架雖較為相似,但仍有差異,主要有兩點(diǎn):一是日本方面采用階梯型差異稅率的特點(diǎn)較為明顯,替代日本車(chē)輛購(gòu)置稅的環(huán)境性能減稅分為免征、1%、2%、3%四個(gè)檔次,針對(duì)不同的燃油消耗提供不同的稅收優(yōu)惠;汽車(chē)重量稅同樣根據(jù)車(chē)輛不同的燃油消耗分為免征、減免75%、減免50%和全額征收四個(gè)檔次。二是日本車(chē)輛購(gòu)置稅和汽車(chē)重量稅的減免依據(jù)主要是燃料消耗國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下汽車(chē)環(huán)保性能超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)10%可以獲得減免。目前我國(guó)的燃耗國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要被用來(lái)規(guī)制企業(yè)生產(chǎn)行為。我國(guó)可以參考日本做法,以《乘用車(chē)燃料消耗量限值》強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)作為基準(zhǔn),規(guī)定多檔次階梯式稅收優(yōu)惠措施,從需求側(cè)鼓勵(lì)消費(fèi)市場(chǎng)向新能源汽車(chē)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
2.重視氫能發(fā)展與碳捕捉技術(shù)相結(jié)合
氫能產(chǎn)業(yè)的很多環(huán)節(jié)會(huì)排放二氧化碳,如果不能通過(guò)技術(shù)對(duì)這部分二氧化碳進(jìn)行處理,氫能就無(wú)法成為真正意義上的清潔能源。目前國(guó)際通行做法是采用碳捕捉技術(shù)解決生產(chǎn)過(guò)程中的排碳問(wèn)題?!笆濉睍r(shí)期“燃煤二氧化碳捕集利用封存”已經(jīng)被寫(xiě)入了《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》。[33]相應(yīng)的新技術(shù)也在不斷研發(fā)中,如中國(guó)科學(xué)院武漢巖石力學(xué)所二氧化碳地質(zhì)封存學(xué)科組正在開(kāi)發(fā)“二氧化碳驅(qū)采水”技術(shù)。[34]目前我國(guó)還沒(méi)有氫能方面的整體規(guī)劃,建議未來(lái)規(guī)劃氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí),綜合考慮與CCUS 技術(shù)融合問(wèn)題,提出綜合解決方案??梢詤⒖既毡咎岢龅慕Y(jié)合CCUS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)零碳社會(huì)的相關(guān)理念,將氫能發(fā)展與CCUS 結(jié)合起來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,讓相關(guān)政策形成體系。
3.建立全產(chǎn)業(yè)鏈氫能發(fā)展規(guī)劃
“發(fā)展氫能與儲(chǔ)能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域”已經(jīng)被寫(xiě)入“十四五”規(guī)劃,中央政府給我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展確定了未來(lái)大方向,期待有關(guān)部門(mén)盡快出臺(tái)相關(guān)領(lǐng)域具有可操作性的頂層設(shè)計(jì)。從目前政策來(lái)看,財(cái)政部2020 年9 月出臺(tái)了《關(guān)于開(kāi)展燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用的通知》,提出“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”的燃料電池汽車(chē)發(fā)展思路。[35]這無(wú)疑將會(huì)有力推動(dòng)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前京津冀、上海、廣東三個(gè)示范城市群已經(jīng)獲批。問(wèn)題在于,目前從財(cái)政部出臺(tái)文件到上海、佛山、張家港等氫能發(fā)展先行地區(qū)出臺(tái)的規(guī)劃都可以看出,相關(guān)政策基本圍繞燃料電池汽車(chē)及其配套產(chǎn)業(yè)鏈展開(kāi),以關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)和加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為主要任務(wù)。這樣進(jìn)行規(guī)劃當(dāng)然對(duì)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常有利,但是僅僅關(guān)注燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是不夠的,需要在抓住重點(diǎn)任務(wù)的同時(shí)兼顧氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)整體建設(shè)。氫能發(fā)展是一個(gè)全產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動(dòng)、上中下游一體化的系統(tǒng)工程,發(fā)展氫能的最終目的是推動(dòng)綠色轉(zhuǎn)型,轉(zhuǎn)換能源結(jié)構(gòu)和發(fā)展方式,不僅是在新能源汽車(chē)領(lǐng)域搶占制高點(diǎn)。為此,未來(lái)我國(guó)可以參考日本做法,從氫能的制、儲(chǔ)、運(yùn)、加各個(gè)環(huán)節(jié)的整體規(guī)劃出發(fā),在考慮二氧化碳排放的同時(shí),制定全社會(huì)都能參與和受益的中國(guó)版“氫能社會(huì)”發(fā)展戰(zhàn)略。