科学研究 - 日本政府为实现脱碳社会修订氢战略，官民投资15万亿日元实现年供氢1200万吨

日本政府为了实现脱碳社会，将于5月下旬修订作为下一代能源而备受关注的氢能源普及基本战略。4月4日召开的“可再生能源、氢能等相关部长级会议”上确定了修订案。修订案显示政府和民间企业共计将投入15万亿日元资金，推进脱碳环境的构筑，在2040年实现每年约1200万吨的供氢目标。

岸田文雄首相在4月4日于首相官邸举行的可再生能源、氢能等相关部长级会议上致开幕词（照片由首相官邸提供）

普及氢能的重点是同时推进可再生能源的普及

资源匮乏的日本很早就开始致力于氢能的开发，相关技术也被认为是世界最高水平。日本政府2017年在全球率先制定了现行的氢能基本战略，之后欧洲主要国家和美国等各国也开始推广氢能，氢能领域的国际竞争开始激烈。日本经济产业省等政府部门对于修订基本战略抱有危机感。

目前，日本在氢动力燃料电池汽车（FCV）的普及方面已被其他国家赶超，明显处于滞后状态。在实现氢气稳定供应的基础建设方面，还有许多课题，包括降低生产成本、扩充氢气站等基础设施建设、构筑大规模供应链（供应网）等。

要想普及FCV还需要增加氢气站的数量。照片为东京燃气丰州氢气站（位于东京都江东区，照片由东京燃气提供）

此外，由于氢在燃烧时不会排放二氧化碳，因此被视为2050年实现温室气体净零排放的关键，但如果在氢的制作过程中产生CO2并排放到大气中，就称不上是“清洁”能源。为了增加不产生CO2排放、使用可再生能源制造的氢气，氢能的普及必须与可再生能源的普及共同推进。在4月15日至16日举行的G7气候能源环境部长会议上，也指出了利用可再生能源制造氢气的重要性。

日本能否在实现脱碳的同时在国际竞争中胜出，守住领先的地位？修订后的基本战略能否有助于日本实现脱碳社会？日本政府和企业的执行力将迎来大考。

在发电领域的应用备受期待

氢的原子序数为1，元素符号为H，是宇宙中最丰富的元素。氢气(H2)的质量只有空气的约1/14，是最轻的物质。由于氢气燃烧时会释放出大量的热能，因此除了已经实用化的火箭燃料外，未来还有望用于氢能发电。

在发电领域，除了燃气发电中向天然气中混合氢气来减少CO2排放的方式以外，仅使用氢气作为燃料的发电设备也在推进开发。另外，让氢气与氧气发生反应，还能获得电能。具有高发电效率的燃料电池作为FCV的动力源和家用电池也在普及之中。

在日本政府制定氢能战略后，德国于2020年6月、欧盟（EU）于2020年7月、法国于2020年9月先后制定了国家氢能战略。西班牙、意大利和英国也紧随其后，稳步推进了实用化开发。所以，日本政府不得不重新审视并修订2017年制定的战略。

当务之急是构筑低成本的生产和供应体制

4月4日确定的氢能战略修订草案明确提出了数值目标——目前每年200万吨的氢供应量到2030年要增加到300万吨，到2040年增至1200万吨，为当前战略制定的“2050年实现2000万吨供应量”目标进一步制定了中途目标。2040年的1200万吨供氢量目标意味着对于一次可加氢5公斤的FCV而言，可以加注20亿次以上。

与煤炭、石油等现有的一次能源不同，氢气必须“生产”才能得到。目前，氢的生产和运输成本均高于现有燃料，因此迫切需要建立成本尽可能低的生产和供应体制。日本目前氢气的供应价格约为每立方米 100 日元，是现有燃料的10倍以上。

修订案中提出，为了在2030年左右开始商用，要尽早构筑大规模的氢供应网，还需要能填补与现有燃料价格差额的补助制度。氢供给量的扩大和设立相关制度的关键是资金。修订案提出了政府和民间企业在15年内共投入15万亿日元的方针。为了确保15万亿日元的巨额投资，构筑具体的机制则是一项新的重要课题。

氢能基本战略修订草案概要。预计会在5月下旬正式出台（图片由首相官邸提供）

实现氢能社会各种举措。图片摘自经济产业省资源能源厅2020年11月制定的《经济产业省为实现氢社会的各种举措》（图片由资源能源厅提供）

制定了跨部委的合作行动计划

氢气根据生产方式的不同可分为“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”三种。“灰氢”是通过燃烧煤炭、石油或天然气，从产生的气体中提取出来的氢气，生产过程中会排放CO2。如果将产生的CO2捕获，埋入地下存储或者再利用，那么此时的氢气就变为“蓝氢”。“绿氢”则是采用可再生能源电解水生产的。

欧洲主要国家等都以这个分类为基准，现在日本和其他国家生产的氢气大多是灰氢。为此将来必须彻底去碳化增加“绿氢”产量，确保“清洁”能源。修订案并没有采用上述三种分类方式，而是将“蓝氢”也定位为清洁能源，还为此制订了“清洁氢气”的标准。日本政府希望推广自己提出的“清洁氢气”概念，但遭到了环保组织的批评。

“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”示意图（图片由资源能源厅提供）

日本政府在修订氢能战略的同时，还制定了一项由各部委合作的行动计划，以扩大可再生能源的导入。根据该计划，将召开官民协议会，以强化可利用日本的地理优势的悬浮式海上风力发电的产业竞争力，并在2023年度内制定出产业战略和导入目标等。

作为下一代太阳能电池而备受全世界关注的“钙钛矿型太阳能电池”发源于日本，由桐荫横滨大学的宫坂力教授开发。据他介绍，这种太阳能电池实现了可与传统太阳能电池相媲美的高转换效率。日本是这种太阳能电池的主要原料“碘”的世界第二大生产国，因此该行动计划提出从2023年度开始要确立量产技术，创造需求和建立生产体系，目标是尽快使其投入实用，无需等到2030年。

G7环境部长会议联合声明明确表示要使用氢能

在札幌市举行的G7气候能源环境部长会议于4月16日结束了为期两天的会议，会议结束时通过了一份联合声明，表示将“加快步伐淘汰未采取减排措施的化石燃料的使用”，以便在2050年实现温室气体净零排放。联合声明还提到要使用氢气和氨气作为发电燃料。

G7气候能源环境部长会议的主要与会者（照片摘自环境省《G7气候能源环境部长会议概要》，由环境省提供）

联合声明明确指出，“为推广氢气的使用，加快减少（温室气体）排放，将普及相关法规、安全规范及标准，打造能促进氢气安全使用的环境”。声明还强调，“生产低碳和可再生氢气用于出口和国内使用的国家应从其开发中充分受益并促进其开发“。

日本环境省官员介绍，以在氢利用技术开发方面处于世界领先地位而自豪的日本政府与G7各国交涉，一致达成了联合声明。会上，日本强调的内容除了已列入行动计划的钙钛矿型太阳能电池和悬浮式海上风力发电，还有氢运输技术。具体来说，就是将氢气冷却至-253℃使其液化，体积压缩至气体的1/800，然后用液化氢运输船输送。据说各国的部长都表示期待日本在氢运输领域发挥领军作用。