日本與韓國(guó)的氫能戰(zhàn)略與實(shí)踐探索

　　【編者按】潮涌科創(chuàng)，澎湃開(kāi)局。上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)、澎湃新聞聯(lián)合推出“上海新型產(chǎn)業(yè)體系重點(diǎn)領(lǐng)域大調(diào)研”，聚焦上海“3+6”產(chǎn)業(yè)體系、新賽道和未來(lái)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域，鎖定船舶與海洋工程裝備、氫能汽車(chē)、機(jī)器人、智能工廠、新材料、智能終端、人工智能、元宇宙、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、生物醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)，深度調(diào)研上海產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展態(tài)勢(shì)和未來(lái)趨勢(shì)。

　　上海氫能汽車(chē)產(chǎn)業(yè)正在邁入“從1到10”進(jìn)程(詳見(jiàn)澎湃科技報(bào)道)，本篇?jiǎng)t聚焦日本與韓國(guó)的氫能戰(zhàn)略與實(shí)踐探索。他山之石，可以攻玉。

　　目前市場(chǎng)上僅有的兩款主流氫能源汽車(chē)是日本的豐田Mirai和韓國(guó)的現(xiàn)代Nexo。

　　縱觀當(dāng)前的世界新能源汽車(chē)發(fā)展格局，中美在集中發(fā)展純電動(dòng)車(chē)(Battery Electric Vehicle，BEV)，歐洲是純電動(dòng)車(chē)和插電式混合動(dòng)力車(chē)(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)并行發(fā)展，只有日韓在發(fā)展純電和混動(dòng)之外，還大力發(fā)展了氫能源燃料電池車(chē)(Fuel Cell Vehicle，F(xiàn)CV)。

　　目前市場(chǎng)上僅有的兩款主流氫能源汽車(chē)也毫不意外出自日本和韓國(guó)，日本的豐田Mirai和韓國(guó)的現(xiàn)代Nexo。

　　1973年能源危機(jī)之后，日本便早早開(kāi)始發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，希望通過(guò)氫能永久解決能源問(wèn)題。2017年，日本更是進(jìn)一步發(fā)布了《氫能基本戰(zhàn)略》，成為了全世界第一個(gè)把氫能框架作為國(guó)家戰(zhàn)略的國(guó)家，該戰(zhàn)略的主要目標(biāo)是降低氫能價(jià)格，大力推廣氫能應(yīng)用，包括交通、住建、重工和石油冶煉，打造出真正意義上的氫能社會(huì)。

　　與日本類(lèi)似，韓國(guó)97%的能源來(lái)自進(jìn)口，同樣在能源戰(zhàn)略上選擇從化石燃料轉(zhuǎn)向氫氣。自文在寅政府以來(lái)(2018年后)，韓國(guó)開(kāi)始將氫能定為國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)的關(guān)鍵引擎，隨著現(xiàn)代氫能車(chē)的強(qiáng)勢(shì)發(fā)展以及韓國(guó)氫能基礎(chǔ)設(shè)施突飛猛進(jìn)的建設(shè)，目前韓國(guó)已經(jīng)是世界上最大的氫能車(chē)市場(chǎng)，占世界氫能車(chē)數(shù)量的55%。

　　但是氫能及氫能產(chǎn)業(yè)鏈的推廣仍然長(zhǎng)路漫漫。日本政府最新的路線圖中，希望2030年本國(guó)氫氨燃料發(fā)電占比能達(dá)到1%的目標(biāo)，與之相比核能發(fā)電占比約20%，這也說(shuō)明人類(lèi)能源問(wèn)題的解決，很長(zhǎng)一段時(shí)間還需要依靠核能、天然氣、石化能源等其他可再生能源。不過(guò)，隨著豐田Mirai第二代和現(xiàn)代Nexo氫能車(chē)逐漸走向市場(chǎng)，氫能在生活中的應(yīng)用場(chǎng)景已經(jīng)開(kāi)始逐步顯現(xiàn)，氫能社會(huì)的愿景也許已經(jīng)開(kāi)始離人類(lèi)越來(lái)越近。

　　日本氫能社會(huì)發(fā)展：起步早，專(zhuān)利多

　　氫能發(fā)展分為三個(gè)層面，生產(chǎn)氫、運(yùn)輸氫和應(yīng)用氫。生產(chǎn)方面，日本目前的主要做法是從海外的化石燃料中利用碳捕獲和儲(chǔ)存技術(shù)生產(chǎn)并進(jìn)口氫;運(yùn)輸方面，日本加強(qiáng)了進(jìn)口和國(guó)內(nèi)氫的運(yùn)輸、并分配基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè);應(yīng)用方面，日本更是促進(jìn)氫能在汽車(chē)(包括乘用車(chē)、卡車(chē)和叉車(chē))、家庭熱電聯(lián)供和發(fā)電、工業(yè)等各個(gè)部門(mén)的大量應(yīng)用，其中氫能汽車(chē)和氫能燃料電池的研發(fā)和應(yīng)用是重中之重。

　　2002-2010年，日本經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易和產(chǎn)業(yè)省資助了“燃料電池系統(tǒng)示范研究”項(xiàng)目，涵蓋“燃料電池車(chē)的示范研究”和“氫基礎(chǔ)設(shè)施示范研究”兩個(gè)主題，這對(duì)日本燃料電池汽車(chē)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。豐田、本田、三菱、尼桑等日本主要汽車(chē)制造商都拿出自己的主要燃料電池車(chē)型加入了研發(fā)，為日本成為世界氫能專(zhuān)利大戶奠定了基礎(chǔ)。僅2011-2020年期間，日本申請(qǐng)的氫能相關(guān)專(zhuān)利就逾14萬(wàn)項(xiàng)，其中大量的氫能燃料電池專(zhuān)利成為了日本的重要優(yōu)勢(shì)，它們是將氫能在汽車(chē)、住宅、工業(yè)等多應(yīng)用場(chǎng)景部署的技術(shù)關(guān)鍵，技術(shù)出口的潛力巨大。

　　2011年日本福島核電站事故發(fā)生之后，日本在氫能領(lǐng)域繼續(xù)提速，發(fā)布了一系列涵蓋技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的戰(zhàn)略規(guī)劃，如《氫氣和燃料電池戰(zhàn)略路線圖(Strategic Roadmap for Hydrogen and Fuel Cells)》，自2014年首次執(zhí)行之后，隨著時(shí)間推移，該路線圖也在一直更新。2019年3月，日本政府最新一版的《路線圖》中，提出了詳細(xì)的基本技術(shù)規(guī)格和成本目標(biāo)，并細(xì)化了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)所需的措施。其中氫能車(chē)的數(shù)量目標(biāo)包括2025年達(dá)到20萬(wàn)輛，2030年達(dá)到80萬(wàn)輛，加氫站目標(biāo)包括2025年達(dá)到320個(gè)，2030年達(dá)到900個(gè)。

　　為了實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)的戰(zhàn)略，日本政府提供了充足的財(cái)政補(bǔ)貼。僅2020財(cái)年，日本政府對(duì)氫的財(cái)政補(bǔ)貼就包括：清潔能源汽車(chē)(包括但不限于氫和燃料電池)2.47億美元，住宅燃料電池和燃料電池創(chuàng)新4000萬(wàn)美元，創(chuàng)新燃料電池研發(fā)5250萬(wàn)美元，供氫基礎(chǔ)設(shè)施研發(fā)3000萬(wàn)美元，加氫站1.2億美元，開(kāi)發(fā)利用國(guó)外新資源的氫供應(yīng)鏈1.41億美元，氫氣生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用技術(shù)開(kāi)發(fā)1500萬(wàn)美元。此外，日本國(guó)家研發(fā)機(jī)構(gòu)“新能源和工業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)部”更是撥款27億美元建立大規(guī)模氫氣供應(yīng)鏈，撥款7億美元用于生產(chǎn)綠氫的氫能項(xiàng)目。

　　2014年12月，豐田Mirai首次實(shí)現(xiàn)商業(yè)量產(chǎn)，當(dāng)時(shí)是主要賣(mài)給租車(chē)公司;2016年3月，本田的第一款氫燃料電池汽車(chē)Clarity車(chē)型面世，開(kāi)始向大眾消費(fèi)者銷(xiāo)售。2020年12月，第二代豐田Mirai正式發(fā)布，擁有L2級(jí)自動(dòng)駕駛，續(xù)航可達(dá)850公里，借著2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)的東風(fēng)和當(dāng)時(shí)“碳中和”的潮流，第二代Mirai在海內(nèi)外引發(fā)市場(chǎng)熱烈關(guān)注。

　　豐田Mirai：減少重金屬使用，擴(kuò)大燃料電池規(guī)模效應(yīng)

　　第一代豐田Mirai自2014年上市以來(lái)，在全球范圍內(nèi)銷(xiāo)量十分有限，一方面是由于它740萬(wàn)日元(約67000美元)的昂貴價(jià)格，另一方面，加氫站數(shù)量較少也讓氫能汽車(chē)的吸引力大打折扣。第一代Mirai的產(chǎn)能只有一年3000輛左右。

　　第二代Mirai在解決其中一些問(wèn)題上取得了進(jìn)展。生產(chǎn)成本降低了三分之二，產(chǎn)能提高到每年30000臺(tái)。燃料電池系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)和升級(jí)讓新Mirai的續(xù)航能力提高了30%達(dá)850公里，但710萬(wàn)日元的售價(jià)仍然讓絕大多數(shù)消費(fèi)者對(duì)其望而卻步。2021年，第二代Mirai實(shí)現(xiàn)了5600余輛的銷(xiāo)量，占其累計(jì)銷(xiāo)量的一半以上，但距離實(shí)現(xiàn)2030年全球200萬(wàn)累計(jì)銷(xiāo)量的目標(biāo)仍然較遠(yuǎn)。

　　實(shí)際上，為Mirai降低成本的嘗試從未停止過(guò)。2016年，豐田MIRAI研發(fā)總工程師田中義和在接受媒體群訪的時(shí)候曾經(jīng)介紹過(guò)豐田的嘗試。一是在氫燃料電池中，減少貴金屬作為催化劑的使用。二是通過(guò)規(guī)模效應(yīng)大幅降低成本，這就需要生產(chǎn)技術(shù)的換代升級(jí)。

　　田中義和介紹，2008年豐田曾發(fā)布過(guò)一款燃料電池車(chē)SUV，和那款車(chē)相比，第一代MIRAI的氫燃料電池中，作為催化劑作用的鉑金的比例已經(jīng)降到了原來(lái)的三分之一左右。通過(guò)鈷和鉑的合金的材料當(dāng)做催化裝置，一方面能提高催化的性能，另一方面也大幅度降低了鉑金的用量。

　　不過(guò)，豐田減少重金屬使用和擴(kuò)大規(guī)模效應(yīng)的努力從未停止。3年后的2019年，豐田燃料電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的總經(jīng)理廣瀨克彥在接受媒體訪談時(shí)，介紹豐田的燃料電池組中，作為催化劑的鉑金僅使用大約10克，是第一輛燃料電池車(chē)鉑金用量的十分之一。廣瀨克彥介紹，現(xiàn)在燃料電池組中最昂貴的材料是0.01毫米的薄膜，而制造工藝其實(shí)比用于其中的材料更昂貴。

　　至于通過(guò)規(guī)模效應(yīng)降低成本，廣瀨克彥表示與電池相比，“燃料電池仍處于規(guī)模化的早期階段”，但現(xiàn)在，除了生產(chǎn)氫能車(chē)Mirai之外，豐田已經(jīng)將其燃料電池技術(shù)提供給卡車(chē)、公共汽車(chē)和“車(chē)之外的許多應(yīng)用”， 廣瀨克彥介紹，這樣的規(guī)模效應(yīng)已經(jīng)讓豐田擁有了“世界上成本最低的燃料電池”。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2021年11月10日，韓國(guó)蔚山，當(dāng)?shù)嘏e行“2021年蔚山國(guó)際氫能博覽會(huì)暨論壇“(H2WORLD)，展出氫燃料電池車(chē)輛，并鼓勵(lì)氫能源的使用。人民視覺(jué) 資料圖

　　韓國(guó)氫經(jīng)濟(jì)：大力補(bǔ)貼下的后起之秀

　　2018年，韓國(guó)把“氫經(jīng)濟(jì)”設(shè)定為創(chuàng)新增長(zhǎng)三大戰(zhàn)略投資領(lǐng)域，設(shè)立了成為生產(chǎn)和應(yīng)用氫能燃料電池汽車(chē)的全球領(lǐng)導(dǎo)者的目標(biāo)。2019年，韓國(guó)通過(guò)《氫經(jīng)濟(jì)搞活指南》、《氫技術(shù)開(kāi)發(fā)指南》，提出從碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換成氫經(jīng)濟(jì)的政策性、技術(shù)性藍(lán)圖。2020年2月，韓國(guó)制定了《關(guān)于發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)與安全管理氫氣的法律》(簡(jiǎn)稱《氫氣法》)，樹(shù)立政府層面的積極扶持體系，以促進(jìn)氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展、打造氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

　　除了政策上的全面支持之外，韓國(guó)為氫能產(chǎn)業(yè)也提供了更加激進(jìn)的財(cái)政補(bǔ)貼。

　　2021財(cái)年，韓國(guó)政府向氫能產(chǎn)業(yè)的支出為7.019億美元，比2020年增長(zhǎng)40%。此外，韓國(guó)政府承諾截至2022年投入23.4億美元，建設(shè)包括公共汽車(chē)和私家車(chē)在內(nèi)的氫能汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。目前，韓國(guó)建造加氫站成本的一半均為政府補(bǔ)貼。為了促進(jìn)氫能車(chē)的銷(xiāo)售，韓國(guó)政府為每輛氫能車(chē)提供的購(gòu)買(mǎi)補(bǔ)貼更是高達(dá)27300美元至30300美元。據(jù)韓國(guó)經(jīng)濟(jì)部，五家韓國(guó)集團(tuán)企業(yè)也計(jì)劃在2030年前，在氫能技術(shù)上投資380億美元。

　　韓國(guó)以2040年為期限，制定了氫能產(chǎn)業(yè)目標(biāo)。消費(fèi)方面，將氫能源的年銷(xiāo)量從目前的一年13萬(wàn)噸增加到一年526萬(wàn)噸。交通運(yùn)輸方面，將2040年氫能車(chē)目標(biāo)定為近300萬(wàn)輛，包括韓國(guó)本土生產(chǎn)290萬(wàn)輛乘用車(chē)，3萬(wàn)輛卡車(chē)，和4萬(wàn)輛公交車(chē)。韓國(guó)的氫能源網(wǎng)絡(luò) (HyNet) 于2019年設(shè)立規(guī)劃，初始投資為1.19億美元。韓國(guó)加氫站2019年數(shù)量為24個(gè)，目標(biāo)是2022 年增加至310個(gè)、2040年增加至1,200個(gè)。此外，韓國(guó)還設(shè)立了2040年部署15千兆瓦公共基礎(chǔ)設(shè)施的燃料電池的目標(biāo)。

　　在韓國(guó)政府的大力補(bǔ)貼和政策刺激之下，現(xiàn)代Nexo銷(xiāo)量世界領(lǐng)先。據(jù)韓國(guó)先驅(qū)報(bào)報(bào)道，2021年1至11月全球共注冊(cè)燃料電池電動(dòng)車(chē)16200輛，比去年增長(zhǎng)95.1%。其中現(xiàn)代Nexo在全球售出8900輛排名第一，這個(gè)數(shù)字與去年相比同比增長(zhǎng)46%。緊隨其后的是豐田銷(xiāo)售了5700輛，本田為300輛。

　　實(shí)際上，1998年起，現(xiàn)代汽車(chē)就開(kāi)始在氫燃料電池技術(shù)領(lǐng)域研發(fā);2013年成為全球首家實(shí)現(xiàn)氫燃料電池車(chē)(ix35)量產(chǎn)的企業(yè)，2018年推出氫燃料電池車(chē)NEXO。NEXO搭載現(xiàn)代汽車(chē)第四代燃料電池技術(shù)，加氫只需5分鐘，便可續(xù)航800公里以上。

　　2021年9月，現(xiàn)代汽車(chē)集團(tuán)發(fā)布了“氫能愿景2040”，計(jì)劃2030年之前所有商用車(chē)型全部搭載氫燃料電池系統(tǒng);2030年，氫燃料汽車(chē)的價(jià)格下降到純電動(dòng)汽車(chē)同等水平;到2040年，讓所有人，在所有場(chǎng)景下，都可以輕松使用氫能，實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)。

　　加氫站建設(shè)待提速，綠氫示范工廠登上舞臺(tái)

　　目前，氫能發(fā)電技術(shù)尚處在商業(yè)化的早期階段，氫能的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)裙?yīng)鏈尚未建立，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，目前燃料電池、加氫站和家庭熱電聯(lián)供的成本都相對(duì)較高，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都高度依賴財(cái)政補(bǔ)貼。

　　日本加氫站的建設(shè)進(jìn)度也并不理想。從2014年啟動(dòng)建設(shè)到2022年5月底，共計(jì)161個(gè)加氫站投入使用，集中在3個(gè)主要大城市附近。與之相比，全日本加油站有30000個(gè)。據(jù)CBS記者2021年11月報(bào)道，在日本東京最為繁忙的加氫站，平均每天大約40-50位顧客前來(lái)加氫，但大多數(shù)人只是為了保護(hù)性地把氫氣箱加滿。平均每3個(gè)月就會(huì)有一位司機(jī)因?yàn)闅錃庀淇樟硕坏貌煌Ｔ诎肼飞?，等待被拖?chē)拖走。氫能車(chē)除了車(chē)型少，價(jià)格高之外，作為基礎(chǔ)設(shè)施的加氫站的匱乏也讓消費(fèi)者感到失望。業(yè)界擔(dān)心，按照現(xiàn)在的加氫站建設(shè)速度，日本無(wú)法完成自己的2030年加氫站建設(shè)目標(biāo)。

　　其次，現(xiàn)在日韓采用的氫仍然大多屬于“灰氫”，即用化石能源制造出的氫，這樣的氫制造成本較低，但仍會(huì)產(chǎn)生碳排放，這也受到了國(guó)際社會(huì)的詬病。雖然使用“灰氫”并不會(huì)影響日本的氫能戰(zhàn)略，但采用更多的“綠氫”(從可再生能源中提取，是真正的零碳能源)也成為了日韓具有示范效應(yīng)的發(fā)展目標(biāo)。

　　2020年，日本在福島核事故現(xiàn)場(chǎng)附近開(kāi)設(shè)了世界上最大的可再生能源制氫工廠之一“福島氫能源研究基地(Fukushima Hydrogen Energy Research Field，簡(jiǎn)稱FH2R)”。日本川崎重工2019年推出了世界上第一艘液態(tài)氫運(yùn)輸船“Suiso Frontier”。東京擁有一支氫能公交車(chē)隊(duì)，東京奧運(yùn)會(huì)的圣火也以氫作為燃料，日本希望用這些舉措在奧運(yùn)會(huì)期間向世界展示自己對(duì)氫能社會(huì)的愿景。

　　此外，豐田也與建筑公司Obayashi合作建設(shè)綠氫示范工廠，利用地?zé)崮苌a(chǎn)的氫氣用于賽車(chē)比賽。該工廠位于大分縣山區(qū)，利用地表以下約700米的地?zé)崮芊纸馑畞?lái)制造氫氣。該項(xiàng)目也為九州周?chē)募託湔咎峁錃?，希望提供一種本地生產(chǎn)供當(dāng)?shù)叵M(fèi)的綠色模式。

　　因地制宜也是減少碳排放的一種方法。韓國(guó)重要工業(yè)城市、現(xiàn)代重工的總部和重要造船中心之一蔚山市，現(xiàn)在已成為能源轉(zhuǎn)型項(xiàng)目的所在地。現(xiàn)代汽車(chē)、韓國(guó)斗山集團(tuán)等其他公司都在這座城市測(cè)試他們的氫能技術(shù)和產(chǎn)品。蔚山的氫能源價(jià)格便宜且儲(chǔ)量豐富，因?yàn)闅涫钱?dāng)?shù)刂匾氖療捰蛷S的副產(chǎn)品。據(jù)韓國(guó)貿(mào)易、工業(yè)和能源部稱，目前氫氣在煉油過(guò)程中是燃燒用于加熱或釋放到大氣中，因此使用氫氣不會(huì)顯著增加煉油廠的碳足跡。截至2022年3月，蔚山市已有2,481輛氫燃料電池汽車(chē)上路，加氫站11個(gè)。

　　盡管未來(lái)仍不明朗，不管是日本和韓國(guó)，氫能戰(zhàn)略都仍在持續(xù)穩(wěn)步地推進(jìn)下去，包括政府補(bǔ)貼、鼓勵(lì)氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，以及與相關(guān)行業(yè)合作，擴(kuò)大全社會(huì)更好地適應(yīng)氫燃料電池技術(shù)等。隨著未來(lái)氫能技術(shù)前景和商業(yè)化更加明朗，相信日本和韓國(guó)還將進(jìn)一步調(diào)整自己的氫能戰(zhàn)略，而我們也可以期待更多的氫能車(chē)品牌上路通行。（記者 承天蒙）