2023-12-03
一、日本争做低碳先锋,欲引导氢能三十年之大变局
在2022年召开的COP27上,日本方表示东京将率先开展海外氢能供应网示范项目,预计自川崎港铺设运氢管道至京滨临海部,将海外进口氢能供应给东京都全域使用,预计在2030年前完善氢能基础设施,引领氢能领域的世界潮流和新一轮“氢能革命”,进而在2050年前实现脱碳化。
日本大力推进氢能社会建设并设法提升国际影响力,希望引导氢能产业化发展。第一,日本奉行经济安全保障战略必须确保今后本国氢能的来源稳定、降低能源断供风险,正加紧在全世界范围内织就多元化氢能供应网,优先满足本国产业发展需求。第二,日本希望将自身打造为碳中和燃料基地,将氢氨供应网和市场应用相结合开发更多海外市场。今后会继续在海外谋求氢氨基础设施建设合作,以推动大规模氢能进出口贸易的开展,谋取产业影响力。第三,日本关注到世界主要国家已开始推进氢氨上游开发项目、未来氢氨成本会降低,日本希望引导氢能未来竞争,因而深入研究欧美澳等国的氢能战略,期待凭借当前技术和推进产业化前景的优势,率先实现氢能商业、氢能网络建设,降低成本价格,领导氢能产业的国际标准及全球氢能市场发展。第四,日希望借日美澳印框架率先构建起属于日本的全球产业网络,同时也畏惧氢能市场被中国所引导,日本必须要深入参与各国开拓市场需求,先于中国之前建设排华供应链。
二、日本国内策略
为在全球氢能产业中起到领头羊的作用,日本希望率先铺开氢氨产业建设蓝图,在国内形成产业聚集区,将日本进口的氢能在日本率先利用起来、形成示范效应;同时,还应为氢能产业化发展做好国内准备,摸索新的商业模式。
(一)国内投入与发展目标
日本擘画国内氢氨产业建设新蓝图,以财政支持构建需求与供给框架,率先选取如电力、化学、制铁等产业推进试点项目,通过技术创新降低成本;明确产业发展目标,并引导民间企业自主投资,激活中长期市场发展活力。
一则,政府进行大规模投资,降低生产、运输或使用成本,并推动技术创新。未来10年内,预计在氢氨领域投资7万亿日元,而通过绿色创新基金为氢氨项目提供的预算规模分别达到:构建大规模氢能供应链预算3000亿日元、利用可再生能源发电并进行水电解制氢预算700亿日元、氢能制铁预算1935亿日元、构建燃料氨供应链预算688亿日元。
二则,分阶段设立目标,有序规划产业发展。2030年实现氢成本30日元/Nm³(标准立方米),引入量最多达300万吨;2050年成本降至20日元/Nm³,引入量达2000万吨左右。2030年实现燃料氨成本达到15-20日元/Nm³,引入量和供给量分别为300万吨/年,2050年国内引入量达到3000万吨/年。同时,计划2030年实现氢氨发电占全国发电量的1%。
日本还将详细制定出未来十年脱碳转型的路线图,设计供需一体化发展的商业模式。在需求方面,日本将有重点地选取产业集聚地区、有大规模电力需求的地区等市场开发,特别是煤电将加入氨进行燃烧发电;在战略推行初期设置标准的销售价格,为企业补贴或对企业征收价格差额;在供给方面,将完善大规模投资制度建设,通过设定目标价格及上限价格、签订长期合同、竞标等手段来维持低价格、稳定供应量。
(二)为走向海外发展做准备
一方面,修订法案增强自身在海外对氢能开发上游的投资,投资主体以JOGMEC和JBIC为主。为正式向海外投资氢氨项目,实现日本国内的稳定采购,2022年11月JOGMEC正式通过立法增加了对氢氨投资的职能并正式改名为“能源·金属矿物资源机构”,无论是日本还是海外都将为氢、氨等生产和储存项目提供投资和债务担保。日本国际协力银行(JBIC)则声明在日美澳印框架下积极推进投资援助。自去年6月起陆续与挪威、澳大利亚、新加坡、哥伦比亚等达成氢氨领域的合作。
另一方面,日本计划以川崎港和名古屋港为两大中心开展试点建设以形成示范效应。川崎港为东京都地区核心,东京都城市发展局正在领导东京燃气、ENEOS、东芝等公司铺设运氢管道,旨在将东京建设成为日本首屈一指的氢能社会示范区。名古屋港则为伊势湾地区核心位置,同时日本尝试在福岛县小名滨港发展第三条运氢路线,进而延伸多条氢供应链。以目前的港口效率和能力来计算,川崎港年吞吐量8000万吨以上,名古屋超过2亿吨,且油类装卸效率在每小时1000-2000吨,除去集装箱、散杂货等其它类型的货物,这三个港口的能力未来可以满足日本的氢进口需求。横须贺港可以同时停靠大约13艘万吨级的船,未来或可作为承担日本运氢任务的港口。未来这三大港口要想成为日本氢能供应端,仍需建设装卸设备“装载臂系统”,可抽出氢氨并充填至陆地上的液化氢储罐(2500立方米,直径19米),而目前能够进行上述业务的港口只有神户港。
三、日本氢能海外供应链战略
为了能源安全保障,日本将自身发展定位在国际化“碳中和燃料基地”,为此日本将在全球范围内建设能源伙伴关系,为日本氢能进口建成弹性供应网络。按照航线来看,日本将围绕环太平洋与环印度洋航线铺开氢能供应网络。在环太平洋航线上,日本将以日美澳航线、日澳航线为基点向外辐射南太平洋岛国及东南亚地区,将这些地区视为“氢氨补给站、中转站”,最终可以走向欧洲;在环印度洋航线上,日本则将沙特、阿联酋等中东国家以及肯尼亚、埃及、南非等非洲国家视为能源供应和补给端,满足日本用氢、贩氢的需求。
(一)日美澳将形成美澳对日的运氢航线
日本利用日美澳印四国机制、积极吸引其他国家协调保障本国氢能供应,同时对各国和地区的定位与利用方式也做出了规划。自日美澳印首脑会谈后,日美澳加快了氢能领域的合作,希望建成氢能供应网并实现氢能国际海运。日本对美澳的定位不仅有氢能技术合作、美澳氢能市场开发,未来美澳也都可向日本供应氢能。
日本对美国的定位不仅具有广泛氢能应用市场潜力,也是日本进口氢氨的主要国家之一,同时从港口脱碳合作、国际航线上形成深入合作关系。2022年10月,加州先是宣布成立可再生清洁氢系统联盟(ARCHES),今后将以ARCHES代表加州向美能源部区域清洁氢中心(H?Hubs)计划申请资金;同日,加州长滩港加入该联盟,并宣布与神户港达成了港口脱碳协定。神户港是日澳运氢实验的重要港口,现又与加州长滩港达成了合作,日美澳之间极有可能形成运氢航线。之后11月,加州洛杉矶港务局和JETRO签署备忘录,以促进双方在港口基础设施改善、运营效率、环境考虑和创造贸易机会方面的合作。双方将进一步加强合作关系,以促进洛杉矶港的脱碳化和数字化。无论是ARCHES还是加州港口的脱碳化合作,美国均为日本企业提供商业合作机会。美国的长滩港和洛杉矶港位于美国沿太平洋加利福尼亚州南部,分别是美国第一第二最繁忙港口,主要交易对象也是日韩等国家,并且氢能经济发展最活跃的州也是加利福尼亚州,计划到2025年建成200座氢能加气站。因此,长滩港和洛杉矶最适合作为运氢航线的一部分,也是美国向日本出口液化天然气的另类延续。
在墨西哥湾地区则以制氨、当地市场开发和未来对日出口为主要合作目标,2022年7月三井物产与美国CF工业公司联合在墨西哥湾建设新的氨生产设施,利用CCUS技术生产清洁氨,未来向亚洲出口;9月有消息称三菱商事将在德州大规模生产燃料氨,并成为德州能源出口基地之一的科珀斯克里斯蒂港合作伙伴,未来产能将向日本及亚洲国家出口。同年6月,三菱电力美洲公司与Magnum Development成立合资公司ACES Delta在犹他州开展的先进清洁能源存储(ACES)项目已获得美能源部5亿美元的资金支持,将开发全球最大的绿氢制造及储存中心。日美开展的合作目前所集中的加州、墨西哥湾(德州等)等地均是以进出口为主要目标,一方面未来可打通多条国际运氢航线,另一方面利用部分示范区域的用氢情况逐渐普及氢能应用市场。
日澳政府先后建立日澳脱碳技术合作伙伴关系、清洁氢能贸易伙伴关系、关键矿物合作关系等,日本善加利用成熟的港口航线和陆路运输基础设施为未来氢气贸易做准备。其一,日澳运氢船实验是全球有且仅有的项目,成功展示了两国间端到端供应链,运氢规模将逐渐大型化满足国际航运需求。虽然日本是唯一拥有以液态运氢船的国家,但其能力受限,迫切需要大型化。就目前来说,运输氢能源的船舶Suiso Frontier号全长116米,宽19米,储量约1250立方米,所运输的氢量约为90吨;Suiso Frontier号在试点阶段从澳大利亚到日本神户历时16天,则往返时间大约32天。下一阶段,日本也将会持续开展澳大利亚到川崎港、名古屋港、小名滨港的运输时间测试,同时在技术上实现大型液氢船舶。为此川崎重工在2022年4月宣布,其运氢规模16万立方米约合1万吨的液氢运输船已获得日本海事协会的原则性批准(AiP),争取在20年代后半段投入使用。
其二,为对日供氢围绕日澳间航线开展合作制氢项目。日澳航线是日本神户港—澳大利亚东南部维多利亚洲哈斯丁港、澳大利亚昆士兰州格拉德斯通港。日澳共同制定“氢能供应链”(Hydrogen Energy Supply Chain,简称“HESC”)计划,围绕哈斯丁港,在澳大利亚维多利亚州拉特罗布河谷(澳洲东南部)的一座新建工厂中,将对褐煤进行气化,每年可提供氢气,距离哈斯丁港仅一百多公里,较为适合运输。围绕格拉德斯通港,Stanwell在格拉德斯通港附近的Aldoga获得了项目用地,如果证明可行,该项目将从2026年开始向日本出口氢能,初步计划每年提供36500吨。随后,在2031年,Stanwell将把年产量提高至328500吨,以满足日本的预期需求。此外,日本石油公司INPEX宣布将参与位于猎人谷地区的猎人氢气中心(Hunter Energy Hub)可行性研究项目,该地区的纽卡斯尔市离日本相对较近已被确定为一个潜在的对日出口港口。
其三,日本深入到澳洲进行用氢市场开发。三井物产通过购买股份的方式参与到澳大利亚铁矿石产区皮尔巴拉地区的绿氢生产业务中,该项目还将获得澳大利亚政府的资金支持。该合作不仅可以发展氢还原制铁技术抓住全球钢铁市场技术需求痛点,还可以顺势解决日本国内钢铁行业难以转型的问题。三菱重工在东京与南澳大利亚州政府签署合作声明,以发展该州的氢气产业,帮助当地实现清洁能源转型以及推动氢能经济的发展;大阪燃气也拓展了氢气开发项目合作,先与澳Aqua Aerem达成北澳Desert Bloom Hydrogen项目合作未来对澳境内供电并出口海外,后参与到AGL能源公司在南澳大利亚州和新南威尔士州的绿色氢气中心的可行性研究;INPEX宣布已经与AGL能源公司合作对南澳大利亚州托伦斯岛的托伦斯氢气中心(TH?)项目进行可行性研究。以及伍德赛德公司不仅是日本在澳长期合作伙伴,还与JBIC形成了战略伙伴关系,以便进一步向日本提供脱碳能源,其未来生产的氢氨将向日本和新加坡进行出口。
未来,日美澳间的合作以美澳向日出口氢氨为主,最多也是最适合环太平洋日美澳运氢航线是:日本神户港、澳大利亚哈斯丁港和格拉德斯通港、美国长滩港和洛杉矶港。同时,日将澳定位为全球氢氨供应产地,日澳结合国际航线走向东盟、欧洲的合作将更加深入。
(二)日新裕廊港战略地位凸显,辐射中东氢能供应网
日本目前以澳大利亚、沙特为主要氢能供应国,短期内将重视与阿联酋、美国的合作,逐渐培养为日本氢能供应端;长远来看非洲(肯尼亚、埃及、南非等)、拉美(阿根廷、巴西、乌拉圭)等国也有对日出口氢能的可能。从向日本供应氢能的国际航线来看,其一从沙特到日本有可能的两条运氢航线,第一条是吉达港、延布港→南行红海→穿越曼德海峡(也门荷台达港)→东行横穿印度洋(科伦坡港)→穿越马六甲海峡(裕廊港)→中国南海(台湾海峡)→日本(神户港);第二条是波斯湾(达曼港)→穿越霍尔木兹海峡(阿巴斯港)→东行印度洋(科伦坡港)→穿越马六甲海峡(裕廊港)→中国南海(台湾海峡)→日本(神户港)。其二是从阿联酋到日本有可能的运氢航线是波斯湾(阿联酋迪拜港)→穿越霍尔木兹海峡(阿巴斯港)→东行印度洋(斯里兰卡科伦坡港)→穿越马六甲海峡(裕廊港)→中国南海(台湾海峡)→日本(神户港)。此外,从非洲东南部到日本有可能的运氢航线,也均要通过新加坡裕廊港。
日本考虑氢能供应链和未来国际航线的布局,新加坡裕廊港极具战略意义,日本今后也会更加深化与新加坡的合作伙伴关系。2022年10月新加坡公布了国家氢能战略,强调发展国际绿色航运、与伙伴国一道建立氢能供应链、加强国际氢能合作等内容;同日,新加坡巨头胜科工业宣布与JBIC将共同投资于新加坡建立的脱碳燃料供应网络,未来纳入日本的供应网中,与双日则在亚太地区的基础设施及新能源相关领域开展战略性广泛合作。次日,经产省与新加坡贸易与工业部门就达成了促进在液化天然气领域和能源转型的合作、保障对氢氨供应链的上游投资以及氢氨稳定供应;同日,伊藤忠商事宣布与法国电力公司(EDF)和新加坡发电公司大士能源(Tuas Power)在氢氨领域开展合作,将考虑共建绿色氢氨供应链。围绕新加坡极为重要的裕廊港[1]和裕廊岛,日新企业间形成了多项合作。近期,三菱重工宣布与吉宝基础设施(Keppel Infrastructure)将在裕廊岛的沙克拉地区建造一座60万kW燃气轮机联合循环(GTCC)发电厂,这是新加坡的第一个氢气焚烧发电厂,计划于2026年上半年完工。JERA通过其亚太地区子公司与新加坡裕廊海港私人有限公司(Jurong Port Pte Ltd)、三菱重工业亚洲太平洋私人有限公司(MHI-AP)签署备忘录,将共同研究氨燃气轮机发电项目和向燃烧氨的零排放船供应氨燃料的可行性,以便向裕廊岛供应绿色能源,今后三家公司将研究引进、运营6万kW级的氨专烧GTCC发电设施的可行性。
与中东地区的合作包括政府构建合作关系、能源企业合作、投资以及能源项目合作等方式。沙特阿拉伯以沙特阿拉伯国家石油公司为对日合作主体、希望向日韩供应蓝氢,2022年10月JOGMEC和其签署氢氨领域全面合作协议,同意在氢氨生产及储存项目支持、技术开发和人才培养方面开展合作。后经产大臣西村与沙特能源大臣举行线上会议强调在清洁能源转型、特别是减碳技术方面要继续投资合作。此外,日美政府均重视阿联酋,先后与其达成合作关系。同年9月,阿联酋与日本的战略伙伴关系协议正式启动,11月美国则和阿联酋签署了一项新的清洁能源框架——加速清洁能源伙伴关系(PACE)。三井物产也有意同阿联酋阿布扎比国家石油公司开展液氢运输合作。2022年11月,IHI宣布与阿联酋的Emirates National Oil Company(ENOC)公司签署了谅解备忘录,研究在迪拜和周边酋长国生产、销售绿色氨的可行性。如果实现,这将是迪拜酋长国首个绿色氨项目。
(三)日将瞄准南太平洋、东盟、欧盟市场
南太平洋、东盟、欧盟成为日本瞄准的海外市场。日澳两国不仅致力于两国间的运氢发展,还一致利用航线向南太平洋岛国、东盟辐射,开拓更多市场。面对东盟(印尼、泰国、马来西亚、新加坡),日本以经产省为首建立政府间伙伴关系,促使日企走到东南亚市场中去开发氢能应用需求并评估市场潜力,趁势与澳一起建设运氢航线。日本与印尼于年初已同意在氢、氨和碳捕获与储存等脱碳技术方面开展合作,并由丸红协助开启在澳制氢到印尼运用的第三方市场实验业务。近期又形成更多日本与印尼在当地市场的合作,印尼Pertamina Power Indonesia(PPI)公司和东京电力宣布将把PPI的地热发电技术与东电的氢氨生产技术结合起来,以建立最佳的运营技术、实现低成本绿色氢氨生产运输。三菱重工与印尼公司PT.PLN Indonesia Power合作推动低碳混烧相关的三项可行性研究,其中两项与氢氨有关,支持印尼能源去碳化。双日则早就联合CS Energy Ltd.、大日本咨询株式会社在日本环境省支持下共同启动实证项目在澳大利亚进行绿氢生产后运输至帕劳共和国,并将其有效利用于燃料电池和燃料电池船舶上。
日泰之间由政府构建能源对话合作机制,由两国企业推动合作项目,2022年10月在曼谷举行的日泰能源商业论坛上,根据日泰签署的《关于实现能源伙伴关系的合作备忘录》,与会公司就能源转型、绿色转型相关的日泰公私能源合作进行了介绍和讨论。出席的9家日本公司为:丰田通商、千代田化工建设、JERA、丰田汽车、日挥、INPEX、日立制作所、东芝、三菱重工。参加的泰国公司有:泰国国家石油公司(PTT)、泰国国家电力局(EGAT)、Electricity Generating Public Company Limited(EGCO)、海湾能源开发公司(Gulf Energy Development Plc)、亚洲天然气与能源协会(ANGEA)、能源绝对(Energy Absolute Pcl,EA)、PTT勘探生产(PTTEP)、万浦(Banpu)、EGAT International Co(EGATi)等。
马来西亚则被日本视为可开拓的氢能应用市场,由日企作为先锋。2022年9月,双日与马来西亚柔佛州的柔佛机构Johor Corporation(JCorp)签署了一份备忘录,决定由双方共同开展商业化可行性调查,旨在利用柔佛州的氢能和氨能资源,助力当地实现脱碳社会。10月26日,JERA与IHI通过双方在亚太地区的子公司签署了一份谅解备忘录约定两家公司将共同研究在马来西亚扩大氨的使用。
在欧洲地区,日本开始着手氢能供应链调查与评估。2022年10月,双日宣布与法国石油产品基地公司Rubis Terminal Infra SAS、西班牙基础设施投资公司Reganosa Asset Investment签署了一份备忘录,三方将就欧洲的绿色氢能供应链建设项目联合开展调查工作,西班牙有望成为绿色氢能的生产和供应基地。
结合日本国内发展情况,日本以神户、名古屋、东京等为国际航线着眼点向外辐射,西连中东、非洲,南达澳洲、南太平洋岛国、印尼、新加坡等,东至北美,串联起氢能供应链的上下游,建立庞大的氢能国际产业链,发挥市场创造力平衡国际供需。而这些规划中是基于日美澳印四国机制。日本首先考虑中国甚至东亚未来都将是能源主要采购国,有可能产生竞争;其次中国市场影响力太大,日本发展用氢和氢能社会却市场狭小,这不利于日本在海外发挥领导力,有可能被中国抢走,因此日本要率先建设排华的氢能供应网络,使氢能应用成为新一轮科技排华领域。
四、建议
结合日本全球氢能网络布局,可以看出日本的规划除了日美澳的运氢航线,其他日本去往中东、欧洲、非洲的国际航选均需要通过我国南海(台湾海峡),因此中日关系的稳定至关重要。日本在印度洋的能源航线布局也会使之更重视南海与东南亚海域的运输通道。
对于中东地区,我国需保持友好关系;同时,两国包括氢能在内的能源合作多是下游或工程建设合作,将来需要向上游,基础理论,特别是核心技术的联合研发入手,包括建立联合实验室等。我国的隆基公司正在为沙特阿拉伯筹划光伏发电,目前我国也在研究制氢,比如说氢化长江、上游水电制氢,未来或可以开展制氢技术合作。2022年8月中国石化与沙特阿美签署合作备忘录,将在氢能和碳捕捉等领域开展全面合作。另外中国已经投标沙特氢能项目工程建设,另外就是两国大学和科研机构联合研发核心技术,共享知识产权,联合培养系统性长期的学历教育人才。
对于日本布局的、没有任何对华进出口的氢能供应网络,也需要看到日本对氢能源的需求对于我国将来也是一个向日出口氢能源的机会,因为我国出口日本在运输距离和时间上更有优势。
此外,我们国家要坚持自己的氢能战略,将氢能作为独立的新能源来看待和设计,与传统能源区分开来。同时,我们也要努力发展本国的氢能运输的运输网,防止出现供给上的被动,将供给和运输能力掌握在自己手里,同时也需要寻求多种供应渠道。我们还应关注日本川崎重工的液态运氢船及船上设备在国际标准化上面的动向,这关系着我国未来采购氢能时造船业的发展是否被卡脖子的问题。
[1]裕廊港是新加坡一般杂货及散货进口和转口处理的主要通道。目前,港口服务于国家战略目的,为新加坡经济持续增长以及基础设施建设和发展所必须的钢铁、水泥、船舶用品、重型机械和设备等主要工业产品的处理提供高效的港口服务。裕廊港还提供基础设施,用于支持处理各种干湿散装产品,如糖、硫、肥料、润滑油、柴油等,这些产品都是工业生产的关键原材料。