氫能產(chǎn)業(yè)目前正在全球乘風(fēng)而起，多個(gè)國(guó)家都制定了相關(guān)發(fā)展規(guī)劃。其中，日本作為“氫能社會(huì)”的倡導(dǎo)者，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈已初現(xiàn)雛形。此前北京國(guó)發(fā)智慧能源技術(shù)研究院曾撰文梳理了全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況。

為搶占產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)的制高點(diǎn)，進(jìn)一步推動(dòng)氫能零碳化發(fā)展，近年來(lái)，日本官產(chǎn)學(xué)研攜手，分別在福島縣和山梨縣試點(diǎn)了兩個(gè)可再生能源制氫示范項(xiàng)目。

福島項(xiàng)目旨在建立新能源制氫的商業(yè)模式和大規(guī)模實(shí)證所涉及的技術(shù)開(kāi)發(fā)，山梨項(xiàng)目則針對(duì)新能源發(fā)電的不確定性，計(jì)劃通過(guò)開(kāi)展光伏制氫，研究平滑出力的新途徑。

福島：全球最大水電解系統(tǒng)即將建成

“福島氫能研究項(xiàng)目”由日本新能源·產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)牽頭，東芝公司、東北電力公司、巖谷產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社共同承擔(dān)。

該項(xiàng)目位于福島縣浪江町的棚鹽產(chǎn)業(yè)園區(qū)，占地面積約22公頃。東側(cè)的4公頃是制造氫氣的相關(guān)工廠，北側(cè)、南側(cè)和西側(cè)共18公頃，全部被太陽(yáng)能電池板覆蓋，規(guī)模約為20MW。

據(jù)了解，福島項(xiàng)目采用堿性水電解系統(tǒng)，最大水電解功率為10MW，最大氫氣產(chǎn)能可達(dá)每小時(shí)2000Nm3。建成后，將是迄今為止全球最大規(guī)模的水電解系統(tǒng)。該系統(tǒng)計(jì)劃于2019年10月完工進(jìn)入試運(yùn)行，并預(yù)計(jì)于2020年7月開(kāi)始全面運(yùn)營(yíng)。

水電解設(shè)備的建筑外觀及內(nèi)部情況

新能源制氫需要克服諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。例如，需要開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)和控制技術(shù)，建立大數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)跟蹤電力需求變化情況，以及測(cè)算光伏發(fā)電量制定預(yù)案，提前預(yù)判氫產(chǎn)量，并基于這些動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，來(lái)控制整個(gè)氫能制造和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程。

除此之外，氫能要成為實(shí)用能源，還面臨一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)——降低制造成本。利用太陽(yáng)能和電網(wǎng)的電力，以最低的成本生產(chǎn)氫氣，正是福島項(xiàng)目的主要目標(biāo)。

雖然日本的光伏電價(jià)已經(jīng)逐年降低，但電力市場(chǎng)的價(jià)格更為低廉。因此，福島項(xiàng)目計(jì)劃購(gòu)買擁有綠證的無(wú)碳電力，以電源多元化等手段來(lái)降低成本。據(jù)日本經(jīng)濟(jì)研究中心預(yù)計(jì)，項(xiàng)目投產(chǎn)后，氫產(chǎn)量將達(dá)900噸/年(1000萬(wàn)Nm3)，其中僅有22%來(lái)自項(xiàng)目園區(qū)內(nèi)的光伏發(fā)電，從電網(wǎng)中購(gòu)買的“綠電”將成為主要電源，產(chǎn)氫量約為700噸/年。

山梨：以光伏制氫構(gòu)建無(wú)碳社會(huì)

與福島不同，日本山梨項(xiàng)目旨在開(kāi)發(fā)P2G(PowertoGas)系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建無(wú)碳?xì)淠苌鐣?huì)，主要措施是利用光伏電解水制氫開(kāi)展調(diào)峰輔助服務(wù)，并將生產(chǎn)的氫氣應(yīng)用于運(yùn)輸、以及工廠園區(qū)，建立商業(yè)模型，進(jìn)一步減少化石能源消費(fèi)。

該項(xiàng)目由山梨縣企業(yè)局、東京電力公司共同運(yùn)營(yíng)。項(xiàng)目總規(guī)模約15公頃，總發(fā)電量約為11兆瓦，基本上是東京電力的商業(yè)電源。

山梨項(xiàng)目選擇每日清晨、傍晚，以及正午時(shí)間光伏發(fā)電波動(dòng)較大的時(shí)段生產(chǎn)氫氣，其他時(shí)間的優(yōu)質(zhì)電能則出售給電網(wǎng)。

與福島項(xiàng)目不同，山梨項(xiàng)目規(guī)模較小。目前，實(shí)驗(yàn)設(shè)施使用的光伏組件為35kW，氫產(chǎn)能僅有5Nm3/h。預(yù)計(jì)到2020年12月，隨著水電解設(shè)備開(kāi)始啟用，生產(chǎn)規(guī)模將提升至1.5MW，氫氣產(chǎn)能將達(dá)到340Nm3/h(規(guī)劃目標(biāo)為370Nm3/h)。

此外，山梨縣也在同時(shí)布局下游的應(yīng)用環(huán)節(jié)，積極打造氫能“硅谷”。目前，已經(jīng)建成氫能技術(shù)中心，可為車輛提供氫氣填充等下一代技術(shù)實(shí)證。同時(shí)，山梨縣產(chǎn)業(yè)技術(shù)中心擁有燃料電池性能試驗(yàn)設(shè)備，多年來(lái)一直為日本燃料電池技術(shù)提高提供支持。