其中,氫燃料電池發(fā)電技術(shù)是氫能發(fā)電領(lǐng)域最重要的技術(shù)之一,具有發(fā)電效率高、體積小、余熱可有效利用等優(yōu)點。氫燃料電池發(fā)電是小規(guī)模分布式發(fā)電,不僅可實現(xiàn)與大型火力發(fā)電廠同等水平的發(fā)電效率,還不需要大規(guī)模投資。
在商業(yè)和工業(yè)用氫燃料電池發(fā)電領(lǐng)域,2017年日本廠商已正式將固體氧化物型氫燃料電池(SOFC)投入市場。到2025年,結(jié)合余熱利用技術(shù),實現(xiàn)電網(wǎng)平價(是指一種電力技術(shù)使其發(fā)電成本與現(xiàn)有電力成本持平的能力)。其中,低壓發(fā)電的設(shè)備資本性支出應(yīng)降至50萬日元/千瓦,發(fā)電成本應(yīng)降至25日元/千瓦時;高壓發(fā)電的設(shè)備資本性支出應(yīng)降至30萬日元/千瓦,發(fā)電成本應(yīng)降至17日元/千瓦時。另外,還要提高固體燃料電池的發(fā)電效率和耐久性。到2025年,發(fā)電效率要超過55%,未來則要超過65%,耐久性則要由目前的9萬小時增至2025年的13萬小時。
在家用氫燃料電池發(fā)電領(lǐng)域,早在2009年日本就已將家用燃料電池裝置投入市場,領(lǐng)先世界。截至2019年1月底,已普及27.4萬臺。到2030年,日本則計劃達到530萬臺。同時,到2020年要將固體高分子型氫燃料電池(PEFC)價格降至80萬日元,將固體氧化物型氫燃料電池(SOFC)價格降至100萬日元。
第三,工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域:
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,氫氣經(jīng)常作為副產(chǎn)物生成,這些副產(chǎn)物可以回收后作為原料使用,該方法有望在未來的氫能供應(yīng)鏈中成為氫能供應(yīng)來源。另外,在工業(yè)生產(chǎn)過程中利用氫能能夠減少二氧化碳排放。因此,未來日本將從供應(yīng)氫能和利用氫能兩大維度出發(fā),研究工業(yè)生產(chǎn)使用氫能對二氧化碳減排的重要影響,并對生產(chǎn)過程中不排放二氧化碳的氫能應(yīng)用及供應(yīng)潛力開展調(diào)查。
(二)氫能供應(yīng)
目標:加快研發(fā),以技術(shù)迎接未來氫能社會。具體為:到2030年,使氫氣價格降至30日元/標方,未來應(yīng)進一步降至20日元/標方,確保其價格不高于傳統(tǒng)能源。
當前,氫氣制備主要通過兩種方式:一是通過煤、天然氣等化石能源制氫(如煤氣化制氫);二是通過風能、太陽能等可再生能源電力制氫(如水電解制氫)。
在化石能源制氫方面,為到2030年使氫氣供給成本降至30日元/標方,基于日本與澳大利亞合作的褐煤制氫項目,日本計劃2020—2025年間實現(xiàn)以下基礎(chǔ)技術(shù)目標:在制造環(huán)節(jié),降低褐煤氣化的制氫成本,由數(shù)百日元/標方降至12日元/標方;在存儲和運輸環(huán)節(jié),提高氫氣液化效率,由13.6千瓦時/千克降至6千瓦時/千克,增大液氫罐容積,由數(shù)千日元/立方米降至5萬日元/立方米;在碳捕集與封存環(huán)節(jié),降低二氧化碳分離回收相關(guān)技術(shù)成本,由4200日元/噸降至2000日元/噸。
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