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摘要：自2020年末日本首相提出“2050年实现碳中和”战略以来，碳中和在日本立刻受到广泛关注，然而要实现碳中和需要付出前所未有的努力，同时这也是创新的绝佳机会，对于多年停滞不前的日本企业来说，有望借此机遇再度崛起。

关键字：脱碳、碳中和、氢发电技术、氢还原法、吸收源、碳循环利用、可再生能源

日本碳中和意识转变迟缓

2020年末，时任首相菅义伟提出“2050年实现碳中和”战略后，碳中和在日本立刻受到广泛关注。受此影响，许多日本企业开始考虑转型。

然而，日本在2016年4月就已经签署了《巴黎协定》，并且，该协定已于同年11月生效。也就是说，如果日本遵守《巴黎协定》条约的话，应该从4年前就开始致力于碳中和。

日本的可再生能源·脱碳产业的战略

（图片来网络）

电力领域的碳中和

最易实现碳中和的是电力领域。但是，必须认识到仅靠太阳能和风能无法实现碳中和目标。而且，生物质发电在成本和数量两方面都不能成为强有力的选择。

事实上，电力领域的本质问题在于“数量”而非成本。日本平原面积的狭小和浅海的稀缺加剧了这一问题。截至2018年，在日本发电燃料中，化石燃料的比例为77%。在大量引入可再生能源的情况下，假设太阳能最高为25%，包括未知海上风能在内的风能发电最高为20%，水能最高为10%，则可再生能源的总占比最高也只能达到55%。有观点认为，随着人口减少，电力需求也会相应降低，然而该降低量会被电动汽车（EV）以及电气化的电力需求所抵消。

正因为如此，有必要认真考虑核能发电，并重点关注氨和氢发电等非化石火力发电。例如，氢发电可以利用LNG发电站等现有基础设施。虽然氢存在成本问题，但应通过氢固定价格收购制度（FIT）、碳税等各种政策推动推进氢利用。

此外，为了使氢发电占据总电力的10%，需要约600万吨氢气，但是目前，日本产氢气的99%为自用，流通的氢仅为约1万吨。因此，需要推进海外制氢+进口等措施，未来2~3年是关键时期。

针对扩大可再生能源所需的电力基础设施的措施

此外，必须考虑可再生能源占比达到50%时会发生什么。由于太阳能和风能等自然能源在可发电时间方面波动较大，以九州电力为例，其已经无法承受过量的太阳能发电量。

目前，火力发电是主要的发电方式，其可根据需求调整发电量，因此能够调整可再生能源等波动性大的电源，以及核能等持续产生相同电量的发电侧的不均匀问题。

因此，如果减少火力发电的话，发电侧无法调整导致的发电波动会给电力系统带来沉重的负担。

仅通过加强现有电力基础设施来解决这一问题的话，需要10万亿日元（约5519亿元）以上的资金，因此正在加快改善能源管理技术并探讨蓄电池利用制度的设计。但是在该领域往往政策先行，商业模式趋于滞后，因此为了使该制度起到实际作用，政府与民间的合作极为重要。

电力以外的领域需要高水平对策

电力以外的领域需要更加严格的措施。例如，在工业部门中二氧化碳排放量最多的钢铁行业，迫切需要将用作铁还原剂的焦炭转换为其他还原剂，氢还原法备受期待。

氢还原法需要700万吨的氢气，比氢发电技术所需的氢气量还要多，而且所需的成本更是一大课题。目前，日本政府的目标是到2050年使氢气价格降低到20日元（约1.1元）/N立方米（CIF）。尽管这一目标极具挑战性，但是如果能够达成的话，氢发电将得以实现。然而，钢铁领域对氢气价格要求更为严格，需降低至8日元（约0.44元）/N立方米。

此外，有观点认为，在工业领域中碳排放量排名第二的化学行业，有必要进行完全的循环利用；而在碳排放量第三高的水泥行业，已宣布将通过可吸附二氧化碳的水泥来实现碳中和。以上措施无论是技术上还是成本上都存在难点，可见各行业所面临的严峻脱碳形势。

在运输领域，要求将所有汽油车转换为EV和FCV。如果能够实现电力侧的碳中和，则可以实现行驶过程的碳中和。但是，还存在EV制造过程中产生碳排放的问题。家庭领域也需要实现全部电动化。这将对石油公司和天然气公司造成前所未有的冲击。

“森林吸收源”备受期待，扩大木材需求

由以上分析可以看出，与实现碳中和，必须从根本上重新审视迄今为止的经济活动。而且，无论各个领域如何努力，都可能无法将碳排放量降至零。正因为如此，才提出“碳中和”概念（而非“零碳”）。重点需要关注“吸收源”。

关于吸收源，有森林吸收措施、改良土壤后的吸收强化、以及上文提到的水泥吸附等各种方法。从数量的角度来看，森林吸收措施最为重要。树木在成长过程中通过光合作用吸收二氧化碳并储存碳作为有机物，是非常优秀的吸收源。

然而，日本树木大多是已经长大的成熟树木。日本的森林覆盖面积已经相当高，很难再增加森林面积，因而必须先砍伐成熟树木，再种植幼树，使其在成长过程中吸收二氧化碳。如果能够最大限度发挥日本森林的吸收能力，有望吸收碳总排放量的20%左右。

成熟树木被砍伐后，必须将其投入使用。其中，木造建筑备受关注。

据统计，独立住宅基本上都是木造的，而4层以上的建筑物则多为钢筋和混凝土建造而成。高层建筑使用木造结构存在强度问题，但对于10层以下的中层建筑，无论是住宅还是非住宅，都已确立了能够满足建筑标准的技术，还剩下防火处理以及成本问题。其市场创造需要官民共同解决。

关于吸收源尚未出现国际框架，但已有这样的趋势。另一方面，日本相关省厅已经意识到吸收源的重要性，并已经开始准备国内政策。

碳中和将成为日本的机会

实现碳中和需要付出前所未有的努力。同时，这也是创新的绝佳机会，对于多年停滞不前的日本企业来说，有望借此机遇再度崛起。

因此，不能仅考虑技术创新，还需要创建商业模式，并与政策有机结合。民营企业自觉性高，愿意走在前方引领市场，而不是坐等制度和法规的建立；对此，政府方面应本着为企业服务的精神，制定切实有效的政策，为企业提供支援。

太阳能和风能或无法实现“脱碳”！必须从根本上重新审视迄今为止的经济活动