本文3148字，阅读约需8分钟

摘要：太阳能和风能等可再生能源以及包括电动汽车在内的汽车电动化是当前脱碳时代的主要趋势，但随着脱碳的发展，氢的利用将变得愈加重要。正如国际可再生能源机构(IRENA)在6月份宣布的那样，可再生能源的成本低于最便宜的燃煤发电。脱碳背景下的氢是零碳氢，主要是来自可再生能源的绿氢。也就是说，随着脱碳进程的推进，可再生能源供应量增加以及成本的降低，将迎来氢能时代。

关键字：氢能、氢混烧、绿氢、绿氨、氢发电实证、供应链、燃料电池、脱碳化

目录

●日本氢能技术领先世界

●三菱重工和东邦燃气成功实现35%的氢混烧比率

●着眼于氢的大量消费，构筑国际供应链

●日挥和旭化成制造绿氨，助力化学行业脱碳

●JERA、关西电力分别开始氢发电实证

日本氢能技术领先世界

着眼于氢能时代，各国都在行动。走在前列的是欧洲。

这是因为欧洲到处都铺设有天然气管道，可以通过向现有管道注入氢气来建立流通网。基于这一优势，欧洲在2020年7月发表了氢能战略——到2050年绿氢的累计投资额预计为1800-4700亿欧元（约1.2-2.9万亿元）。

另外，欧洲各国也在加速发展。英国于8月17日发表了到2030年投资40亿英镑（约347亿元）的氢能经济计划。德国也于2020年6月10日发表“国家氢能战略”，计划未来在电解水制氢设施（电解设施）建设、技术开发、国外进口体制构筑等方面投入预算共计90亿欧元（约670亿元）。

在德国，已经有68家以大型电力公司为中心的企业、团体、自治体参与推进氢能项目，计划建设海上风力发电站和水电解设施，从而在德国国内流通绿氢。

丰田一直以来都十分注重氢能，日本也一直在国际上推动氢能发展。在2018年的世界经济论坛上，时任首相的安倍更是曾向世界宣扬氢能战略。

实际上，日本的燃料电池等相关技术的专利申请数是世界第一。

由于氢气仍然昂贵，因此有人批判说氢能时代是不现实的，氢能时代不会到来。然而，可再生能源也曾受到类似批判。即使氢气不用于发电，也能以电能以外的能源形式利用，比如热能。另外，在炼铁中，氢气还有望在还原工序中代替焦炭。

目前，日本的氢能产业在技术方面处于世界领先地位，日本正投入2万亿日元（约1156亿元）的绿色创新基金加速其发展。

关于日本的氢能产业，本文将介绍以下四项举措。

1.三菱重工和东邦燃气开展城市燃气和氢气混烧

2.川崎重工、岩谷产业、ENEOS等致力于液化氢供应链的商业化

3.日挥和旭化成利用大规模制氢系统，打造绿色化工厂

4.JERA、关西电力相继进行氢发电

三菱重工和东邦燃气成功实现35%的氢混烧比率

首先，将介绍三菱重工和东邦燃气的城市燃气和氢气混烧。

具体而言，三菱重工和东邦燃气使用热电联供系统中的燃气发动机，进行城市燃气和氢气混烧实证，并在日本首次以额定发电输出功率和35%的氢混烧率完成试运行。热电联供系统一举两得，在使用燃料发电时，可以将产生的热量等副产品用于冷暖气和热水等。

试运行中使用的燃气发动机

（来源：三菱重工）

该燃气发动机已交付给客户，得到实际应用。在脱碳时代，活用已实际应用的产品更高效。三菱重工和东邦燃气一直在摸索这条路。也就是说，其目标是在不对已安装的热电联供系统进行重大改造的情况下实现城市燃气和氢气混烧运行。

然而，城市燃气和氢气混烧中有几个必须克服的课题。

第一个课题是被称为燃气回火的现象，指火焰流回发动机的吸气侧。氢气的最小点火能量比城市燃气小，且燃烧速度快，因此与城市燃气相比，更容易发生回火。

第二个课题是被称为爆震的现象，指气体自燃，造成燃烧室内压力急剧上升。氢气比城市燃气更易燃，气缸内压和温度更易升高，因此与城市燃气专烧相比，更容易发生爆震。

第三个课题是被称为早燃（提前点火）的现象，指气体在正常点火之前发生自燃。

三菱重工和东邦燃气解决了这些问题，并确认了城市燃气和氢气的混合燃料的稳定燃烧，并且首次在不降低发电效率的情况下，以35%的氢气混烧率成功进行额定运行。

通过这一成功，消费者看到了在自己已购入的热电联供系统中利用氢气的可能性。

着眼于氢的大量消费，构筑国际供应链

其次将介绍川崎重工、岩谷产业、ENEOS所致力的液化氢供应链的商业化。

川崎重工100%子公司日本氢能、岩谷产业和ENEOS三家公司着眼于氢能大量消费社会，为实现零碳氢供应链的全面社会实施，在全球率先建立数万吨/年的大规模氢气液化和运输技术，并进行从制氢、液化、出货、海上运输到接收的国际液化氢供应链实证。

这三家公司都是很早就开始关注氢能的企业，而且由于各自的优势不同，在供应链上形成了互补关系。

在日本，提到氢便不能不提到岩谷产业。其从1941年开始销售氢气，比日本任何公司都早。由此开始推进制氢、供应链构筑和利用开发，持续支撑着日本氢能利用的扩大，是日本的氢能老字号，压缩氢和液化氢的市场占有率居日本首位。特别是对于此次作为供应链对象的液化氢，岩谷产业利用其高水平的制造能力和处理技术，成为日本唯一的制造商，拥有100%市场占有率。

但是，对于供应链而言，如果运输不顺利则无法成立，在此处发挥优势的是川崎重工。为了运送世界各地生产的氢气，需要实现对极低温（-253℃）液化氢的安全且大量地长距离海上运输，这对于构建供应链不可缺少。川崎重工一直致力于此，开发出世界上第一艘液化氢运输船“Suiso Frontia”，该船也将用于此实证项目。

其次，从海外引入的氢气必须在日本国内流通。为了构建供应链，将利用ENEOS的流通网。其计划是利用ENEOS拥有的现有基础设施，例如全国的炼油厂和加油站网络等，构建氢供应链。

这三家公司的优势将被整合到本次液化氢供应链项目中。

具体来说，为了实现搭载16万m³级液化氢罐的液化氢运输船和5万m³级陆地用液化氢罐等的商业化，川崎重工将提供大型设备，以实现2030年30日元（约1.74元）/Nm³的氢供应成本。

来自NEDO

日挥和旭化成制造绿氨，助力化学行业脱碳

第三个要介绍的是日挥和旭化成利用大规模制氢系统打造绿色化工厂。

简而言之，该实证为利用源自可再生能源的绿氢制造绿氨的项目。

事实上，自2020年以来，旭化成一直在福岛县浪江町的福岛氢能研究基地运行10兆瓦级的世界最大规模碱性水电解系统，并拥有生成绿氢的实际经验。

另一方面，日挥一直致力于使用零碳氢的制氨技术的开发。

此次将大幅扩大项目规模，以100MW级大规模碱性水电解系统为目标，对使用绿氢为原料的绿氨等化工产品合成工厂进行实证。

事实上，在CO₂排放方面，不仅是电力行业和钢铁行业，以原油等为原料的化工行业也存在大量排放。本次实证试图用绿氢替代原油，制造绿色化学品。

可再生能源产生的电力通过旭化成负责的水电解系统转化为氢气，然后由旭化成和日挥共同使用该氢气制造绿色化学品。既可以选择直接提供绿氢，也可以制成氨等化学品提供给消费者。

但是，由于其来自于可再生能源，因此氢的制造会因为可再生能源的发电不稳定而发生波动。为了监测包括波动在内的整个过程，旭化成和日挥共同致力于开发控制氢气供应量并实现运行优化的综合系统。

随着脱碳发展，可再生能源利用成本降低，利用可再生能源电力生产氢气，然后将其用作原材料生产化学产品将成为一种可行方案。

来自日挥控股

JERA、关西电力分别开始氢发电实证

最后将从更为直接的能源供给出发，介绍JERA、关西电力分别进行的氢发电。

JERA以火力发电闻名，但在当前的脱碳化时代，其目标是在使用氢和氨的同时降低化石燃料比例，最终开发在发电过程中不排放CO₂的零排放火电。

此次JERA被选中进行氢发电的实证。

实证内容是在JERA的LNG火力发电站建设供氢设备等相关设备，并在燃气轮机中安装能够混合燃烧氢气和LNG的燃烧器，目标是到2025年将体积比约30%（相当于热量10%）的LNG替换为氢气来发电。

来自NEDO

JERA实施的在大型商用LNG火力发电站中使用大量氢气作为燃料，在日本尚属首次。

此外，关西电力致力于确立与氢能发电相关的操作技术，包括从接收和储存氢到气化和发电的一系列氢能发电的运行、维护和安全措施。

正如本文开头所言，氢被认为是脱碳的下一个主角，当氢能时代到来时日本的氢相关技术开花结果的话，将会成为支撑日本脱碳以及经济成长的力量。

川崎重工：已与德国RWE开始洽谈100%氢发电实证

日本氢能项目进展！三菱重工、川崎重工、岩谷产业、ENEOS、日挥和旭化成、JERA、关西电力……