“氫”歌曼舞：日本聯(lián)合韓國(guó)構(gòu)建氫氨供應(yīng)鏈

本刊記者 趙蕓

苗靜/中國(guó)船舶集團(tuán)經(jīng)濟(jì)研究中心

近日，在美國(guó)訪問斯坦福大學(xué)的日本首相岸田文雄和韓國(guó)總統(tǒng)尹錫悅共同公布，計(jì)劃建立脫碳燃料氫和氨的供應(yīng)鏈，由日韓企業(yè)向第三國(guó)項(xiàng)目共同出資，政府旗下金融機(jī)構(gòu)提供融資支持，此舉可以提高價(jià)格談判能力并確保穩(wěn)定采購(gòu)。按計(jì)劃，雙方將在2030年之前建立起從世界各地經(jīng)海上運(yùn)輸至日韓的供應(yīng)鏈，大幅改善全球范圍內(nèi)氫氣和氨氣貿(mào)易運(yùn)行環(huán)境。

訪問期間，岸田和尹錫悅還與初創(chuàng)企業(yè)交流，并探討日韓鋼鐵和化學(xué)等難以實(shí)現(xiàn)脫碳的領(lǐng)域中氫和氨的應(yīng)用。

業(yè)內(nèi)人士表示，日本和韓國(guó)均擁有大量鋼鐵和化工等能源行業(yè)，兩國(guó)的共同點(diǎn)是它們的燃料都依賴于海外進(jìn)口。目前，氫和氨的生產(chǎn)主要以天然氣為原料，因此，日韓兩國(guó)如果向天然氣生產(chǎn)國(guó)出資，可以建立穩(wěn)定供應(yīng)的體系，并通過合作降低價(jià)格。

合作是為了擺脫依賴

據(jù)日經(jīng)新聞報(bào)道，在氫和氨的生產(chǎn)領(lǐng)域，日韓企業(yè)將向中東和美國(guó)等地的項(xiàng)目共同出資，由政府旗下金融機(jī)構(gòu)提供融資支持。其中，日本方面的投融資將由日本國(guó)際協(xié)力銀行負(fù)責(zé)。雙方要在2030年之前建立從世界各地經(jīng)由海上運(yùn)輸至日韓的供應(yīng)鏈。

當(dāng)前，日韓兩國(guó)都聚集了很多鋼鐵及化工等能源使用量較大且脫碳困難的產(chǎn)業(yè)，而燃料都依賴海外進(jìn)口。氫和氨大多是以天然氣為原料來生產(chǎn)，因此，日韓向主要天然氣生產(chǎn)國(guó)的天然氣和天然氣制氫、制氨項(xiàng)目出資，便可建立獲得氫、氨的穩(wěn)定的供應(yīng)機(jī)制。

氫氣和氨氣的使用在燃燒時(shí)不排放二氧化碳，為能源減碳提供了可持續(xù)的解決方案。不過，該產(chǎn)業(yè)至今仍面臨著在氫氨供應(yīng)方面的巨大挑戰(zhàn)，日韓顯然希望通過建立伙伴關(guān)系解決這一難題。

業(yè)內(nèi)人士表示，隨著兩國(guó)在氫工業(yè)發(fā)展和安全方面加強(qiáng)政策合作，標(biāo)志著兩國(guó)不斷發(fā)展的商業(yè)關(guān)系進(jìn)入下一個(gè)階段。

日本政府計(jì)劃在未來15年內(nèi)投資15 萬億日元(1060 億美元)用于氫氣，根據(jù)其基本氫戰(zhàn)略的修訂，日本政府計(jì)劃到2030年引進(jìn)300 萬噸的氫，到2040年氫氣供應(yīng)量提高到1200 萬噸，到2050年實(shí)現(xiàn)引進(jìn)2000 萬噸氫和氨的目標(biāo)。韓國(guó)的目標(biāo)是到2030年擁有3 萬輛氫動(dòng)力商用車，建設(shè)70 個(gè)液氫燃料站，并確保到2036年清潔氫氣占其清潔能源結(jié)構(gòu)的7.1%。

據(jù)悉，在日韓聯(lián)合構(gòu)建氫氨供應(yīng)鏈的構(gòu)想中，三菱商事和韓國(guó)樂天化學(xué)將與德國(guó)能源巨頭萊茵集團(tuán)共同在美國(guó)年產(chǎn)1000 萬噸燃料氨，從2029年開始采購(gòu)。這一生產(chǎn)側(cè)將采用“藍(lán)氨”技術(shù)，通過封存制造過程中產(chǎn)生的二氧化碳來抵消排放量。同時(shí)，三井物產(chǎn)和韓國(guó)GS能源將參與阿聯(lián)酋的計(jì)劃，預(yù)計(jì)從2026年開始每年產(chǎn)100 萬噸燃料氨。日韓企業(yè)還計(jì)劃將從第三國(guó)采購(gòu)生產(chǎn)的燃料氫和氨的模式推廣到中東、印度和南美等其他地區(qū)。

業(yè)內(nèi)人士指出：“氫氣幾乎可以在全球每個(gè)地區(qū)生產(chǎn)，但地區(qū)之間的競(jìng)爭(zhēng)力各不相同。日本和韓國(guó)具有競(jìng)爭(zhēng)力的生產(chǎn)資源將非常有限，將需要依靠進(jìn)口?！钡?050年，日本和韓國(guó)將成為關(guān)鍵的氫氣需求中心，由于低碳制氫成本高，日本和韓國(guó)將成為依賴進(jìn)口的地區(qū)。

建設(shè)理想的“氫能社會(huì)”

日本在能源安全方面一直都有緊迫感。上世紀(jì)70年代，日本開始進(jìn)行氫技術(shù)的研發(fā)。福島核泄漏事件后，時(shí)任總統(tǒng)安倍晉三提出建設(shè)“氫能社會(huì)”的目標(biāo)。2017年，日本制定的《氫能基本戰(zhàn)略》中提出，“將在2030年前后建立商業(yè)規(guī)模的供應(yīng)鏈，每年采購(gòu)約300 萬噸氫氣，實(shí)現(xiàn)約30日元/Nm3的氫氣成本。”2021年10月，日本政府發(fā)布的第六版《能源戰(zhàn)略計(jì)劃》首次提出，到2030年，利用氫和氨生產(chǎn)出的電能將占日本能源消耗的1%。希望將發(fā)電廠和船舶燃料替換成氨，憑借燃燒技術(shù)突破，以更低成本實(shí)現(xiàn)碳中和。2022年，日本自然資源和能源署發(fā)布《以實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)為目標(biāo)，建構(gòu)大規(guī)模氫能供應(yīng)鏈》，日本產(chǎn)經(jīng)省發(fā)布《氫/氨的現(xiàn)狀和未來的研究方向》，這兩篇報(bào)告較詳細(xì)地對(duì)日本的氫能發(fā)展戰(zhàn)略做了闡釋。

氫可以從各種能源中生產(chǎn)，但日本資源有限，所以不斷強(qiáng)調(diào)氫氣來源的多元化。實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)，需要統(tǒng)籌推進(jìn)氫能規(guī)模化供應(yīng)鏈建設(shè)和需求創(chuàng)造，因此，建設(shè)氫的供應(yīng)鏈被日本提到重中之重的位置。

業(yè)內(nèi)人士指出，日本認(rèn)為，要么利用具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的海外氫氣，建設(shè)國(guó)際氫供應(yīng)鏈，要么利用國(guó)內(nèi)可再生能源的制氫基地，最大限度利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的氫氣供應(yīng)，才能順利實(shí)現(xiàn)日本的用氫戰(zhàn)略。

目前，為了長(zhǎng)期穩(wěn)定、大量供應(yīng)廉價(jià)氫氣，日本建立了利用國(guó)內(nèi)外廉價(jià)氫氣資源的氫氣生產(chǎn)基地，并致力于國(guó)際氫氣供應(yīng)鏈開發(fā)，包括開展配套設(shè)備研發(fā)，打造集氫氣生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、利用為一體的供應(yīng)鏈，并建立“全球可再生燃料網(wǎng)絡(luò)”。例如，日本與澳大利亞、文萊、挪威和沙特阿拉伯就氫燃料采購(gòu)問題進(jìn)行合作；推進(jìn)剩余可再生能源電解水制氫商業(yè)化，并開發(fā)利用光催化劑制氫技術(shù)和高溫煤氣爐制氫技術(shù)，旨在將氫氣的供應(yīng)成本降低到與化石燃料相同的水平，并增加供應(yīng)量。2022年年初，日本和印度尼西亞達(dá)成一致，將在氫、氨和碳捕獲與儲(chǔ)存等脫碳技術(shù)方面開展合作，通過政府和行業(yè)聯(lián)盟的努力，為世界其他地區(qū)提供氫能發(fā)展模式。

在氨氣的供應(yīng)鏈方面，日本的行動(dòng)也逐漸加快。為了從澳大利亞獲取綠氨——用可再生能源制造的氨氣，2021年7月，挪威化肥巨頭雅苒國(guó)際（Yara International）公司宣布，將于2023年在澳大利亞試生產(chǎn)綠氨，并銷售給日本的發(fā)電廠。今年12月8日，日本川崎汽船公司與新來島造船公司合作開發(fā)的氨燃料船概念設(shè)計(jì)，獲得了日本船級(jí)社的原則性批準(zhǔn)。

其實(shí)，日本政府2014年就撥付500 億日元研發(fā)經(jīng)費(fèi)（約25 億元人民幣），設(shè)立了10 個(gè)多部門聯(lián)動(dòng)的戰(zhàn)略性創(chuàng)新研究項(xiàng)目。2018年，該課題組展示了可以抑制一氧化氮產(chǎn)生的新型氨氣燃燒技術(shù)。燃燒氨雖不排碳，但會(huì)產(chǎn)生氮氧化物，也會(huì)污染大氣，因此這項(xiàng)技術(shù)意義重大。該課題組還實(shí)現(xiàn)了20%氨氣和80%然氣在2000 千瓦級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)中的穩(wěn)定混燒。 2019年，該課題組開發(fā)了一種將液態(tài)氨直接噴到燃燒器上以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒的技術(shù)。2021年3月，該課題組成功實(shí)現(xiàn)了70%的液氨2000 千瓦級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)中的穩(wěn)定燃燒，并能同時(shí)抑制氮氧化物產(chǎn)生。

打造完美的“氫能上船”

英國(guó)克拉克森研究公司數(shù)據(jù)顯示，目前氨燃料船舶僅有兩艘在建訂單，均為現(xiàn)代尾浦為比利時(shí)船東Exmar LPG BVBA 建造的45000 Cu.M. 艙容液化石油氣（LPG）運(yùn)輸船；此外，NCL Oslofjord 公司在近期宣稱將在2026年擁有1 艘氨燃料集裝箱船。氫燃料船舶目前在運(yùn)營(yíng)船隊(duì)有8 艘、共10514 載重噸，其中包含我國(guó)建造的內(nèi)河巡邏船“三峽氫舟1 號(hào)”；氫燃料船舶的手持訂單有18 艘、共52660 載重噸，其中有1 艘為我國(guó)船廠承建的船員交通船，1 艘為日本船廠承建的拖船。

在船舶建造領(lǐng)域，日本側(cè)重于大型遠(yuǎn)洋氫動(dòng)力船舶及發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)。2021年初，川崎重工宣布建造全球首艘大型液化氫運(yùn)輸船（計(jì)劃于2026年完工），該船長(zhǎng)約300 米，型寬約50 米，采用燃燒氫氣產(chǎn)生的蒸汽帶動(dòng)輪機(jī)為船舶提供動(dòng)力。當(dāng)年4月，川崎重工又與多家日本公司合作開發(fā)用于大型船舶的船用氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，包括船用主機(jī)、輔機(jī)、發(fā)電機(jī)等產(chǎn)品。2021年8月，川崎重工、洋馬動(dòng)力（Yanmar）和日本發(fā)動(dòng)機(jī)公司（J-Eng）共同宣布聯(lián)合成立HyEng 公司，以致力于開發(fā)船用氫動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（基礎(chǔ)技術(shù)）、為氫燃料供應(yīng)系統(tǒng)制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則、集成氫燃料供應(yīng)系統(tǒng)研發(fā)、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)示范設(shè)施等。

韓國(guó)在“氫能上船”方面的發(fā)展遜于日本。

2021年4月，現(xiàn)代重工提出將圍繞現(xiàn)有船舶能效指數(shù)（EEXI）和碳排放強(qiáng)度指數(shù)（CII）研究最佳解決方案、圍繞全壽命周期研究減少船舶二氧化碳排放的方法，同時(shí)開發(fā)氫/氨動(dòng)力船舶。這被視為韓國(guó)在氫動(dòng)力船舶研發(fā)方面邁出的重要一步。在發(fā)展氫動(dòng)力船的同時(shí)，韓國(guó)也在逐步攻克氫燃料電池研發(fā)難題。

2019年年初，韓國(guó)正式發(fā)布了名為“激活氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線圖”的氫燃料技術(shù)開發(fā)計(jì)劃，旨在推動(dòng)韓國(guó)發(fā)展為氫經(jīng)濟(jì)/技術(shù)領(lǐng)先國(guó)。2021年6月，韓國(guó)啟動(dòng)“氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)適用運(yùn)行實(shí)證”項(xiàng)目，在2 艘小型船舶上搭載自主開發(fā)的氫燃料動(dòng)力電池組，以檢驗(yàn)性能和安全性，并制定獲得型式認(rèn)可的安全標(biāo)準(zhǔn)。

2023年2月，韓國(guó)現(xiàn)代重工、韓國(guó)造船海洋、現(xiàn)代石油銀行、韓國(guó)材料科學(xué)研究所、首爾大學(xué)、釜山大學(xué)、三星泰科、HEESUNG CATALYSTS CORPORATION 等8 家企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高校共同簽署了海水電解系統(tǒng)核心技術(shù)開發(fā)業(yè)務(wù)協(xié)議，旨在建造氫動(dòng)力船舶。

2021年3月，韓國(guó)材料科學(xué)研究所宣布，該所的研究團(tuán)隊(duì)在韓國(guó)國(guó)內(nèi)首次成功開發(fā)了可利用海水直接生產(chǎn)綠氫并劃時(shí)代地降低氫氣生產(chǎn)單價(jià)的“陰離子交換膜（AEMs）海水電解技術(shù)”。利用這項(xiàng)技術(shù)，能夠直接把海水電解后生產(chǎn)出高純度氫氣，而且成本低廉。

業(yè)內(nèi)人士指出，如果與海上風(fēng)力發(fā)電站聯(lián)合起來生產(chǎn)綠氫，從海上就可以直接為氫動(dòng)力船舶加注燃料，從而創(chuàng)造出新的“海上風(fēng)電+海水制氫”商業(yè)模式。