日本如何帮助在亚洲建立可持续的氢能社会？（英）

ADBI工作文件系列 日本如何帮助在亚洲建立一个可持续的氢社会？ NandakumarJanardhanan,MustafaMoinuddin,EricZusman,HajimeTakizawa,and 田村健太郎 1401号 2023年7月 亚洲开发银行研究所 NadamarJaardhaa是日本全球环境战略研究所（IGES）的气候与能源研究经理和南亚区域协调员。MstafaMoiddi是日本IGES综合可持续发展中心的研究经理兼副主任。EricZsma是IGES综合可持续发展中心研究主任，日本国立环境研究所高级研究员。HajimeTaizawa是日本IGES气候与能源政策研究员。TamraKetaro是日本IGES气候与能源区主任。 本文所表达的观点是作者的观点，并不一定反映ADBI、亚行、其董事会或其所代表的政府的观点或政策。ADBI不保证本文中包含的数据的准确性，并且对使用这些数据的任何后果不承担任何责任。使用的术语可能不一定与亚行官方术语一致。 讨论文件在定稿和考虑发表之前，必须进行正式修订和更正。 工作文件系列是以前命名的讨论文件系列的延续；论文的编号继续进行，没有中断或更改。ADBI的工作文件反映了对某个主题的初步想法，并在线发布以供讨论。一些工作文件可能会发展成为其他形式的出版物。 亚洲开发银行将“中国”称为中华人民共和国。建议引用： Janardhanan,N.,M.Moinuddin,E.Zusman,H.Takizawa,andK.Tamura.2023.HowCanJapanHelpCreateaSustainableHydrogenSocietyinAsia?ADBIWorkingPaper1401. 东京：亚洲开发银行研究所。可用：https://doi.org/10.56506/TLQC2977Pleasecontacttheauthorsforinformationaboutthispaper.Email:janardhanan@iges.or.jp Note:这是IGES正在进行的研究的一部分。本文反映了作者在早期研究中的一些讨论，重点是研究“使氢社会在亚洲成为现实的可行性”。“作者感谢IGES为进行氢研究提供的战略研究基金（SRF）。作者还感谢ZheJi（IGES研究经理）的贡献，他为亚洲的氢开发提供了见解。 亚洲开发银行研究所Kasumigaseki大楼，8楼3-2-5Kasumigaseki，Chiyoda-ku 东京100-6008,日本 Tel:+81-3-3593-5500 传真：+81-3-3593-5571 URL:电子邮件： ©2023亚洲开发银行研究所 Abstract 日本采取了几项政策，表明其意图依靠氢来实现零净气候目标。然而，许多相同的政策都不清楚它对向绿色氢过渡的支持。依靠灰色和蓝色氢而不过渡到绿色氢将损害气候。这也将导致其他一些国际合作和当地社会经济利益的丧失。本文认为，对绿色氢的过渡更加明确将有助于加强与日本的国际气候战略和地方振兴政策的一致性。然后，它提出了一系列建议，可以澄清其对国家政策以及国际气候和地方振兴战略向绿色氢过渡的支持。 关键字:氢,共同创新,净零,绿色氢,日本,亚洲 JEL分类：Q42,Q48,Q49 Contents 1.介绍1 2.氢在过渡中的潜力和障碍净经济2 氢向净零过渡的潜力2 氢发展的障碍3 3.日本的氢政策和战略4 4.转化为绿色氢8的好处加强能源安全8 与日本的国际气候战略保持一致8 与日本地方振兴战略的一致性10 5.日本在亚洲引领氢经济的作用11 氢技术与创新：日本在亚洲的领导地位 共同创新能否帮助促进日本与亚洲经济体的合作在开发氢？13 6.建议14 7.Conclusion15 参考文献16 1.INTRODUCTION 亚洲许多国家对依靠氢来实现零净目标表现出了兴趣。这种兴趣是必要的，因为亚洲重工业的集中和快速增长的运输排放需要替代燃料。日本一直站在这些努力的前列。然而，日本的氢战略是否有助于实现雄心勃勃的气候目标仍然是一个悬而未决的问题。这个问题仍然悬而未决的原因是，日本的政策不清楚从蓝色和灰色过渡到绿色氢的意图。 本文认为，更明确地向绿色氢过渡将有助于日本实现国际合作和当地社会经济效益。然后概述了可以澄清其对过渡到绿色氢的支持的建议。这些建议包括更精确的语言和国家政策过渡的具体里程碑。它们还需要就支持绿色氢的意图以及国际气候和地方振兴战略中的相关行动做出更明确的声明，使这一承诺可信。 上述论点不仅对决策者很重要，而且对氢的几个研究领域也很重要。相关研究的一个分支强调，氢对环境并不普遍有益。例如，研究已经使用分析来证明氢战略需要避免对当地生态系统和淡水可用性的负面影响（Pacheo等人。2023年）。其他人指出，虽然能源组合中的氢可以取代化石燃料，但在供应链和氢生产方面存在差距，例如，航运业和氢燃料电池汽车(Atilha等人。2021年；Kha等人。2021)。尽管内容丰富，但这项工作的大部分技术重点比政策重点强。 第二行工作与政策的联系更为紧密。这包括早期的研究，主张日本引入长期计划，以增加氢在其能源结构中的份额（Ohta和Abe1985）。在与亚洲国家合作以克服上述一些技术障碍的机会的工作中 ，可以找到类似的最新论点（Aditiya和Aziz2021）。虽然这些研究为政策提供了重要的启示，但它们并没有强调承诺支持日本（和亚洲其他国家）绿色氢的过渡途径所带来的多种地方和国际合作利益。 因此，文献中存在明显的差距。本文不仅通过研究日本的氢政策，而且强调了向绿色氢过渡的好处来填补这一空白。它进一步考察了技术共同创新在支持日本与亚洲其他国家之间绿色氢互利合作中的作用。 论文分为七个部分。以下部分简要概述了氢的潜力和实现氢的障碍，第三部分着眼于日本的国家氢战略，而第四部分概述了转向绿色氢的优势。第五部分考察了日本在亚洲领先的氢经济中的作用。第六节提出了政策建议，并强调了区域合作如何支持这些建议。最后一节最后提出了进一步研究的建议。 2.氢在向零净经济过渡的潜力和障碍 氢气有可能在向净零经济的过渡中发挥至关重要的作用，因为它可以用作清洁能源载体来存储和运输来自太阳能和风能等可再生能源的能源。它还可以用于各种部门的脱碳，包括运输、工业和供暖，这些部门单独使用电力很难通电。然而,在向净零的过渡中,氢的广泛采用也存在显著的障碍。这些障碍包括：使用电解和可再生能源生产“绿色”氢气的高成本；缺乏生产，储存和分配氢气的基础设施 ；以及公众对氢气作为清洁能源的认识和理解有限。尽管存在这些挑战，但氢的潜在好处使其成为向零净经济过渡的潜在重要驱动力。 氢向净零过渡的潜力 向氢的过渡可以帮助减少排放和实现净零目标(IPCC2018)，特别是在难以电气化的部门。这些部门包括炼钢、高温供暖和长途运输等行业。在这些领域，氢可以作为化石燃料的更清洁替代品，减少生产过程的排放。 氢还可以在向可再生能源的过渡中发挥补充作用。风能和太阳能等可再生能源的间歇性可能对电网稳定性构成挑战。氢气可以提供负载平衡，以消除需求和供应的波动。电解是将水分子分解为氢和氧的过程，可用于存储可再生能源产生的多余电力。当风或太阳很少时，储存的氢气可以在燃气轮机中燃烧以发电。 电力到气体（P2G）是氢可以用作可再生能源存储形式的另一种方式。这些多余的电力可用于绿色氢气生产，然后在需要时消耗（Thorpe2016）。然后可以将这种氢气用于发电或用作运输和工业目的的燃料。重要的是,使用氢作为能量储存不会在长时间内引起任何能量损失,从而减少排放。 氢可能是全球净零排放途径的关键贡献者（IEA2019；氢能理事会2021），但其影响在亚洲可以说是最有希望的。该地区是许多快速发展的经济体的所在地，这些经济体将需要前面提到的许多部门的替代燃料。因此，亚洲的政府和私营公司在国内和区域供应链上投资（氢能委员会2021a;BBC2021;英国政府2021）并不奇怪。 氢发展的障碍 尽管在亚洲有相当大的氢潜力，但其广泛部署远非已成定局。其传播的主要障碍之一是经济学问题。氢的成本需要在整个氢供应链中降低，即Procedres.、生产、运输、储存和使用(IEA2019)。为了有助于脱碳，应该使用绿色技术生产氢气。然而,这些方法增加了使用氢作为能源的成本和不确定性。 为了实现基于氢的能源系统，需要在氢生产和基础设施方面进行大量投资。此外，至关重要的是要认识到氢可以从各种不会减少排放的来源生产，包括化石燃料和生物质。为了实现净零排放，必须从水和风能等清洁来源生产氢气。还有与氢运输和储存有关的问题-例如缺乏全面的氢基础设施，开发和维护氢储存系统的高成本，以及缺乏大量储存氢的合适材料-尽管研究和开发正在寻找使氢变得越来越具有成本效益和更容易在大规模系统中实施的方法。 另一个挑战——也是本文最核心的挑战——涉及氢对气候变化的影响。使用电解从可再生能源产生的绿色氢可以帮助缓解气候变化。另一方面，从煤、石油或天然气中生产氢气是一个碳密集型过程，不会带来气候效益。同时，根据生命周期评估，甲烷重整与碳捕获和储存（CCS）产生的“蓝色”氢和褐煤重整与CCS产生的蓝色氨不被认为是环境友好的（Howarth和Jacobso2021）。如果没有明确定义的过渡途径，仅投资“灰色”和“蓝色”氢可能会阻止向更清洁形式的能源的转变。 此外，一些成本和可持续性障碍重叠。图1显示,与替代方案相比,产生绿色氢的方法是昂贵的。短期内，绿色氢气的生产成本估计在2.5美元/千克氢气和6美元/千克氢气之间(毕马威2020年)。提高绿色制氢技术的成本效率是绿色氢推广的先决条件（Otsi等人。2019)。好消息是，一些研究表明在这方面取得了进展，较低范围的绿色氢变得越来越具有成本竞争力的蓝色氢。随着技术的进步和可再生能源发电的成本越来越低，绿色氢有望变得更加实惠（IRENA2022）。 即使实现了成本平价，扩产绿氢仍可能不是首选的政策选择。对于许多国家来说，优先事项可能是满足可再生资源的电力需求。例如，在日本，绿色氢气的生产成本预计到2050年将降至2.4美元/千克 ，但预计日本将利用其可再生潜力发电(IRENA2022)，并从国外进口氢气。因此，发展氢经济需要发展氢市场和供应链。 图1：到2050年情景、2030年和2050年，按技术划分的2021年净零排放制氢成本 资料来源：（IEA2022）。 另一个障碍与当前的法规和政策有关。尽管许多国家为绿色氢的部署设定了雄心勃勃的目标，但政策和法规仍未完全支持其发展。缺乏明确和一致的法规和政策会使公司难以投资绿色氢项目。此外，在某些情况下，法规和政策可能不利于绿色氢的发展，使其对私人投资的吸引力降低。同样，公众对绿色氢缺乏认识和理解也可能成为其发展的障碍。有必要教育和告知公众绿色氢的好处及其在向低碳能源系统过渡中发挥关键作用的潜力。此外，解决对绿色氢的任何误解或担忧可以帮助建立对其采用的支持。 总体而言，尽管存在需要克服的挑战，但氢有可能在实现全球净零排放目标方面发挥重要作用。它在各个领域的使用，以及储存和运输能源的能力，使其成为净零难题的重要组成部分。随着不断的投资和研究，氢气为低碳未来做出贡献的潜力越来越明显。 3.日本的氢政策和战略 本节探讨了日本的氢战略如何管理上述障碍，但仍不清楚它将如何过渡到绿色氢。虽然重点是日本 ，但值得指出的是，亚洲其他国家也在推广氢。这可能为各国提供学习机会(见方框1)。 方框1：亚洲的氢战略 迄今为止，亚太地区的一些国家已经制定了国家氢战略或路线图：其中包括2019年的大韩民国和2021年的印度，以及2021年的中华人民共和国（PRC）颁布的氢战略。 大韩民国的氢战略突出了几项成就。该国自2013年以来因大量生产氢燃料电池电动汽车而享有盛誉，并且在燃料电池开发方面也取得了成功。2018年，行驶里程最长的商用车的发布被视为大韩民国在该领域取得成功