能源知識庫

摘要

1. 日本新能源・產業技術綜合開發機構（NEDO）於2018年8月9日發布訊息，委託東芝能源系統等3家公司在福島縣浪江町開始建造全球最大的利用再生能源製造氫氣的能源系統「福島氫能研究領域（Fukushima Hydrogen Energy Research Field, FH2R）」，以建立氫氣的營業和銷售模式[1]。

2. FH2R使用來自鄰近的太陽光電和電網的電力，透過10 MW的氫氣製造設備，每年生產、儲存和供應高達900噸規模的氫氣。(圖1)

圖1、日本「福島氫能研究領域（FH2R）」[1]

3. 整個計畫自2016年度至2020年度。2016~2017年度進行基礎研究（可行性研究階段），2017~2020年度實施系統技術開發（示範階段）。到2019年10月完成系統建設，開始試運轉；到2020年7月進行技術問題的確認和驗證之示範運轉，開始氫氣輸送。

4. 該系統所製造的氫氣，將用於燃料電池的發電應用、燃料電池車和燃料電池巴士的運輸應用，以及做為工廠的原料等。

5. 該系統比較特別地是要驗證以下2個系統最佳組合的運轉控制技術：

    (1)氫氣需求預測系統：依據市場的氫氣需求預測，進行氫氣的生產和儲存。

    (2)電力系統側控制系統：透過調節氫氣製造設備的氫氣生產量，進行電力系統的供需平衡調整。

6. 東芝能源系統公司負責整個計畫和整個氫能系統，東北電力公司負責電力系統側控制系統和電力系統，岩谷產業公司負責氫氣需求預測系統和氫氣的儲存、供應。

評析

1. FH2R計畫源自於2016年的「福島新能源社會構想」[2]，旨在打造福島縣成為實現未來新能源社會的典範。

2. 氫氣可以用來做為大量和長期儲存電力的媒介，並且可以長距離輸送，適用於燃料電池的熱電共生設備、燃料電池汽車等各種用途。未來利用再生能源製造的氫氣，將可建立一個無CO₂ (CO₂ free)的氫氣供應系統。

3. 根據日本政府於2017年12月公布的「氫能基本戰略」[3]，隨著變動性再生能源的大量引進和電力輸出控制量的增加，有必要利用可大量和長期儲存的氫氣進行能源的儲存和利用（Power-to-Gas, P2G）。FH2R計畫對於P2G，不僅需要建立電力系統供需平衡調整技術（含需量反應），還需要建立基於氫氣供需預測的最佳系統運用技術，以盡量利用電力輸出變動大的再生能源。

4. 日本政府於2018年7月公布的「第5次能源基本計畫」[4]，對於P2G核心技術的水電解系統，設定到2020年實現全球最高成本競爭力5萬日元/kW的技術開發目標。此外，2020年之後，根據目前福島縣進行的示範計畫結果，從儲存再生能源供應過剩電力的角度出發，將推動P2G系統的產業化和社會安裝，目標為2030年左右實現商業化。

5. 此外，NEDO也與澳洲政府和維多利亞州政府合作進行「褐炭氫氣計畫」[5]，利用低品質的褐炭製造氫氣，再透過液化氫氣船運送回日本(圖2)，該計畫從2015年到2020年共6年，由川崎重工、電源開發、岩谷產業(供氫技術)、Shell Japan 組成「技術研究組合無CO₂氫供應鏈推進機構（HySTRA）」負責執行，2018年正製造氫氣生產所需的設備、運輸液化氫所需的特殊船隻等，2020年將進行示範運轉。

6. 「第5次能源基本計畫」也提出利用褐煤等海外低成本燃料，開發氫氣製造和輸送的相關基礎技術，到2030年左右建構商業規模的國際氫氣供應鏈，實現每年採購約30萬噸氫氣，氫氣供應成本約30日元/ Nm³的目標[3, 4]。

7. 日本將在2020年東京奧運期間，向全世界展示氫能與燃料電池技術的應用，目前推動的FH2R和日澳褐炭氫氣計畫將是主要項目之一。

圖2、日本與澳洲合作之「褐炭氫氣計畫」[3]

日本與澳洲合作之「日澳褐炭氫氣供應鏈」，包括：1.氫氣製造及褐煤開採、2.氫氣輸送、3.氫氣接收。

參考資料

[1] 再エネを利用した世界最大級の水素エネルギーシステムの建設工事を開始―2020年までに水素を製造、供給開始へ―，NEDO，2018/8/9。

[2] 日本福島新能源社會構想，推動1萬瓩級的再生能源大規模製造氫氣設施，將在東京奧運會期間展示，打造福島縣成為未來新能源社會的典範基地，能源知識庫，2016/9/7。

[3] 日本政府公布「氫能基本戰略」，能源知識庫，2017/12/26。

[4] 第5次能源基本計畫(第5次エネルギー基本計画)，經濟產業省，2018/7/3。

[5] 石炭が水素を生む！？「褐炭水素プロジェクト」，経済産業省 資源エネルギー庁，2018/7/26。