氫能產業目前正在全球乘風而起，多個國家都制定了相關發展規劃。其中，日本作為“氫能社會”的倡導者，相關產業鏈已初現雛形。此前北京國發智慧能源技術研究院曾撰文梳理了全球氫能產業發展情況。

為搶占產業技術開發的制高點，進一步推動氫能零碳化發展，近年來，日本官產學研攜手，分別在福島縣和山梨縣試點了兩個可再生能源制氫示范項目。

福島項目旨在建立新能源制氫的商業模式和大規模實證所涉及的技術開發，山梨項目則針對新能源發電的不確定性，計劃通過開展光伏制氫，研究平滑出力的新途徑。

福島：全球最大水電解系統即將建成

“福島氫能研究項目”由日本新能源·產業技術綜合開發機構(NEDO)牽頭，東芝公司、東北電力公司、巖谷產業株式會社共同承擔。

該項目位于福島縣浪江町的棚鹽產業園區，占地面積約22公頃。東側的4公頃是制造氫氣的相關工廠，北側、南側和西側共18公頃，全部被太陽能電池板覆蓋，規模約為20MW。

據了解，福島項目采用堿性水電解系統，最大水電解功率為10MW，最大氫氣產能可達每小時2000Nm3。建成后，將是迄今為止全球最大規模的水電解系統。該系統計劃于2019年10月完工進入試運行，并預計于2020年7月開始全面運營。

水電解設備的建筑外觀及內部情況

新能源制氫需要克服諸多技術挑戰。例如，需要開發預測和控制技術，建立大數據平臺，通過跟蹤電力需求變化情況，以及測算光伏發電量制定預案，提前預判氫產量，并基于這些動態的數據，來控制整個氫能制造和儲運過程。

除此之外，氫能要成為實用能源，還面臨一個巨大的挑戰——降低制造成本。利用太陽能和電網的電力，以最低的成本生產氫氣，正是福島項目的主要目標。

雖然日本的光伏電價已經逐年降低，但電力市場的價格更為低廉。因此，福島項目計劃購買擁有綠證的無碳電力，以電源多元化等手段來降低成本。據日本經濟研究中心預計，項目投產后，氫產量將達900噸/年(1000萬Nm3)，其中僅有22%來自項目園區內的光伏發電，從電網中購買的“綠電”將成為主要電源，產氫量約為700噸/年。

山梨：以光伏制氫構建無碳社會

與福島不同，日本山梨項目旨在開發P2G(PowertoGas)系統技術構建無碳氫能社會，主要措施是利用光伏電解水制氫開展調峰輔助服務，并將生產的氫氣應用于運輸、以及工廠園區，建立商業模型，進一步減少化石能源消費。

該項目由山梨縣企業局、東京電力公司共同運營。項目總規模約15公頃，總發電量約為11兆瓦，基本上是東京電力的商業電源。

山梨項目選擇每日清晨、傍晚，以及正午時間光伏發電波動較大的時段生產氫氣，其他時間的優質電能則出售給電網。

與福島項目不同，山梨項目規模較小。目前，實驗設施使用的光伏組件為35kW，氫產能僅有5Nm3/h。預計到2020年12月，隨著水電解設備開始啟用，生產規模將提升至1.5MW，氫氣產能將達到340Nm3/h(規劃目標為370Nm3/h)。

此外，山梨縣也在同時布局下游的應用環節，積極打造氫能“硅谷”。目前，已經建成氫能技術中心，可為車輛提供氫氣填充等下一代技術實證。同時，山梨縣產業技術中心擁有燃料電池性能試驗設備，多年來一直為日本燃料電池技術提高提供支持。