锚定双碳,日本如何将绿色产业打磨到“极致”?

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日本政府从明确发展目标、引领绿色技术创新发展、强化财政金融政策扶持力度、加强规则制定与国际技术合作等角度出发，实施一系列绿色产业政策，引导日本企业转变商业经营模式，扩大绿色领域投资。

受制于国土面积狭小、矿产资源不足等条件限制，日本重视在生产过程中降低原材料和能源消耗，积极研发绿色创新技术，构筑“三绿”产业体系，从而在全球低碳经济发展进程中获取竞争优势。

日本的“三绿”产业体系不仅仅是指某个单独的绿色产业，而是包括绿色制造、绿色回收、绿色能源等产业在内的全过程、全链条、全环节的发展体系，通过推动全产业体系的绿色化水平的提高，形成绿色低碳循环发展的经济体系，促使资源能源配置更加合理、利用更加高效，达到降低碳排放强度、实现碳中和的目的。在绿色产业体系的构建上，绿色制造是基础，绿色回收是关键，绿色能源是支撑。

（一）绿色制造

绿色制造在绿色产业体系中居于基础地位。日本企业通过技术创新、提升管理能力，提高资源和能源使用效率，降低污染物和温室气体排放，始终致力于减少生产制造过程中的废弃物，不断实现绿色技术创新，积累了诸多技术。

首先，电动马达与蓄电池技术突出

日本在电动马达、蓄电池等电动汽车制造核心技术方面具备独特技术。

在电动马达技术方面，日本电产公司生产的无刷电动马达，具有小型化、大功率、低振动、使用寿命长等优点，被广泛应用于纯电动汽车的生产之中。

在蓄电池技术方面，日本的松下电器是仅次于中国宁德时代以及韩国LG电子之后的世界第三大蓄电池生产厂商，其蓄电池产量占世界的13.3%。

第二，功率半导体以及半导体原材料仍保持竞争优势

一方面，日本拥有领先的功率半导体技术。三菱电机、富士电机、东芝等日本企业的功率半导体产量占据世界功率半导体总需求的20%，在世界处于领先地位。

另一方面，日本还掌握提升半导体效率的氧化镓半导体技术。日本田村制造所旗下的半导体技术开发公司成功将氧化镓作为半导体的基础材料，研制出能够承受大电流的功率半导体，计划在2023年投产使用。

第三，碳循环技术快速发展

在高速固碳技术方面，日本东芝公司开发出可将二氧化碳转化为一氧化碳的“化学动力”技术，通过其自主开发的电极触媒，实现气态状况下二氧化碳的利用和转换，配合其独有的堆叠电解组件技术，大幅度提升了单位面积的处理量。

在人工光合作用技术方面，丰田汽车集团开发了人工光合作用技术，利用光伏发电，将水分解为氧气和氢离子，其能量转化效率高达7.2%，超过了植物的自然光合作用效率。

（二）绿色回收

产品报废后的资源循环利用，不仅是绿色回收产业的主要任务，也是日本构建“三绿”产业体系的关键。由于日本国内资源有限，促使日本长期致力于发展绿色回收产业，促进废品材料与零部件的循环利用或再生使用。

第一，废旧包装容器回收率高

日本在废纸、废铝罐、废玻璃瓶等包装容器方面均具有较高回收率。2021年日本废纸、废铝罐、废玻璃瓶的回收率分别为81.1%、96.6%、71.1%。2020年日本废塑料回收额达822万吨，有效利用率高达86%。

第二，家电回收利用体系完善

日本从2001年开始实施“家用电器循环利用法”，在生产者责任理念的指导下，日本家电制造企业需要承担家电的资源回收责任，家电的循环利用率得到提高。日本回收的废旧家电数量从2012年的2379万台提升到了2020年的2468万台，回收率则从48.7%提升到了64.8%。

第三，汽车破碎回收技术丰富

日本自2005年开始实施“汽车循环利用法”，基于生产者责任，要求汽车生产制造商履行废旧汽车回收义务。回收废旧汽车时，首先拆解废液、废油、轮胎、蓄电池、安全气囊等汽车零部件，并由汽车拆解企业对其进行回收利用以及无害化处置，解体后的汽车骨架由专业的汽车破碎公司进行破碎回收。

第四，建筑垃圾回收技术先进

日本在混凝土回收技术上处于领先地位。例如，日本的清水建设公司，开发出针对混凝土回收的“加热摩擦法”，将混凝土块磨碎后，通过再次加热与摩擦碰撞，实现水泥砂浆与石子的分离，从而使其成为制造新混凝土的原材料。

（三）绿色能源

为实现碳中和，降低温室气体排放、增加对环境友好的能源使用是不可或缺的重要因素。日本正在发挥煤电清洁高效生产技术优势，同时强化核电和氢能等可再生能源的技术研发，推动绿色能源产业快速发展。

第一，煤电的清洁高效生产具有优势

一方面，日本在煤炭燃烧领域拥有高水平清洁生产技术。日本横滨市的矶子火力发电厂运用“清洁煤技术”，从煤炭的洗选、加工、提质、燃烧、烟气净化等方面着手实现烟气净化，大幅度削减了大气污染物的排放。

另一方面，日本还拥有世界最高效率的火力发电技术。日本电源开发公司从1979年开始研究“超临界压发电技术”，可实现高压发电。

第二，加快核电技术研发

日本企业可根据客户的多样化需求，开发具有自主技术的小型模组化反应炉（SMR）。日立与美国通用电气公司（GE）设立的合资公司“GE日立清洁能源”在2021年收到了来自加拿大安大略省电力公司（OPG）约3000亿日元的SMR订单。

第三，促进氢能的利用与供应链建设

当前，日本在氢能技术领域处于领先地位，专利数量居于世界首位。

一是制氢技术。日本旭化成公司在2020年导入了世界最大规模的电解水装置，该技术处于世界领先地位。

二是储氢与运氢技术。2019年日本川崎重工制造完成了世界首艘液态氢运输船，可以将澳大利亚生产的低价氢气运输到日本。

2021年6月18日，日本经济产业省（METI）宣布将其在2020年12月25日发布的《绿色增长战略》更新为《2050碳中和绿色增长战略》。

新版战略指出，需大力加快能源和工业部门的结构转型，通过调整预算、税收优惠、建立金融体系、进行监管改革、制定标准以及参与国际合作等措施，推动企业进行大胆投资和创新研发，实现产业结构和经济社会转型。新版战略主要将旧版中的海上风电产业扩展为海上风电、太阳能、地热产业；将氨燃料产业和氢能产业合并；并新增了新一代热能产业。

一、海上风电、太阳能、地热产业（新一代可再生能源）

1、海上风电。

发展目标：到2030年安装10吉瓦海上风电机组，到2040年达到30~45吉瓦，同时在2030~2035年间将海上风电成本削减至8~9日元/千瓦时。到2040年风电设备零部件的国产化率提升到60%。

重点任务：推进风电产业人才培养，完善产业监管制度；强化国际合作，推进新型浮动式海上风电技术研发，参与国际标准的制定工作；打造完善的具备全球竞争力的本土产业链，减少对外国零部件的进口依赖。

2、太阳能。

发展目标：到2030年太阳能光伏发电成本降至14日元/千瓦时。为扩大固定式太阳能发电的普及，2030年家用太阳能电池安装成本需控制在7万日元/千瓦时（包含建设工程费）。

重点任务：研究钙钛矿等具有潜在应用价值的材料，开发下一代太阳能电池技术；基于太阳能的分布式能源利用优化；扩大太阳能电池在住宅、建筑等领域的市场化应用；通过合理利用荒废耕地，大力强化农业太阳能发电的引进政策。

3、地热。

发展目标：到2030年实施调查井的钻井试验，并对开发的钻井技术和外立面材料等构件进行验证。到2040年验证包括涡轮等地面设备的整个发电系统。到2050年在世界上率先开展下一代地热发电技术示范。

重点任务：开展超高温、高压环境下的钻孔套管材料和涡轮等材料抗腐蚀技术研究；提供风险担保资金，以促进开发地热资源调查钻井技术；促进地热能多元化利用，结合本地资源进行可持续开发。

二、氢能、氨燃料产业

1、氢能。

发展目标：到2030年将氢能年度供应量增加到300万吨，其中清洁氢（由化石燃料+碳捕集、利用与封存/碳循环或可再生能源等方式生产的氢）供应量力争超过德国2030年可再生氢供应目标（约42万吨/年）水平，到2050年氢能供应量达到2000万吨/年。力争在发电和交通运输等领域将氢能成本降低到30日元/立方米，到2050年降至20日元/立方米。

重点任务：发展氢燃料电池动力汽车、船舶和飞机；开展氢燃气轮机发电技术示范；推进氢还原炼铁工艺技术开发；研发废弃塑料制氢技术；研发新型高性能低成本燃料电池技术；开展长距离远洋氢气运输示范，参与制定氢气输运技术国际标准；推进可再生能源制氢技术的规模化应用；开发电解制氢的大型电解槽；开展高温热解制氢技术研发和示范。

2、氨燃料。

发展目标：混合氨燃料应用方面，2021~2024年期间在火力发电厂中完成20%掺混氨燃料的示范验证；到2050年在火力发电厂实现使用含有50%氨的混合燃料。氨燃料生产方面，到2030年推进配套设备的制造，构建稳定的氨燃料供应链体系；到2050年提高在发电领域的氨混烧率和开发燃烧纯氨技术，并应用于船舶和工业领域。到2030年实现氨燃料年产量300万吨，到2050年达到3000万吨。

重点任务：开展掺混氨燃料/纯氨燃料的发电技术实证研究；围绕掺混氨燃料发电技术，开发东南亚市场，到2030年计划吸引5000亿日元投资；建造氨燃料大型存储罐和输运港口；与氨生产国建立良好合作关系，构建稳定的供应链，增强氨的供给能力和安全，到2050年实现1亿吨的年度供应能力。

三、新一代热能产业

发展目标：到2030年向所有供热基础设施中掺混1%的合成甲烷，结合其他方式实现5%的气体燃料脱碳；2050年将掺混90%合成甲烷的气体燃料通入供热设施，结合其他方式实现供热气体燃料的完全脱碳。此外，到2030年用于船舶动力的天然气燃料逐步用合成甲烷替代；到2050年实现年度合成甲烷2500万吨，且合成甲烷价格与当前的液化天然气价格（40~50日元/立方米）相当。

重点任务：推进掺混甲烷等气体实现气体燃料脱碳化的海外供应链建设；在过渡时期推进向天然气燃料转化，在2021年制定包括天然气在内的各个领域路线图；致力于构建区域直接氢能供应网络；利用数字技术实现区域能源综合控制；提供设备维护等综合服务和脱碳解决方案；推进氢能直接利用，以及碳捕集与利用等技术的应用；加强大型天然气运营商、业界团体和行政部门之间的相互合作，推进热能供应的脱碳发展。

针对2050目标，日本政府发布了一系列绿色增长战略，为日本实现“碳中和”提出了相应的产业指导方向。

1.能源行业：提高可再生能源使用规模,加快能源结构转型。

一是大力推动海上风电发展。日本将海上风力发电作为清洁能源的主要来源，在“绿色成长战略”中提出，到2040年海上风力发电能力将达到4500万千瓦，相当于45个核电机组。但日本海上风力发电面临设备成本和运营等问题，后续将在上述领域与欧美合作寻求技术上的突破，构建稳定的国内供应链。

二是重点发展氨燃料氢能等新型燃料能源。日本大力投入氢能源行业，推进低成本氢能源供应链发展。截至2019年，日本政府氢能源相关研发投入已达3亿美元。

此外，由于氨气燃烧过程中不产生二氧化碳，日本计划将氨作为电力能源燃料，助力实现碳中和目标。到2050年，日本氢、氨两种零碳燃料将占到电力结构的10%左右。

三是重启核能发展。日本将提供总计6.5亿日元的补贴，重点聚焦新型快中子反应堆和小型反应堆等下一代核能技术研发，最大限度地减少放射性废弃物质排放。

2.关键制造行业：加快汽车和蓄电池、半导体等制造行业“碳中和”步伐。

工业排放在全社会总排量中占比较大，在关键制造行业实现低碳发展对实现“碳中和”目标有决定性作用。

一是汽车行业将加快电动汽车和高性能电池的开发与应用，实现汽车全生命周期碳中和。在车辆能效和燃油指标方面，日本制定了更严格的标准，将加大对电动汽车公共采购规模，扩大充电基础设施部署。同时，还将大力推进电化学电池、燃料电池和电驱动系统技术等领域的研发与供应链构建，降低碳中性替代燃料研发成本，开发性价比更高的新型电池技术。

二是在半导体行业扩大可再生能源电力应用，打造绿色数据中心。降低数据中心能耗，扩大可再生能源电力的应用。推动下一代云软件、云平台的开发应用，减少实体半导体芯片的使用，研发先进的低功耗半导体器件及封装技术，并进行产业化推广。

3.民生行业：重点推动交通、建筑、资源回收等行业实现“碳中和”。

一是大力推动电动飞机、氢动力飞机的商用化，实现航空业全面电气化，普及智慧交通和共享出行。重点研发航空轻量化材料，开展混合动力飞机和纯电动飞机技术的研发、示范和部署。加快氢动力飞机技术研发、示范和部署，研发先进低成本、低排放的生物喷气燃料。引导人们改变出行方式，利用数字技术推动共享交通发展。

二是利用太阳能技术、建筑新材料等技术，实现居民和商用建筑物的净零碳排放。部署建筑物智慧能源管理系统，建造零排放住宅和商业建筑。开发先进节能的建筑材料，加快下一代光伏电池技术、温控换气等新材料技术在建筑物内的应用。

三是发展资源回收技术，提高对废水、废物、废气的再利用水平。日本已积累大量有关资源回收方面的经验，未来将重点发展废物发电、废热利用和生物沼气发电等技术。应通过立法和规划促进资源回收再利用技术的研发和普及，同时降低资源回收技术和方案实施成本。

4.碳循环技术产业化：加快二氧化碳回收、封存、利用的碳循环技术的大规模商用，降低二氧化碳回收制品的成本。

除降碳外，实现“碳中和”更要促进碳循环的碳捕捉、封存和利用等相关脱碳技术发展。

日本发展碳循环技术的重要目标是降低碳回收制品价格，实现碳循环技术产业化发展，包括2030年实现二氧化碳回收制燃料的价格与传统喷气燃料相当，2050年实现二氧化碳制塑料品与现有塑料制品价格相同的目标。

日本将重点发展二氧化碳封存进混凝土技术、二氧化碳氧化还原制燃料技术、二氧化碳还原制备高价值化学品技术，同时研发先进高效低成本的二氧化碳分离和回收技术，计划到2050年实现从大气中直接回收二氧化碳技术的商用普及。 

参考资料：

1.《日本2050碳中和绿色增长战略》

2.《锚定双碳｜日本“碳中和”目标下产业低碳化发展路径及启示》赛迪智库

3.田正,刘云.日本构建绿色产业体系述略[J].东北亚学刊, 2023(2):120-134.

4.图片来源于网络

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