日本氢能社会转型的技术预见: GTAP - E - Power 模型

氢的技术预测日本的社会转型：GTAP - E - POWER模型的探讨 Michael C. Huang, Yoko Iwaki,和刘明焕 No. 14032023年7月 亚洲开发银行研究所 Michael C. Huang是海洋政策研究所的高级研究员，佐川和平基金会和国家科学中心的客座研究员Graduate Institute for Policy Studies (GRIPS). Yoko Iwaki is a Research Fellow at GRIPS联盟。刘明焕是TIER新兴市场研究中心主任。 本文表达的观点是作者的观点，不一定反映亚行、亚行、其董事会或政府的观点或政策他们代表。ADBI不保证本文中包含的数据的准确性and accepts no responsibility for any consequences of their use. Terminology used may不一定与亚行官方条款一致。 讨论文件在定稿前需经过正式修订和更正并被视为出版。 工作文件系列是以前命名的讨论文件系列的延续； The numbering of the papers continued without interrupted or change. ADBI’s workingpapers reflect initial ideas on a topic and are posted online for discussion. Some working论文可以发展成其他形式的出版物。 建议引用： Huang, M. C., Y. Iwaki, and M .- H. Liou. 2023. Technology Foresight for Hydrogen Society日本的转型：GTAP - E - Power模型的方法。ADBI工作文件1403。东京：亚洲开发银行研究所。可用:https: / / doi. org / 10.56506 / BYKL5188 有关本文的信息，请联系作者。 电邮：michael - huang @ spf. or. jp 亚洲开发银行研究所Kasumigaseki大楼，8楼3 - 2 - 5 Kasumigaseki, Chiyoda - ku东京100 - 6008,日本 电话:Fax:URL:+81-3-3593-5500+81-3-3593-5571www. adbi. org电子邮件：info @ adbi. org © 2023亚洲开发银行研究所 Abstract 凭借其便携、可存储和零排放的特点，氢能被认为是下一代最有前途的替代能源之一。随着开发氢技术应用，日本的试点实验已经证明氢社会的可行性。然而，实证研究仍然很少，而且仅限于能效分析或成本效益分析，缺乏包容性讨论以证据为基础的方法针对氢路线图的政策实施。该研究旨在对日本氢能社会的影响进行定量评估通过将GTAP - E - Power模型与技术预见参数2025 - 2035来自SciREX政策情报援助系统-经济模拟器(SPIAS - e)，用于调查产量、价格和碎片整理的变化能源部门的供应链，以及国内二氧化碳的排放和外国公司。在过渡现有煤炭、天然气、原油和其他可再生能源，包括太阳能和风能，模拟结果表明，CO2国内公司在运输和发电服务部门可分别减少3.3%和2.3%部门，由于能源效率的提高，总量相当于2660万吨。相比之下，运输设备和能源密集型部门的出口增长了分别为6.5%和5.6%。此外，福利分析的等价变异日本的氢能社会增长了756.96亿美元，GDP增长了1.3%。 关键字:氢会，CO2排放, SPIAS - e,净零社会, GTAP - E - Power 果冻分类:C68、R11、O13、O14、Q47 Contents 1.简介…………………………………………………………1 1.11.21.3Developmentof氢气技术..........................................................1日本的路线图for氢气社会........................................................2Rephrasingthe氢气Strategy下theGlobal趋势of脱碳…………………………………………………………2Research问题and结构…………………………………31.4 2.LITERATUREREVIEW.............................................................................................4 2.12.22.32.4R & D措施for氢气社会路线图............................................4适用部门for氢气社会.......................................................5Integrated电源SystemintheCaseof挪威...........................................5The潜力of氢气社会for脱碳.................................6 3.方法论......................................................................................................8 3.13.2The捕获ofTechnical改进…………………………………………8GTAP - E -电源型号...................................................................................8 4.场景................................................................................9 4.14.2Technical改进…………………………………………………………9氢气社会Policy休克...................................................................10 5.模拟RESULTS.........................................................................................11 5.15.25.35.45.5变更of输出and价格.........................................................11ExternalTradesand供应链…………………………………………………………12碳Dioxide排放…………………………………………………………14变更in就业…………………………………………………………………………15福利AnalysisandGDP………………………………………………16 6.CONCLUSIONS......................................................................................................17 6.16.26.3Policy影响.......................................................................................17Research限制.....................................................................................18未来前景………………………………………………………18 REFERENCES...................................................................................................................19 1. INTRODUCTION 日本是一个碳氢化合物资源严重短缺的高度发达的国家，看到氢的使用有多种价值，包括能源安全、工业竞争力和碳减排。2017年，日本是第一个采用氢框架及其基本氢战略(METI 2020)。框架促进了一种以电力、交通、住房、重工业和炼油。同时，作为燃料电池技术的领导者，特别是燃料电池汽车(FCV)，相关领域的制造公司正在试图将这项技术出口到世界其他地方。主要问题是试验不同的氢源选择，以调整其工业和利用氢能发展的社会的能源政策。 1.1氢能技术的发展 实现基本战略中的中长期目标，实现日本提出的“氢社会”，政府一贯在2022财年分配了989亿日元(约6.93亿美元)的预算用于研究和与燃料电池和水电解槽技术相关的开发(研发) (METI2021)。有效降低风险，并提供激励措施，鼓励私人企业走向这一新兴领域，公私共同投资研发和试点项目对于创造协同效应至关重要(Arque - Castells and Spulber 2022)。核心问题是关于移动部门应用氢技术，如“电力到气体”，这被设想为可再生能源间歇性刺激的解决方案国内氢气生产具有共同效益。 在市场应用中，氢能发电已经成熟，有几个方法在下表中分类为不同的颜色（表1.1）。由于其由于可储存能源的特点，向氢社会的过渡可以称为对现有发电源的额外辅助投资。它也是预计它将降低氢能发电成本，如果需求和研发继续增加（Glenk和Reichelstein 2022；Hodges等人2022）。 1.2日本的氢社会路线图 基本氢战略于2017年由经济部首次公布，贸易和工业（METI）建立了雄心勃勃的氢路线图到2030年在国内和国际上建立一个综合的氢供应链，包括从上游到下游的生产、运输、储存和消费(METI 2017)。增加可再生能源发电能力对政府的净零计划。然而，由于可再生能源是间歇性的，它不能平衡电网的供需。此外，可再生能源发电能力可能导致更频繁的削减(即减少可再生能源发电，以平衡能源供需或由于输电线路限制)未来可再生能源发电厂operators for an optimal energy mix (Huang and Kim 2021). The ambitions were mostly重申《巴黎协定》和《绿色协议》下的长期战略迈向2050年碳中和以减少二氧化碳的增长战略（METI 2021）大量排放。 此外，日本政府已经认识到需要新的或现代化的关于氢和氨的规定，事实上，第六个基本能源计划(METI2021)明确了日本在国际上发挥主导作用的重要性规则制定。尽管日本公司在推动创新方面发挥了先锋作用在氢技术领域，在政府的大量资助下，日本的监管和规则制定活动相对有限。然而，下一阶段氢革命的成功取决于a well - coordinated and consistent regulatory framework. Given Japan’s status as an氢技术的早期采用者和未来纯氢气的主要进口国，氢社会的发展仍然需要大量的努力实施和普及。 要解释向氢社会的过渡，只需分析从工程角度来看，技术不足。有中试氢配备氢能管道的城市，如北九州市(燃料电池Bulletin 2011) and in the Harumi area of Tokyo Metropolis (Fuel Cells Works 2019); the更广泛的部门方法将更有利于说明有希望的实现