日本降碳之路主题研究报告：资源约束型国家如何选择碳中和？

（报告出品方/作者：光大证券）

1、 日本降碳：碳排放与 GDP 的同步与脱钩

1.1、 1990-2019：碳排放与 GDP 增长的三个阶段

整体来看，根据日本 GDP 增长和碳排放量变化，可以将 1990-2019 年分为 三个阶段：

1）1990-1995：GDP 与碳排放量相关度强，呈现同步、低速上行趋势。

在这一时期，虽日本经历了房地产泡沫的破裂，但 GDP 与总碳排放量仍保 持同步、低速增长态势。

2）1996-2012 年：碳排放量与 GDP 水平震荡，经济危机、福岛核事故显著改变碳排放趋势。

GDP 处于横盘阶段，先后经历了亚洲金融危机、互联网泡沫破裂、全球经济 危机。从 1996 年到全球金融危机前的 2007 年，GDP 增幅 0.69%，碳排放 量增幅 0.32%，经济增长几乎停滞，导致总体碳排放量维持震荡水平。2011 年福岛核事故后，核电停运，化石燃料使用量增加，导致碳排量快速上行。

3）2013-2019 年：GDP 与碳排放量“脱钩”，核电重启、可再生能源快速发展显著改变能源结构。

面对严峻的能源环境，日本不得不重启核电，同时推出 FiT（可再生能源收 购）制度，大力发展光伏、风电等可再生能源。节能节电行动在这一时期得 到大力推广。在整个社会的共同努力下，新能源快速发展，碳排放量开始下 行，实现了所谓的“经济增长与碳排放脱钩”。

1.2、 第二阶段：经济危机与福岛核事故成重要因素

总体来看，在房地产泡沫破裂后，20 世纪 90 年代至 21 世纪前十年，日本 经济处于平台期。在所谓的“失去的二十年”中，钢铁、化工产品产量基本 保持稳定，人均 GDP 处于高位，这构成了碳排放量基本稳定的基础。

在这一时期，GDP 整体保持稳定，受到亚洲金融危机、全球金融危机等影响， 有过数次下行。单位 GDP 所产生的碳排放水平同样保持基本稳定，造成波 动的最大因素来自于核电。

例如 2002 年、2007 年、2011-2012 年，由于受到外部事件冲击，核电部分 停运或利用率下降，造成碳排放强度提升。特别是 2011-2012 年福岛核事故 后，由于核电利用率快速下降，碳排放强度显著提升。

1.3、 第三阶段：能源结构改变与节能行动成重要因素

通过因素分析，可以将 CO2 排放量分解为 CO2 排放因子（包括电力与其他燃料）、 能源消耗系数（包括电力与其他燃料）、人均 GDP、人口的乘积。

CO2 排放因子：指单位能源消耗所产生的 CO2 排放量，分为电力和其他燃料。

能源消耗系数：指单位 GDP 所消耗的能量，分为电力和其他燃料。

根据因素分析的结果，2013-2019 年，日本碳排放量下降 2.06 亿吨，其中 由 CO2 排放因子（电力）、能源消耗系数（电力）、能源消耗系数（其他燃料） 贡献的减排量分别为 8470、6820、8040 万吨。

原因在于 2013-2019 年，由于核电重启和可再生能源发展，单位能源消耗产生 的碳排放量下降；由于节能节电措施的普及，单位 GDP 消耗的电力和其他燃料 下降。

1.3.1、CO2 排放因子：与能源结构改变密切相关

2013-2019 年，CO2 排放因子（电力）对碳排放量下降的贡献度达到 8470 万 吨，在所有因素中贡献最大，CO2 排放因子（其他燃料）对碳排放量下降的贡 献度达到 1700 万吨。单位能耗碳排放量的下降主要是由于核电重启和发展可再 生能源两方面因素引起。

首先，核电在运行过程中不产生 CO2，且在日本总用电量中占据重要位置（2010 年发电量占比 25.1%）。因此，福岛事故后，当核电开工率从 2010 年的 67.3% 下降至 2014 年的 0%，日本的总碳排放强度由 2010 年的 0.41kgCO2/kWh 上 升至 2014 年的 0.57kgCO2/kWh，增幅 38%。

其次，福岛事故后，日本推出 FiT（可再生能源收购）制度，大力发展光伏、 风电等可再生能源。可再生能源（包括水电）占比从 2010 年的 9.5%提升至 2019 年的 18%。

因此，2013-2019 年，随着核电重启，可再生能源占比扩大，日本的 CO2 排放 因子快速下降，2019 年末已回到与 2008 年相同水平。

1.3.2、能源消耗系数：节能需要改变工业和生活方式

震后大节电：全民行动

2011 年 3 月，东日本大地震后，福岛第一、第二核电站及女川核电站严重受损， 其他核电站陆续进入停机检修状态，同时部分火电厂也受到影响而停机。这导致 电力供应大幅下滑，据崔成（驻日使馆经参处）《日本震后大节电的效果与影响》 估计，2011 年 3 月电力缺口在 1000 万 kW 以上。

日本政府采取了供需两侧紧急措施。在供给侧，紧急修复受损火电机组，启用了 老旧机组；在需求侧，开展了“全民大节电”措施。

1、针对大企业：对关东和东北地区用电量超过 500kW 以上的大企业实施同比 下降 15%的节电令，违者处以最高 100 万日元的罚款。企业纷纷采取各种措施 进行节电并尽量错峰。日本汽车企业普遍采用周六、周日工作，周四、周五休息。日产还在每天午后 2～5 时停止工作，以避开用电高峰。

2、针对小企业：日本政府没有规定中小企业采取严格的限电措施，只是参照对 大企业的要求，提出了 15%的节电请求。但是，日本的中小企业却普遍采取各 种措施主动节电，除包括大企业普遍采用的周六、周日工作，周四、周五休息的 措施外，还主动增加自发电设施，并将部分耗电设备改为燃油设备。

3、政府及公共部门：政府在节电方面的带头及示范作用对民间节电意识的提高 及自觉节电有着潜移默化的影响，在推广全民节能、节电方面作用明显。公共交 通服务方面，东京山手线将运力降为平时的 70～95%，东京私铁也将运力降为 平时的 80%，并提高空调温度。

4、居民部门：日本核电事故后，民意展现出强烈的意愿节电节能、转变生活方 式。在受影响最大的关东和东北地区，实施节电的家庭占 88.9%，其它地区占 到 70.6%。在相关的家庭节电行为中，79.8%的家庭关闭了坐便器的加温功能， LED 照明灯具的更换也成为重要选项。

“全民大节电”使东京电力夏季日最大负荷由 2010 年的 5887 万 kW，下降到 2011 年的 4922 万 kW，同比降幅达 16.3%。随着供给侧逐季恢复，日本度过了电力缺口，但全民节电的行动深入人心，节电 行动长期化，许多节电措施和产品延续下来。

从石油危机到福岛事故：从节能走向节电

由于资源匮乏，日本对节约能源的概念推行已久。石油危机后，日本于 1979 年 制定《能源节约法》，对包括工厂/商业机构和运输领域在内的能源用户实行直 接监管，对居民用户实行间接监管。

根据日本环境省对 2006-2019 年碳排放量变化因素的分解，在 2011 年以前，节 能（即能源消耗系数-其他燃料）措施贡献了较多减排量，但节电措施并不明显 （在 2007 和 2010 年甚至增加了碳排放量）。

2011 年后，通过“全民大节电”，能源消耗系数（其他燃料）和能源消耗系数 （电力）同时贡献较多的减排量，说明节能和节电在同时发挥作用。

2、 2013 年碳达峰，制定 2050 年的碳中和规划

2.1、 减排目标更新：2030 年较 2013 年减排 46%

从总量来看，日本温室气体总排放量自 2014 年以来已连续第六年减少，2019 年达到 12.1 亿吨二氧化碳，较 1990 年减少 4.9%。根据日本此前设定的减排目 标，2020 年较 2005 年减排 3.8%，2030 年较 2013 年减排 26%。目前，2020 年减排目标已完成。

2021 年 4 月，日本共同社称，日本政府准备宣布强化 2030 年减排目标，将 2030 年的减排目标提升至 40%-45%（较 2013 年）。但以美国和英国为代表的 国际社会促使日本将减排目标提升至 50%（较 2013 年）。

最终，在 2021 年 4 月 22 日举行的“领导人气候峰会”上，日本首相菅义伟宣 布，将 2030 财年温室气体排放量从 2013 财年的水平上减少 46%。

2020 年 12 月 25 日，日本政府发布了《2050 年碳中和绿色增长战略》（以下 简称《战略》），成为日本实现碳中和的纲领性产业指导。

《战略》由日本经济产业省颁布，提出 2050 年实现碳中和。政府将从能源、运 输制造和家庭办公等方面入手，为 14 个领域制定具体发展目标。同时，《战略》 将碳中和视作重要的经济发展方式，期待以优惠政策吸引民间资本加入。

“经济与环境良性循环”的产业政策即为绿色增长战略。这样的观念意味着，节 能减排将会是新的增长机会而非过去所认为的制约经济增长的阻力。《战略》认 为，预计到 2050 年绿色增长理念每年将为日本创造 2 万亿美元的经济增长。为 了迎接产业结构和社会经济的变革，政府将会：

①全力支持私营企业投资绿色产业，创新绿色技术；

②提出具体的蓝图，提出高目标，为民间企业创造激发挑战的环境；

③从产业政策的角度设立 14 个有望增长的领域与产业。

电力行业脱碳化是大前提。可再生能源、火力发电和核能均需做出相应的改变。对于可再生能源，降低成本，改善系统，与周边环境协调显得较为重要；对于火 力发电，应当最大限度地追求回收 CO2 为目标；对于核能行业，安全则是第一 位，在此前提下有必要开发更具备安全性的新一代反应堆。

在供给侧：到 2050 年，电力需求将比目前增加 30%-50%，其中约有 50%-60% 的电量由可再生能源提供，剩下的能源需要由其它能源负担。目前火力发电+碳 捕获技术和氢能发电尚未商业化大规模应用，这意味着其仍需进一步的发展。

在需求侧：与大力发展可再生能源相对应，能源需求侧需要进行深度电气化。在 电力无法满足的领域，氢能、合成燃料、生物燃料则有一席之地。化石燃料仍被 允许部分使用，但必须与相应的碳捕捉动作相结合。

2.2、 五个主要的政策工具

2.2.1、预算：绿色创新基金推动能源革命和减碳措施

日本新能源产业技术综合开发机构：2 万亿日元的绿色创新基金。该基金将会在 今后 10 年（至 2030 年），对碳中和社会和产业竞争力基础领域（例如电力绿 色化和电气化、氢能、CO2 回收）进行资助。

2 万亿日元预算将会撬动更多投资。《战略》指出，政府的 2 万亿日元预算可以 看做“引水”。换言之，绿色创新基金的设立是一种资本投资的激励手段，将会 吸引 15 万亿日元来自私营企业的研发与投资和来自全世界约 3000 万亿日元的 ESG 资金。

由于自身资源匮乏，日本历来重视能源领域的研发工作。2019 年，日本以 31 亿美元的公共能源 RD＆D 预算总额位居世界第二。

在支出方向上，核电、可再生能源是主要方向。同时，日本仍是迄今为止氢和燃 料电池领域研究经费最高的国家。

2.2.2、税制：对碳中和投资税收减免或特别折旧

建立碳中和投资促进税制（税收减免或特别折旧）。为从事业务重组/重组等工 作的公司设立一个特殊上限，同时扩大研发税制。这样的税收制度有利于促进生 产脱碳化和企业短期与中长期的脱碳化投资。预计 10 年间将拉动约 1.7 万亿日 元的民间投资。

2.2.3、金融：建立合适的金融体系支持碳中和投资

建立合适的金融体系支持碳中和投资。政府将会对海上风电等可再生业务提供风 险资金支持（如规模 800 亿日元的“绿色投资促进基金”）。金融机构和资本 市场应适当利用碳中和的融资资金，促进高科技和具有潜力的日本公司的发展；通过公司债券市场活跃 ESG 投资。除此以外，国际金融合作也将在 G7、G20 峰 会上进行讨论。

2.2.4、监管改革与规范化：强化环境监管、碳交易、碳税制度

加强制定环境监管法规与碳交易市场、碳税等制度。合理制定适用于新技术的法 规。日本将致力在全世界内对技术进行标准化，以此拉动内需。同时，政府将通 过鼓励大规模的生产投资来尝试降低可再生能源价格。

2.2.5、国际合作：碳外交争取更多边、多领域合作

加强与主要国家的合作。《战略》指出，未来日本政府会在创新政策，重点领域 技术标准化等方面与欧美各国合作。同时，政府也会同广大新兴国家与国际组织 （如 IEA、ERIA）进行合作，从争取市场的角度推进双边与多边合作。

举办国际会议，增强国际传播与合作力度。未来日本政府将会密集召开与能源和 环境有关的会议，召集世界各国首脑与各个领域的专家，共商碳中和议题。同时， 日本政府将向世界宣传绿色增长战略，并努力促进先进科研机构间的交流合作。

3、 能源与工业转型是核心：考虑资源约束与维护核心竞争力

《战略》中指出的三大相关产业主要涉及 14 个领域。这些领域 包括：海上风电、氨燃料、氢能、核能、汽车和蓄电池、半导体和通信产业、船 舶、交通物流和基建、食品农林和水产、航空、碳循环、下一代住宅，商业建筑 和太阳能、资源循环以及生活方式。

分行业来看：

以发电为代表的的能源部门是最大的排放部门，其次是工业和运输。

2011 年福岛核事故后，日本加大了化石燃料的使用比例，造成能源部门的二氧 化碳排放量快速上升。2013 年后，由于核电重启和可再生能源使用比例扩大， 发电部门碳排放量下降，带动整体碳排放量下降。

以 2016 年为例，二氧化碳排放量中约有 93.4%（11.26 亿吨）为能量来源， 其余为非能量来源。

以能量来源的二氧化碳来源解析：

1）工业：占比 37%，其中钢铁、化工、机械制造分别占 40%、14%、10%；

2）运输：占比 19%，其中汽车（客运）、汽车（货运）占比较大，分别占运 输板块的 50%、36%，船舶、航空、铁路占比较小，分别为 5%、5%、4%。

3）商业：占比 19%，其组成较为分散，占比较大的为批发零售（22%）、医 疗/福利（14%）；

4）家用：占比 16%，其中家电和照明占家用板块碳排放量的一半以上，热 水供应站 25%。

3.1、 能源：可再生能源为主、核能为辅，重点扶持氢/氨

从一次能源结构来看，经历了两次石油危机后，日本加大了煤和天然气的使用量， 逐步削减石油的使用量。

从发电量结构来看，煤电、LNG 发电占比逐年提升，近年来保持稳中有降；石油发电占比减小，但在 2011 年福岛核事故后，石油发电占比短暂回升。2013 年以来，核电、新能源发电占比快速提升。2013-2018 年，新能源发电占 总用电量的比例由 3.5%提升至 9.2%；2014-2018 年，核电占总用电量的比例 由 0%提升至 6.2%。

按照《2050 年碳中和绿色增长战略》，假设 2050 年电力需求增长 40%，总电 量中可再生能源占比 55%，核能占比 25%，氢/氨发电占比 10%，脱碳火电占 比 10%。

则相比 2018 年，2050 年可再生能源增幅 656%，年化增速 9.6%；核能增幅 467%， 年化增速 8.2%；火电降幅 82%，年化增速-7.5%。

因此，日本政府对可再生能源（特别是海上风电）、氢能、氨燃料、核能做出了 详细规划。

3.1.1、海上风电：扩规模降本，发展国内供应链

规划目标

日本将海上风电置于能源领域规划的第一位。主要由于日本的岛国地形，使其拥 有丰富的海上风电潜能。根据 IEA 数据，其海上风电潜能超过总用电需求的 8 倍，覆盖度仅次于欧盟。

主要目标包括装机规模和降低成本两方面：

装机规模：2019 年底仅有 66MW，2020 年 1 月有 14.8GW 的计划在进行 环境评估。2030 年装机容量 10GW，2040 年达到 30-45GW；

降低成本：2018 年发电成本约为 22 日元/千瓦时，2019 年 FiT 收购价格为 36 日元/千瓦时；2030-2035 年间成本削减至 8-9 日元/千瓦时。

因此，未来十年将是日本海上风电快速扩大规模、快速降本的阶段。

实现路径

2019 年 4 月，《促进海域利用可再生能源法案》生效，旨在扩大海上风电的引 进。2020 年 7 月，日本政府成立“提高海上风电产业竞争力的公私合营委员会”。相关目标主要有：

1）建立有吸引力的国内海上风电市场，以吸引国内外投资

政府将在招标流程上做出优化，尝试“日本版集中模式”，以加快项目落地，同 时加大电网/港口基础设施投资力度。

2）通过建立基础设施促进投资，发展具有竞争力和弹性的国内供应链

正如日本政府在《2050 年碳中和绿色增长战略》所说，节能减排将会是新的增 长机会，而非过去所认为的制约经济增长的阻力。

利用海上风电产业吸引投资，并发展国内产业链，对于日本政府来说十分具有吸 引力。目前日本在风电产业基础较弱，全球份额低于 1%，且国内没有风机制造 基地。

因此，《2050 年碳中和绿色增长战略》设定了国产替代目标，即到 2040 年将 日本国内采购比例提高到 60%。与此同时，日本政府将加快港口、输电线路等 基础投资，以吸引国际技术投资。

3）致力于下一代技术开发与国际合作，扩张亚洲及世界市场

国际合作方面，主要目的在于加强海外市场扩张，通过与欧美风电机组制造商联 合的方式参与国际市场。此外，计划在新式海上浮式风电技术的标准化方面加强 话语权。

3.1.2、核能：后福岛时代的能源政策考验，中长期地位确立

日本面临严重的能源约束

对于日本来说，能源方面的资源约束比较明显。经历了第一次石油危机后，日本 开始扩大 LNG（液化天然气）的使用比例，同时提高核电比例。但是日本仍然 严重依赖化石能源。

在化石燃料方面，日本绝大多数消费依赖进口。2019 年，日本对进口石油、进 口 LNG、进口煤炭的依存度分别达到 99.7%、97.7%、99.5%。

福岛事件后核电关停，负面效应明显

福岛事件后，日本的核电发电量迅速下降，核电开工率于 2014 年达到 0%。但 核电的缺位给日本带来了巨大的压力。

气候方面：由于核电关停，化石燃料发电比例被迫提升，日本的发电碳排放强度 迅速提升，由 2010 年的 0.41 kgCO2/kWh 提升至 2014 年的 0.57 kgCO2/kWh， 提升幅度达到 38%。

经济方面：由于需要额外进口化石燃料，导致日本贸易账户迅速转负，到 2013 年达到-145 亿日元。JAIF（日本原子工业论坛）表示，增加的燃料进口每年花 费约 3.8 至 4.0 万亿日元（400 亿美元）。

此外，由于发电成本的提升，2014 年日本工业和家庭电价分别较 2010 年提升 41%和 25%。

立场反转，核电中长期地位重新确立

由于核电关停带来的负面影响，2012 年底，新上台的自民党政府与国家政策研 究所一起迅速废除了 Enecan（民主党内阁办公室成立的能源与环境理事会，曾 建议逐步淘汰核电）。

2015 年 6 月，政府批准了《2030 年发电计划》。到 2030 年，核电将占 20-22％， 可再生能源为 22-24％，液化天然气为 27％，煤炭为 26％。其目标是到 2030 年将 CO 2 排放量从 2013 年的水平降低 21.9％，并将能源自给率从 2012 年的 6.3％提高到 24.3％。

在 2018 年 7 月批准的《第 5 次基本能源计划》中，核电被定义为“有助于长期 能源供应和需求结构稳定的重要基本负荷电源”，并指出将采取必要措施，实现 核电在 2030 年能源结构中占 20-22%的份额。

后福岛时代：更安全简单的核能

2011年3月福岛核事故后，日本政府对核电的态度发生了转变。民主党曾于2012 年 9 月推出《创新能源与环境战略》，建议到 2040 年逐步淘汰核电。

但不久后 该战略遭到废除。2013 年，随着亲核的自民党上台，日本开始加速重启核电。

尽管日本政府开始重启核电，但在技术路线上采取了更加安全的小型模块化反应 堆（SMR），其在设备中引入被动停止原理，同时可以在工厂制造，模块化运输 和安装，实现了成本更低、安全性更高、操作更简单。

根据《战略》，日本计划在 2030 年前成为 SMR 全球主要供应商，2050 年业务 拓展到全球主要市场地区。

3.1.3、氢/氨：锂资源约束下的优先选择方向

氨燃料：向氢能过渡的脱碳燃料

氨燃烧不会产生 CO2，在向氢社会过渡的时期，其与煤炭的混烧是主要的脱碳 燃料。《战略》认为，日本应当尽早掌握氨与煤炭混燃技术，并加以国际化推广， 形成产业链，占据国际氨市场主导地位。

扩大规模：

针对燃料氨，在 2050 年创造 1.7 万亿日元的市场规模，目标是建立一个日本可 控的全球 1 亿吨的采购供应链。

降低成本：

2018 年，日本氨发电成本约为 23.5 日元/千瓦时，如果与煤炭混合发电，预计 发电成本约为 12.9 日元/千瓦时；2030 年，氨燃料作为混合燃料在火力发电的 使用率达到 20%，成本为 10 日元/Nm3。

国际推广：

如果混合烧技术能在东南亚 10%的煤炭火电中应用，《战略》预计将会有 5000 亿日元的投资规模。

根据 JERA 发电厂公布的 2050 零碳路线图，将于 2030 年代中期达到 20%的氨 混烧率，到 2040 年代转向使用 100%的氨燃料发电。

氢能

根据《战略》规划，氢能将在发电、炼铁、化工、燃料电池等多个领域得到推广 应用。

根据《战略》预计，2050 年全球氢能涡轮机发电装机容量 3 亿千瓦，氢能卡车 累计 1500 万辆，零排放钢铁 5 亿吨/年。对应的，清洁氢供应量在 2030 年达到 300 万吨，2050 年达到 2000 万吨。

2020 年，获取成本 170 日元/Nm3，纯氢发电成本 97.3 日元/kWh，10%的氢 和 90%再气化 LNG 混合发电成本为 20.9 日元/kWh；2030 年获取成本降至 30 日元/Nm3，2050 年获取成本降至 20 日元/Nm3。

日本政府同样重视氢能发展过程中的技术与设备优势。根据 Hemade 咨询，日 本的氢能潜力较低，但应用潜力高，未来很可能经由澳大利亚、拉丁美洲和中东 进口氢能。

因此，《战略》强调了日本在涡轮机、液化输氢船、大型电解装机方面的优势， 致力于向可再生能源丰富的世界地区出口设备。

1）氢能的获取：打造国内+国际低成本供应链

国内低成本供应

福岛光伏制氢项目

2018 年 8 月，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）、东芝能源系统、 东北电力及岩谷产业合作在福岛县开始试点建设可再生能源制氢示范项目—— 福岛氢能源研究基地项目。

作为日本政府经济产业省下面的独立行政法人机构，NEDO 负责技术研究，东芝 公司负责制氢设备的研制，东北电力公司负责太阳能发电与大数据管理，岩谷产 业公司负责生产与氢能输送。

项目配备 20MW 的光伏发电系统以及 10MW 的电解槽装置，每小时可产生高达 1200 标方的氢气（额定功率运行）。项目占地 220,000 平米，其中光伏电场占 地 18 万平米，研发以及制氢设施占地 4 万平米。

国际能源供应链

世界上第一个“褐煤氢示范项目”已经开始对澳大利亚存在的大量廉价褐煤（低 质量煤）进行氢化，然后将其出口到日本。日本壳牌技术研究协会“ CO 2无氢供应链推进机”（HySTRA）参与了该项目。

此外，在日本和文莱之间，已开始建立一个供应链项目，该供应链可将在文莱获 得的氢气在常温常压下转化为液态有机氢化物，然后通过海上运输。千代田公司、 三菱公司、三井物产株式会社和日本邮船株式会社已经建立了下一代氢能链技术 研究协会（AHEAD），以促进这一计划的实施。

2）氢能利用：关注燃料电池汽车与分布式能源

氢能发电方面，日本的目标是使氢能发电以及相关国际氢供应链技术商业化，并 在 2030 年左右将单位氢能发电成本降至 17 日元/kWh，达到与 LNG 发电相同 水平。

氢燃料汽车方面，日本计划到 2030 年推广 80 万辆 FC（燃料电池汽车）。

燃料电池方面，日本于 2009 年成为世界第一个销售家用燃料电池（Ene-Farm） 的国家，技术路线上主要包括标准聚合物电解质燃料电池（PEFC）和标准氧化 物燃料电池（SOFC）。2019 年末累计销量已超过 30 万台，2030 年计划 530 万台。

日本的燃料电池已进入普及应用阶段，包括在家庭和工商业分布式电源方面。如 松下“能源农场”家用燃料电池，在发电的同时提供热水、供暖功能。

而三菱日立动力系统（MHPS）结合了已在市场上用于商业和工业用途的固体氧 化物燃料电池（SOFC）和微型燃气轮机（MGT），将城市燃气在 SOFC 中重整 提取氢气和一氧化碳用来发电。在热电联产（热电联产）的情况下，总效率分别 达到 65％和 73％（蒸汽回收和热水回收）。

日本在氢能燃料电池方面具有先发优势，如 ENE-FARM 和燃料电池汽车的首次 商业化。据日本能源经济研究所测算，到 2050 年，燃料电池汽车、分布式发电 等领域市场规模超过 8 万亿日元，创造 3000 万个就业机会。

3.2、 制造业与运输业：强化半导体与新能源车等领域技术、创新能力

3.2.1、产业升级的典范

日本善于利用政策引导、财政/金融倾斜等手段推动产业发展，在其发展过程中 先后经历数次产业升级。

产业政策是日本政府主导型市场经济的重要内容，以产业 和企业为对象，通过确定重点产业来促进产业的发展，推 动了产业结构向更高层次的演进，为战后日本经济的高速 增长做出了重大贡献，也使日本成为以产业政策成功推进 产业结构优化升级的典范。

定量来看，经历数次产业转型后，日本制造业的能耗水平显著下降。

石油危机前：

第一次石油危机之前，日本重点发展重化学工业，提高产业竞争力（关于产业结 构的长期展望），重点扶持方向从纺织、食品等劳动密集型产业转向钢铁、石化、 造船等资本密集型产业。1965-1973 年日本制造业的能源消耗以年均 11.8％的 速度增长，超过了实际 GDP 的增长速度。

石油危机后：

1973 年第一次石油危机之后，日本转向“知识密集型”导向，汽车、半导体产 业兴起，能源消耗呈现下降趋势。1973-1983 年实际 GDP 有所增加，但能源消 耗平均每年下降 2.5％。

金融危机后：

2008 年金融危机导致经济下滑，以及自日本大地震以来在节能方面的进步，制 造业的能耗已降至 1973 年水平以下。

石油危机之后，推动日本制造业在增加生产的同时抑制能源消耗的主要因素是节 能方面的进展（能源单位因素）和从材料工业向加工及组装型工业的转移（构造 因素）。

进入 21 世纪，日本的制造业能耗仍处于缓慢下降趋势。2000-2010 年，受金融 危机影响，生产指数回落占主导因素；2010-2018 年，单位能耗下降占主导因素， 表示日本产业节能进一步推进。

在《2050 年碳中和绿色增长战略》中，制造业和运输相关产业涉及 7 个领域， 横跨一二产业，尤其是当今重要的产业如汽车、半导体、农林牧渔等在经济社会 中占有重要地位的传统产业。《战略》认为，实现 7 个领域的碳中和除了对整体 碳中和做出突出贡献，还可以帮助日本实现新的产业经济增长点，占据世界市场 主流。

3.2.2、新能源车战略选择

2000 年前后，日本运输部门的能耗水平见顶，并与 GDP 增长脱钩。

原因在于汽车保有量中“下一代汽车”占比提升，特别是混合动力汽车的份额扩 大，2018 年底已上升至 13.6%。

由于新车销售结构的改善，整体能耗水平持续改善。

根据日本汽车工业协会于 2018 年 11 月发布的《日本的电动化政策》，2030 年 其目标为“新一代汽车”占国内乘用车的 50%-70%，其中混合动力车约占 30%-40%，纯电动/插电式占比约 20-30%，燃料电池车占比 3%。

成本方面，2030 年汽车电池成本减半，至 1 万日元/kWh 或更低；太阳能家用 蓄电池成本到达 7 万日元/kWh 以下（含工程费）。

2018 年底，日本拥有约 848.5 万辆混合动力汽车，约 108,000 辆电动汽车，约 122,000 辆插电式混合动力汽车和约 3,000 辆燃料电池汽车。

3.2.3、如何维持汽车与半导体领域优势地位？

汽车和蓄电池

早在 2019 年，日本经济产业省“汽车产业新时代战略会议”就确定了 2050 年 “xEV”战略，即实现全球销售的所有日系车均为 EV 电动车（xEV），电动车市 场占有率从目前的约 30%提升至 100%，每台汽车的温室气体排量较 2010 年减 少 80%。

半导体和通信

半导体和通信产业在碳中和领域的发展规划包括两方面的涵义：

1）数字化绿色：即通过数字化提高能源需求的效率和减少二氧化碳排放。

《战略》提出目标：

5G+：2030 年 5G 下一代技术投入实际使用，实现大幅节能；

数字化相关市场：2030 达到 24 万亿日元；

数据中心市场：2030 年服务市场达到 3.3 万亿日元（2019 年为 1.5 万亿日元），投资规模 1 万亿日元，能耗降低 30%；

2）绿色数字化：即数字设备本身的节能。

功率半导体市场：2030 年规模扩大到 1.7 万亿日元，占据全球市场份额 40%， 实现 50%以上节能；

减排：2040 年实现半导体和通信产业的碳中和。

船舶

日本将努力增强造船与航运业以及碳中和海上运输的国际竞争力，实现海上运输 的碳中和。

根据《战略》提出的目标，2028 年前开始实现零排放船舶的商用，2050 年现有 传统燃料船舶 100%转化为氢、氨、液化天然气等低碳燃料动力船舶。

交通物流和基建

在物流和基建上，绿色增长显得格外重要。《战略》提出的具体目标为：

港口：2050 年港口实现碳中和；

交通：2050 年确保交通工具环境负荷降低，推广自行车的使用即 MaaS（出行 即服务）普及，实现低 CO2 排放的交通运输社会；

基础设施：通过道路照明的节能化、充电桩部署、污水热能利用等提升基础设施 领域的碳减排；

建筑：建筑施工过程中的 CO2 气体排放量占产业部门的 CO2 排放量的 1.4%（约 571 万 t-CO2 气体排放量）。通过施工高效化（ICT 的应用）等措施，到 2030 年，每年减少 32,000 吨 CO2 排放；2050 年，建筑施工中领域实现碳中和。

食品农林和水产

食品、农林领域的规划包括两个方面：

1）减少碳排放：通过先进育种和喂养技术改进，实现削减水田甲烷、农地土壤 N20、家畜产甲烷和 N20；

2）碳固定：植树造林、推广高层木质建筑、发展蓝碳。

航空

航空领域，国际民航组织（ICAO）制定了 2020 年以来不增加国际航空 CO2 排 放量的目标，国际航空运输协会（IATA）也设定了到 2050 年将 CO2 排放量与 2005 年相比减少一半的目标。

《战略》的时间表中，日本的规划为：

电动化：2030 年左右实现电动飞机商用，但主要用于小型飞机。2050 年实现 20 人以下的小型飞机电气化，100 人以下的小型飞机的混合动力部署；

氢动力：2030 年前，推动核心技术（储氢罐、燃烧器等）研发，2035 年左右实 现氢动力飞机商用；

轻量化：开发高效航空发动机，研发机体结构用碳纤维；

低碳燃料：2030 年实现生物燃料（藻类培养）与现有燃料价格相同（100 日元/ 升），2050 年实现合成燃料（回收 CO2 与氢气合成）低于汽油价格。

碳循环

日本将以具有竞争力的碳循环产品为中心，推进降低成本和用途开发的技术开发、 社会普及，并且以全球发展为目标：

混凝土：2030 年 CO2 制混凝土成本 30 日元/千克（平价），市场规模 15～40 万亿日元，优先用于公共采购；

燃料：2030 年 CO2 制燃料成本 100 日元/升（平价），国内市场 1900 亿日元；

化学品：开发具有高转换效率的光催化剂，2050 年 CO2 制化学品成本 100 日元 /千克（平价），国内市场规模 10 万亿日元；

分离回收技术：2030 年，CO2 分离回收：低压气体 2000 日元/吨 CO2，高压气 体 1000 日元/吨 CO2；2050 年，从大气中直接捕集 CO2：2000 日元/吨 CO2。目标是到 2050 年，在 10 万亿日元/年的全球分离和回收市场中占据三成的市 场份额。

3.3、 家庭与办公：建筑节能与循环经济是重点

日本作为一个岛国，生存空间狭小，同时面临较严重的资源约束。这对日本人的 生活和办公习惯造成了潜移默化的影响。

如日本在垃圾分类、资源循环方面有着先进的经验和强烈的民众意识。

整体上，《战略》并没有对家庭、办公相关产业提出比较量化的目标。但是，日 本政府仍然对这些产业的发展战略做出展望与规划。这些行业与人们的日常生活 息息相关，因而人们的观念转变将十分重要。

3.3.1、建筑节能：光伏的重要发展方向

在《2050 年碳中和绿色增长战略》中，光伏产业的规划被列入“家庭与办公” 板块。这从侧面反映了日本光伏发电与建筑的紧密结合。

由于地形限制，日本缺乏大型集中式光伏发电场地，因此分布式光伏是日本光伏 发展的主要方向。截止 2019 年底，日本已安装的光伏装机中，59%以 BAPV 的 形式存在，31%为离网型，0.43%为 BIPV。可以预见的是，随着可利用空间越 来越少，未来增量空间主要存在于分布式。

土地缺乏削弱了光伏产业竞争力

高昂的土地成本、安装成本是日本光伏系统价格高于其他地区的原因之一。

在全球光伏市场中，根据 IEA 数据，日本的市场份额在 2004 年曾占 50%以上， 但 2018 年降至 1.2%。

在日本国内，本土组件的市占率也处于不断下滑的趋势。但在住宅、公共、发电 企业等类型中，住宅是日本本土组件市占率最高的类型，且近年来有止跌回升态 势。究其原因，在于住宅光伏领域单项目规模较小，相对倾向于非标市场，更加 看重企业与居民、土地租让以及运作能力。

由于在成本方面的劣势，日本将下一阶段光伏生产重点放在更高功能和更高附加 值的市场。如开发轻量级模块，使光伏安装拓展至以前无法安装的领域。

屋顶和车顶是未来方向

根据 NEDO《2020 年光伏发展战略》：

1）将太阳能电池模块与发电业务结合起来，开发出高附加值的产品。同时，增 强设备、材料、系统（PCS/软件等）、运维和回收的产业竞争力；

2）承重受限的建筑物（墙壁/窗户）和屋顶

建筑物（墙壁/窗户）：到 2030 年实现新建公共建筑物等实现平均 ZEB（零能 源大厦：以减少建筑物消费年间一次能源收支为目标的建筑物）。

承重受限的屋顶（工厂/仓库屋顶）；

通过开发超轻模块，可以将其安装于结构强度较弱的屋顶；

3）移动场景（车辆）

日本成立了“太阳能发电汽车审查委员会”，以研究配备太阳能发电系统的车辆 应用。该委员会表示，通过使用转换效率 30%的太阳能电池模块，即使在有限 的安装区域（如汽车），也可实现 1kW 的电量。

行业住宅和建筑领域是民生部门碳中和的关键领域。下一代住宅/建筑的排放控 制将是碳排放的重要组成部分。

根据《战略》规划：

减排目标：2030 年新建住宅/建筑实现零能耗，2050 年后存量住宅/建筑实现零 能耗；

市场规模：2018 年，住宅用太阳能项目总数达到 16.5 万件，906MW，总的太 阳能发电占总电量比率 6.5%；2030 年的增长规模达到 3.6GW/年，市场份额达 到 3330 亿日元；2050 年太阳能发电达到 300GW；

成本：2030 年太阳能发电的成本估计达到 5-5.7 日元/kWh；发电系统成本（着陆，高压）稳定于 60,000 日元/kW，运行与维护成本约为 19 万日元/kW。

3.3.2、资源循环与垃圾分类

2000 年 6 月，日本政府颁布了《建立循环社会的基本法》，正式提出建设循环 型社会，提倡 3R（Reduce：减少排放，Reuse：重新使用，Recycle：再循环 利用）原则，目前已经初见成效。

日本有着十分严格的垃圾分类要求。日本各地区对垃圾分类的具体要求存在一定 差异，特定地区的垃圾分类划分多达 36 种，大多数地区的分类在 4~10 种。日 本同时对垃圾收运的时间也有着十分严格的要求：如日本静冈县长泉町，一周有 两次可以扔可燃垃圾；每月分别有两次可以扔不可燃垃圾、塑料瓶、有害垃圾或 资源垃圾；每周三可以扔塑料垃圾；而家电回收需要消费者承担金额包括运费， 如电视机回收利用费为 2700 日元。

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