日本因核电站事故酝酿可再生能源产业革命

刘恒宝

2011年10月2日
   　由于东日本大地震和核电站事故的发生，日本人对能源的看法正在改变。发展可再生能源被视为又一次促进经济增长的产业革命

　　核电现在占日本电力供应的约四分之一，福岛第一核电站事故发生后，日本不得不重新审视核电，开始向发展可再生能源倾斜。

　　8月26日，日本参议院全体会议通过了《关于电气事业者采购可再生能源电气的特别措施法》(简称《可再生能源法》)，规定了新的“固定价格收购可再生能源的制度”，将在2012年7月1日开始实施。

　　日本发展可再生能源具有悠久历史，但是真正通过一部全面的法律，也是在福岛核事故后才得以实现的。为了在政治生涯中留下一笔，前首相菅直人也将这部法律的通过作为自己辞职的一个条件。

　　太阳能与地热

　　根据《可再生能源法》，电力公司在一定期间内，有义务利用国家制定的单价(固定价格)，购买利用可再生能源发的电，以期鼓励更多企业或个人进入利用可再生能源发电业，尽快形成一定产业规模。

　　该法还规定，除了太阳能发电外，电力公司收购的对象扩大到大规模太阳能发电、风力、水力(中小规模)、地热、生物质发电等。该法还规定可以根据发电的种类、设置方法、规模等，变更收购价格和期限，购买单价和期限半年修改一次。

　　此前，对于小规模住宅用太阳能发电系统所发的电，日本政府已从2009年11月开始实施为期10年的《太阳能发电剩余电力收购制度》，2011年度是每千瓦时42日元。电力公司每月送给市民的电费单，实际上已经包括了“太阳光发电促进附加费”。

　　除了地面太阳能发电外，一些研究机构还提出了新思路。9月28日，京都大学宣布该校已经完成了“太空太阳能发电的实验设施”，目标是将太阳能电池发射到太空后，所发的电转换成微波，送回地面重新还原为电。

　　京都大学希望5至10年后发射携带直径10米的太阳能电池板的卫星，实现输出功率达到10千瓦的发电能力。如果电池直径达到2000至3000米，就可以达到相当于一座核反应堆的100万千瓦的输出功率，实现商业运作。

　　日本是一个岛国，风向不稳定，雨雪很多，风力和太阳能发电并非很适宜。　　东京大学名誉教授安井至认为现在最可行的是“地热发电”，接下来是“中小水力发电”、“海上风力发电”。

　　地热发电是利用火山活动带来的地热产生的水蒸气发电的方法，现在日本有18处地热发电站，年发电量合计达到535兆瓦，相当于半座核电站的发电容量。在作为火山国的日本，这可以说是最适宜的发电方法。

　　地热发电利用地热能源，不使用化石燃料，排出的二氧化碳很少。产生的硫化氢，几乎都可以通过设备清除，对环境几乎没有影响，也不会污染河流和地下水。生成的硫磺可以生产硫酸，用于制造火柴、烟花、火药和肥料。发电伴随的余热和温水，能够复合利用，例如利用余热进行温室栽培，利用温水将发电站建造为观光资源等。

　　以前地热发电的成本很高，但近年来逐渐降低，已有发电试验显示每千瓦时为8.3日元。九州电力公司的八丁原发电站则降至每千瓦时7日元。

　　日本地热发电量目前约为53万千瓦，2010年居于世界第八位。地热发电对技术要求很高，2010年，世界70%的地热发电设备是由富士电机公司、东芝公司和三菱重工业公司3家企业供应的。

　　但对于作为经济大国的日本庞大总发电量来看，地热发电不过占0.2%。53万千瓦不过是福岛第一核电站或美滨核电站的一座中型反应堆的发电量。九州电力公司虽然利用地热发电较多，但是也仅占九州地区可生产电力总量的2%。因此日本地热发电潜力巨大。

　　海上风力发电

　　日本能源专家认为，海上风力发电与陆地相比，风向风力非常稳定，因此是一个“能够指望得上”的电源。日本政府9月正式决定，在福岛县近海，建设世界首个漂浮在海面上的“浮体式”风力发电站，希望以此解决能源问题，并扩大就业，帮助灾区早日复兴。

　　福岛县在离海岸约40公里的地点，平均风速达到每秒7米以上，风力资源非常丰富，如果建设风力发电站，总输出功率能够达到460万千瓦。作为重建灾区的一个核心措施，日本政府准备将福岛县建成开发可再生能源的基地，并将产业技术综合研究所的一部分研究设施转移到福岛，除风力发电站外，还将在福岛县建设大型太阳能发电站。

　　海上风力发电站包括风车、发电机、轴承等，零件数达到约2万个，涵盖广泛的企业。例如，建设和维修保养一座100万千瓦的海上风力发电站，就可以创造2.2万人的就业机会。日本政府准备通过优惠政策，吸引零件厂家到灾区生产，从而扩大就业。

　　浮体式海上发电站是世界首创，需要应用造船技术。目前，除了挪威正在进行一座浮体式海上风车发电站的实验外，世界上还没有将浮体式海上风力发电站大规模投入生产的实例。

　　在海上风力发电站中，还有将基座设在海底的“着床式”，但是在水深超过50米的地点，建设费用大幅增加，从经济角度来说很不合算。与欧洲不同，日本平浅的海域很少，因此让风车漂浮在海面上，利用锁链固定到海底的浮体式是普及海上风力发电的关键。

　　根据计划，日本政府将投资约100亿至200亿日元，从2013年度左右开始建设6座海上风车用于进行实证实验，每座风车的输出功率为5000千瓦左右，总输出功率最大达到3万千瓦。

　　日本政府准备利用5年时间收集数据，进行海底电缆输电、与原有输电网的合作等实验，然后在2020年扩大到40万千瓦的规模，这相当于一座核反应堆发电量的三分之一。如果实现这一目标，届时将有60至80座大型风车漂浮在福岛海面上。日本政府还设想将来将输出功率进一步扩大到100万千瓦。

　　日本环境省也准备从2013年春天开始，在长崎县五岛市的椛岛附近建设一座实验用的2000千瓦级浮体式海上风力发电站。

　　根据美国调查公司的预测，到2017年，全球的海上风力发电将达到7100万千瓦，相当于现在的约17倍。日本虽起步较晚，但希望通过发展浮体式海上风力发电站，奋起直追。

　　温泉发电与高温岩体发电

　　地热发电主要是200摄氏度以上的地热流体发电，而入浴时温度过高的温泉(例如70至120摄氏度)，需要降至50摄氏度左右，这时可以利用剩余的热量，进行发电。

　　温泉发电能力虽然比较小，但占有面积比较小，只需要利用热水的热交换，可以不用担心源泉的枯竭、有毒物质导致污染、热污染等问题。由于不需要在地下挖井，无法进行地热发电的温泉也适宜进行温泉发电。

　　在日本，八丁原发电站正在利用以色列的设备进行温泉发电，发电能力相当于2000千瓦，相当于BWR-4型核电站的四百分之一，可供数百到数千个家庭的电力需求，设置空间宽16米，纵深24米，只相当于一个便利店。

　　经济产业省的统计表明，日本国内适宜发展温泉发电的地域很多，如果在全国普及，相当于8个核反应堆的发电量，而且能够长期提供电力。

　　日本还在开发高温岩体发电技术。所谓高温岩体发电，是指在缺乏天然热水和水蒸气的情况下，通过水压破碎地下的高温岩体，然后注入水，利用获得的水蒸气和热水发电。

　　这种技术不利用温水资源，也不会和温泉等竞争，据认为日本国内可以利用的资源量达到380亿瓦以上，相当于近40座大型发电站。目前，熔岩发电的很多技术课题已经解决，利用现在的技术，已经可以将每千瓦时的成本降至9.0日元。

　　作为未来的构想，利用熔岩附近的高热进行熔岩发电也正在研究。虽然开发需要至少50年时间，但是潜在资源量达到60亿千瓦，如果实现的话，能够达到现在日本全部电力需求的将近3倍。

　　“将可再生能源作为第一产业”

　　时下，日本学者纷纷著书立说，就发展可再生能源献计献策。有的学者主张将发展可再生能源作为又一次促进经济增长的产业革命，大和综合研究所研究员河口真理子提出的“可再生能源第一产业论”非常引人注目。

　　河口真理子指出，由于东日本大地震和核电站事故，以及此后的计划停电和节电，日本人对能源的看法正在改变。

　　“以前，对很多人来说，电是大型水库、核电站、火力发电站等大规模基础设施提供的。如果个人设置太阳能电池，就可以自己提供电力，使发电更加贴近个人生活。”河口真理子指出，“有必要将可再生能源培育为第一产业。”

　　她认为，将可再生能源定义为第一产业，将有利于可再生能源的发展。例如，如果将能源也作为农产品，农机具厂家可以和混合动力车、电气拖拉机、联合收割机一起，向个体农户出售设置在田间小道的风车和设置在渠道旁的水车，向农业合作社出售太阳能发电和带风车的筒仓、利用生物质的干燥仓库、利用沼气的温室、利用地热的冷库等。

　　再如，畜产的粪尿处理造价很高，环境负荷也很高，如果制作成沼气，将有利于削减处理成本和增加电力收入。利用间伐的木材制造燃料粒，然后用于锅炉或者火炉，也能够节约化石燃料，削减二氧化碳排放，并且有利于山林的培育。

　　河口真理子提议，还可以将农业和可再生能源的生态观光业作为观光资源，还可以考虑销售带有绿色证书的农作物。

　　农村由于土地广阔，需求分散，建设输电网成本很高，如果电力在一定程度上实现自给，可以节约不少成本。特别是人口过少的山区，能够提高地区的自立能力，产生新的收入来源，从而给农村带来活力。同时有利于解决日本吃紧的两个课题，即提高日本很低的粮食自给率和能源自给率。

　　她指出，关于发展可再生能源，以前的讨论往往集中在提高电费上，实际上，通过多方面的利用方法和关注可再生能源的社会价值，能够使可再生能源的价值进一步放大。