中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：[在這份“能源相關(guān)技術(shù)開發(fā)路線圖”中，宇宙太陽光發(fā)電系統(tǒng)格外引人關(guān)注。這是一種利用在宇宙空間中接收的太陽光發(fā)電，然后以無線方式傳回地球的電力系統(tǒng)]
2014年11月19日，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省召開“能源相關(guān)技術(shù)開發(fā)路線圖”草案審議會(huì)，涉及能源的生產(chǎn)、流通、消費(fèi)三大環(huán)節(jié)共36項(xiàng)技術(shù)課題，提出了2020年、2030年乃至2050年的開發(fā)目標(biāo)。此前，日本方面曾公布包括19個(gè)項(xiàng)目的路線圖草案，我們注意到，氫能的相關(guān)技術(shù)被單獨(dú)列出，新增的宇宙太陽光發(fā)電和核電等也十分引人注目。
能源自給唯有依靠技術(shù)革新
對資源匱乏的日本而言，能源領(lǐng)域居高不下的對外依存度長期以來如鯁在喉，制約著日本的發(fā)展。2012年，日本石油和天然氣的對外依存度分別達(dá)到99.6%和97.4%。面對如此嚴(yán)峻的形勢，日本在能源問題上一直保持著強(qiáng)烈的危機(jī)意識。在日本2003年、2007年、2010年、2014年的四次能源基本計(jì)劃以及2006年的新國家能源戰(zhàn)略中，提高能源自給率始終是日本能源戰(zhàn)略的重中之重。
1973年第一次石油危機(jī)的時(shí)候，日本的能源自給率為9.2％；到2010年，包括核能在內(nèi)的能源自給率達(dá)到19.9%。然而，2011年日本大地震及福島核泄漏事故之后，核電被迫大幅停產(chǎn)，對化石燃料的依存度隨之提高，能源自給率也隨之下降。2011年降至11.2％，2012年降至6.0％，在OECD34個(gè)成員國中居第33位，僅高于盧森堡（2.9％）。OECD各國的能源自給率平均為70%。電力對化石燃料的依存度從地震前的六成激增至九成。2011年，日本時(shí)隔31年之后首次出現(xiàn)貿(mào)易赤字，2012年擴(kuò)大至6.9萬億日元，2013年則達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的11.5萬億日元。這給日本的宏觀經(jīng)濟(jì)也帶來了巨大影響。
對日本而言，要想在根本上解決能源自給問題，只有通過技術(shù)革新徹底改變其能源結(jié)構(gòu)。同時(shí)，以新型綠色能源替代傳統(tǒng)化石能源也與日本長期貫徹的環(huán)保理念相契合。但眾所周知，可再生能源和新能源的開發(fā)，尤其是相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)步，需要相對較長的投資與研發(fā)周期，具有很大的不確定性和方方面面的限制。同時(shí)，隨著全球能源價(jià)格的整體下降，新能源的開發(fā)前景也蒙上了淡淡的陰影。在這樣的大背景下，日本仍然提出了目標(biāo)遠(yuǎn)大、方向明確的能源技術(shù)開發(fā)路線圖，足見其戰(zhàn)略決心、技術(shù)實(shí)力以及對于長期的運(yùn)籌帷幄。
開發(fā)“能量之源”
在這份“能源相關(guān)技術(shù)開發(fā)路線圖”中，宇宙太陽光發(fā)電系統(tǒng)格外引人關(guān)注。這是一種利用在宇宙空間中接收的太陽光發(fā)電，然后以無線方式傳回地球的電力系統(tǒng)。該技術(shù)能夠排除晝夜、氣候等影響，提供穩(wěn)定的電力供給，作為未來能源，在世界各國中已展開研究。其核心技術(shù)是微波無線輸電技術(shù)。長距離無線輸電所必需的精密方向控制技術(shù)、輸電效率的提高、送電部件的小型和輕型化等課題，都在該路線圖中被提及。以JAXA（日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)）為中心進(jìn)行地面實(shí)驗(yàn)的計(jì)劃已經(jīng)展開。未來，在21世紀(jì)20年代衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)（千瓦級至數(shù)百千瓦級）的基礎(chǔ)上，21世紀(jì)30年代將配備兆瓦級發(fā)電單元，2050年之前實(shí)現(xiàn)宇宙太陽光發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)用化。
早在2009年11月，日本政府已推出該系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)劃：在距離地球大約36000千米的軌道上建設(shè)總面積為4平方公里的太陽能板，在沒有天氣狀況影響的環(huán)境中持續(xù)產(chǎn)生電能。該計(jì)劃的第一步是在2015年左右將太陽能利用板發(fā)射到預(yù)定軌道上，2030年左右開始試運(yùn)行。在地球上，太陽能受制于太陽能板的低效率及高成本，發(fā)電效率并不理想。而在地球空間軌道上的太陽能板利用太陽能的效率將提高至少四倍。據(jù)估計(jì)，該系統(tǒng)將產(chǎn)生10億瓦電力，足以向東京30萬個(gè)家庭供電。
實(shí)際上，在宇宙太陽光發(fā)電領(lǐng)域，日本已經(jīng)有了30年的技術(shù)探索經(jīng)驗(yàn)：1983年的MINIX（MicrowaveIonosphereNonlinearInteractionExperiment，微波電離層非線性相關(guān)實(shí)驗(yàn)）火箭實(shí)驗(yàn)、1992年的MILAX（MIcrowaveLiftedAirplaneexperiment，微波升力飛行器實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)、1995年的山崎微波送電實(shí)驗(yàn)，2006年的超小型衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)、2008年的飛艇實(shí)驗(yàn)。到目前為止的實(shí)驗(yàn)中，微波頻率為2.45GHz左右。今后為了實(shí)現(xiàn)小型化，微波頻率將達(dá)到5.8GHz。
這份路線圖還特別提及了美國和中國在該領(lǐng)域的研究。美國于2011年開始由美國國家航空航天局（NASA）主導(dǎo)研究，此后私人企業(yè)加入，而美國海軍研究所（NRL）正在研發(fā)發(fā)送電一體化面板。我國以中國空間技術(shù)研究院為中心進(jìn)行該領(lǐng)域的研究，在國際研討會(huì)等場合已經(jīng)發(fā)表了部分相關(guān)研究成果。
重啟核電勢在必行
在新技術(shù)之外，日本重啟核電的決心也體現(xiàn)在這份路線圖中。
核電方面涉及五大難題，包括提高目前主流的輕水堆發(fā)電方式的安全性、發(fā)電站的安全廢爐、放射性廢物的處理、核燃料回收與降低核廢料危害、通過國際合作推進(jìn)第四代核電中的超高溫氣冷堆等技術(shù)的研發(fā)。提高核電安全性是這幾大難題的核心。
2011年3月，日本大地震和海嘯所引發(fā)的福島核泄漏事故直接導(dǎo)致了日本此后三年的“廢核”。為了彌補(bǔ)棄核所帶來的能源缺口，日本每年增加了400億美元用于購買額外的油氣。安倍政權(quán)上臺(tái)后，為應(yīng)對能源供給缺口而重啟核電馬上進(jìn)入了日本政府的議程。2014年7月，日本九州電力公司在鹿兒島的川內(nèi)核電站有兩個(gè)核反應(yīng)堆通過了日本核能安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)的嚴(yán)格審查，成為首個(gè)符合新安全標(biāo)準(zhǔn)的核電站，日本的核電重啟邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。
目前，在油價(jià)大幅下跌的情況下，日本油氣進(jìn)口的貿(mào)易赤字壓力驟減，全面重啟核電也似乎不再急迫。然而，從長期來看，這一基本能源戰(zhàn)略不會(huì)改變。1月23日，日本共同社報(bào)道，日本政府?dāng)M將2030年的電源構(gòu)成比例中核電比例的目標(biāo)定為15%~20%（大地震前的2010年度為28.6%）。1月30日，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省召開探討電源構(gòu)成的專家委員會(huì)首次會(huì)議，以核電比例15%~25%為方向展開討論。國際能源署（IEA）前署長田中伸男曾于2014年11月27日表示，核電在日本的能源消費(fèi)中起著非常重要的作用。雖然從感情上說，日本民眾仍不愿接受核電，但核電對日本的意義非比尋常，核電重啟勢在必行。
日本的石油進(jìn)口依賴度在99%以上，其中又有80%來自中東。地緣政治的不安定被日本政府視為能源安全的巨大威脅。因此，長期以來能源來源的多元化和自主化都是日本能源戰(zhàn)略的核心，而核電正是實(shí)現(xiàn)這一戰(zhàn)略至關(guān)重要的一環(huán)。而且，如果沒有核電，尋求其他的清潔能源、進(jìn)口更多的LNG和啟用氫能燃料等措施難以支撐日本的碳排放指標(biāo)。（2013年3月至2014年3月，因核電站關(guān)閉導(dǎo)致化石燃料消耗增加，日本的溫室氣體排放量達(dá)到歷史最高。1月30日召開的專家委員會(huì)會(huì)議將可再生能源的發(fā)電比例以20%為目標(biāo)展開討論，今年夏天在最終報(bào)告書中將確定今后20年削減溫室氣體的目標(biāo)。）
事實(shí)上，早在2004年11月，日本原子力產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（JAIF）就發(fā)布了《2050核電前景和路線圖》。該報(bào)告提出，2050年日本一次能源消費(fèi)中核電所占比例要達(dá)到33%（2000年為13%），發(fā)電量中的核電比例要達(dá)到60％（2000年為31%）。
日本對待核能的態(tài)度是十分復(fù)雜的。日本遭受了人類歷史上僅有的兩次原子彈打擊，二戰(zhàn)后反核情緒在日本民眾中非常強(qiáng)烈。然而日本政府和各大財(cái)團(tuán)則一直對核能十分感興趣。日本漫畫大師手冢治蟲于1951年創(chuàng)作的阿童木則使核能技術(shù)有了更多的人性化元素。半個(gè)多世紀(jì)以來，雖然始終有民眾的反對聲音，日本的核電事業(yè)卻不斷發(fā)展，直到2011年的福島事故?，F(xiàn)在，日本核能回歸軌道的形勢已日趨明朗。
節(jié)能減排再接再厲
另外值得我們特別注意的是日本對節(jié)能減排技術(shù)的重視。在這份路線圖中，有三分之一的項(xiàng)目涉及提高能源效率、減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)的技術(shù)。事實(shí)上，這也是日本長期以來發(fā)展戰(zhàn)略的延續(xù)。1973年第一次石油危機(jī)后，日本通過產(chǎn)業(yè)調(diào)整、節(jié)能政策等抑制能源消費(fèi)增長，2012年的能源消費(fèi)與1973年相比僅增長30%。而這期間，日本的實(shí)際GDP增長1.4倍。以換算為原油計(jì)，單位GDP能耗從1973年的133萬千升/萬億日元下降到2012年的72萬千升/萬億日元，減少了46%。（2012年，中國單位GDP能耗是世界平均水平的2.5倍、美國的3.3倍、日本的7倍）。
與此同時(shí)，節(jié)能并沒有影響生活水平，民生部門的能源消費(fèi)與GDP增長基本保持同步，而產(chǎn)業(yè)部門的能源消耗則減少了20%。日本取得這些成績與其在節(jié)能方面的技術(shù)發(fā)展密不可分，而這一優(yōu)良傳統(tǒng)仍將繼續(xù)保持。
