2013年03月08日15:42 來源：人民網(wǎng)-財經(jīng)頻道
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開發(fā)潮汐能、潮流及海流等海洋能源的實證實驗將從2013年陸續(xù)展開。對于擁有廣闊海域的日本而言，海洋能源作為可再生能源的“王牌”而備受期待。
可以稱作可再生能源“第二步措施”、“第三步措施”的技術(shù)開發(fā)在取得進展。那就是使用潮汐能及潮流等海洋能源進行發(fā)電。
2013年，日本陸續(xù)開始實施旨在實現(xiàn)實用化的實證項目。為了潮汐能、潮流及海流發(fā)電等的研究開發(fā)，政府于2012年度劃撥了21億日元預(yù)算，2013年度劃撥38億日元。起主導(dǎo)作用的，是由首相直接領(lǐng)導(dǎo)的綜合海洋政策本部。2012年5月公布的《關(guān)于促進利用海洋再生能源的今后工作方針》指出，在海上風(fēng)力等之外，還要建立完善相關(guān)環(huán)境，使潮汐能、潮流及海流等海洋能源“也成為日本能源供應(yīng)源之一”。
日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）的“海洋能源技術(shù)研究開發(fā)” 正以從2011年度到2015年度的五年計劃，推進研究開發(fā)利用潮汐能、潮流及海流等海洋能源進行發(fā)電。2012年度結(jié)束了可行性調(diào)查，計劃從2013年度開始，在實際海域進行實證實驗。
目前的目標(biāo)是，在2015年度使發(fā)電成本降到1千瓦時40日元以下，力爭在2020年降至20日元以下。據(jù)日本政府估算，2010年的百萬瓦級太陽能發(fā)電成本為30.1到45.8日元。如果能夠低于40日元，便可成為可再生能源固定價格收購制度（FIT）的對象電源。日本環(huán)境省提出的目標(biāo)是，在2030年之前，采用100萬到150萬千瓦海洋能源發(fā)電，這相當(dāng)于1座核電機組。
潮汐能可相當(dāng)于5座核電機組
NEDO的調(diào)查結(jié)果顯示，日本的潮汐能能源約為2億千瓦。即便是目前的技術(shù)水平，也能夠利用其中539萬千瓦，大約相當(dāng)于5座核電機組所發(fā)的電力。
三井造船公司正在與開發(fā)潮汐能發(fā)電裝置的美國海洋發(fā)電科技公司（Ocean Power Technologies，OPT）合作，共同開發(fā)使用隨著海浪上下浮動的浮子進行發(fā)電的裝置。方法是，將用線纜固定于海底的浮子與隨海浪上下浮動的浮子之間的動能差作為能源提取出來。三井造船目前正在研發(fā)人工制造海浪的造波裝置，將應(yīng)用這一造波及消波技術(shù)。
實驗中，利用大小相當(dāng)于實際設(shè)備16分之1的裝置，實現(xiàn)了26％的能源轉(zhuǎn)換效率。三井造船業(yè)務(wù)開發(fā)本部副本部長大橋弘隆預(yù)測稱：“通過減少機械部分的能量損失，同時追加可增大上下浮動幅度的機構(gòu)，能夠使發(fā)電效率達(dá)到35%到45％�！監(jiān)PT制造的浮子重量為245噸，利用3根纜繩固定在海底，將對之進行改進，通過把重量削減至164噸，并采用1根線纜固定，以圖削減成本。
目前的目標(biāo)是，在2015年度內(nèi)開發(fā)出經(jīng)過改良的、輸出為80千瓦的浮子。希望將1千瓦的發(fā)電成本控制在30日元左右。計劃在伊豆群島的神津島周圍進行實證實驗，目前正在與東京都政府及當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)方面進行協(xié)商。
應(yīng)用波浪計及防波堤
日立造船公司正在與神戶大學(xué)設(shè)立的風(fēng)險企業(yè)Jairo Dynamics公司共同進行研發(fā)，力爭使采用“陀螺方式”的潮汐能發(fā)電裝置實現(xiàn)實用化。具體方法是，使圓盤狀物體（陀螺）在浮于海中的裝置內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將隨著海浪運動而產(chǎn)生的傾斜轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，以之轉(zhuǎn)動發(fā)電機。這本來是為向波浪計及海嘯測量儀供電而進行研發(fā)的技術(shù)，不過現(xiàn)在認(rèn)為還可應(yīng)用于發(fā)電系統(tǒng)。由于陀螺不與海水接觸，因此其優(yōu)點在于可減少機械性損傷。另一方面，旋轉(zhuǎn)圓盤需要使用電力。
實驗水平方面，目前已經(jīng)實現(xiàn)最大45千瓦的輸出功率。今后的實證實驗力爭實現(xiàn)100千瓦的輸出，以及25％的設(shè)備利用率。計劃將來建立設(shè)置多臺100千瓦級發(fā)電裝置的兆瓦級發(fā)電場。
預(yù)定在靜岡縣石廊崎進行實證實驗，目前正在與當(dāng)?shù)啬弦炼節(jié)O業(yè)合作社商討設(shè)置發(fā)電系統(tǒng)的場所等。日立造船機械及基礎(chǔ)設(shè)施本部鋼結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)組海洋項目部部長松下泰弘說：“我們希望通過將所發(fā)電力供應(yīng)給當(dāng)?shù)厝耍瑢⒀b置維護業(yè)務(wù)委托給漁業(yè)合作社等，建立將利益返還給當(dāng)?shù)氐捏w制�！�
三菱重工的子公司、從事防波堤設(shè)計及開發(fā)業(yè)務(wù)的三菱重工鋼結(jié)構(gòu)工程公司正在開發(fā)充分利用防波堤的發(fā)電系統(tǒng)。其原理是：首先，在防波堤面海一側(cè)設(shè)置中空結(jié)構(gòu)物，海浪進入結(jié)構(gòu)物，其內(nèi)部空氣便會被壓縮，從較小的氣孔中排出，海浪后退時則相反，這樣利用空氣的進出所產(chǎn)生的能量旋轉(zhuǎn)渦輪機進行發(fā)電。從1987年到1999年，原日本運輸�。ìF(xiàn)國土交通�。⿲υ摲绞竭M行了實證實驗，結(jié)果得知1千瓦的發(fā)電成本在100日元以上，因此未能實現(xiàn)實用化。
于是三菱重工鋼結(jié)構(gòu)工程公司改進結(jié)構(gòu)物的形狀，提高了發(fā)電效率。通過在海浪進入部分設(shè)置“分割墻“（Projecting Wall），提高了能源轉(zhuǎn)換效率。并且還通過采用高效渦輪機，獲得了相當(dāng)于原先2倍以上的發(fā)電量。
據(jù)估算，要實現(xiàn)1千瓦40日元的發(fā)電單價，需要將發(fā)電裝置的成本控制在4億日元以內(nèi)。橋梁事業(yè)本部技術(shù)統(tǒng)管部技術(shù)組部長代理木原一禎稱：“由于無需將裝置設(shè)置于海上，因此與其他方式相比，設(shè)置及維護成本較低，這是其優(yōu)點所在。”
將船舶技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電裝置
潮汐能發(fā)電是利用海浪的運動進行發(fā)電，而利用漲潮退潮形成的“潮流”，以及黑潮等“海流”的發(fā)電技術(shù)開發(fā)也在取得進展。
川崎重工業(yè)公司從2010年開始，在開發(fā)利用潮流的發(fā)電裝置。潮汐能發(fā)電的發(fā)電量會受到風(fēng)力的影響，但潮流的特點是，不易受到氣候和天氣的影響，發(fā)電量較為穩(wěn)定。
具體方法是，在水深50米的海中設(shè)置葉片直徑為18米的發(fā)電裝置，利用潮流旋轉(zhuǎn)螺槳。就像在海中設(shè)置風(fēng)力發(fā)電裝置一樣。配合隨著漲退潮而變化的海流方向改變螺槳方向。該機構(gòu)采用了用于控制船舶姿勢的回旋式螺槳技術(shù)。川崎重工策劃本部新事業(yè)策劃部新事業(yè)策劃課長平松秀基說：“在防腐蝕及防止海洋生物附著的表面加工方面，也可充分利用造船技術(shù)�！痹摴玖幵�2014年度制造出1000千瓦的發(fā)電裝置。
風(fēng)險企業(yè)NOVA ENERGY公司也在力爭實現(xiàn)潮流發(fā)電的商業(yè)化。開發(fā)出了利用水流旋轉(zhuǎn)發(fā)電的魚形發(fā)電機“金槍魚渦輪機”。其構(gòu)想是，在固定于海底、高120米的浮體上，安裝4臺長25米、直徑為17米的金槍魚渦輪機，總計產(chǎn)生2000千瓦的電力。預(yù)定于2013年2月開始在德島縣小鳴門海峽，利用10到20千瓦的發(fā)電機進行實證實驗。鈴木清美社長說：“要制造出2000千瓦的裝置，需要約15億日元的資金。我們希望能在造船公司的協(xié)助下實現(xiàn)這一構(gòu)想�！�
成為替代核電的基礎(chǔ)電源
IHI公司、東芝公司、東京大學(xué)及三井物產(chǎn)戰(zhàn)略研究所組成的研究小組計劃利用流經(jīng)日本沿岸的黑潮進行發(fā)電。方法是將旋轉(zhuǎn)螺槳的發(fā)電裝置固定于海底，就像是在海中放螺槳風(fēng)箏。黑潮整年流勢較為穩(wěn)定，有望實現(xiàn)70％以上的設(shè)備利用率，這是該方法的優(yōu)點所在。
不過，該技術(shù)在全球尚無開發(fā)前例，需要開發(fā)在水深500米到1000米處進行設(shè)置、固定及維護等方面的技術(shù)。力爭在2020年，以每套12億日元的成本制造輸出為2000千瓦的發(fā)電裝置。IHI船舶海洋技術(shù)開發(fā)部主任研究員長屋茂樹充滿期待地表示：“由于有望實現(xiàn)穩(wěn)定輸出，因此如果得以實現(xiàn)，就可用作替代核電的基礎(chǔ)電源�！�
日本綜合海洋政策本部于2012年5月制定了2013年度內(nèi)在國內(nèi)選定實證海域的方針。計劃在海中設(shè)置電力及通信電纜，構(gòu)建易于在海上及海中進行實驗的環(huán)境。日本今后將舉全國之力對利用海洋能源發(fā)電發(fā)起挑戰(zhàn)。（日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）
