日本首相岸田文雄在11月1日本國大選結束后的第二天便趕赴英國出席COP26世界領導人峰會并發表講話，重申了前首相菅義偉在4月22日由美國主辦的領導人氣候峰會上宣布的日本減排目標：到2030年溫室氣體排放量比2013年減少46%，并努力挑戰更高的50%，2050年實現碳中和。

 

日本要實現這一承諾目標，關鍵需要加大力量實現電力行業的減排。今年1月日本經濟產業省公布的《2050年碳中和綠色增長戰略》顯示，電力行業仍然較多地依靠傳統的燃煤燃氣發電，二氧化碳排放量占比為37%，居各行業之首，日本也因此在COP26會議期間被全球環保團體“氣候行動網絡”頒發“石化獎”。

 

為解決這一減排關鍵難題，按時兌現減排目標，日本政府10月22日公布的第6版《能源基本計劃》首次提出“最優先”發展可再生能源，提出到2030年可再生能源發電量的占比將達到36%~38%，大幅高于2018年公布的第5版計劃所提出的22%~24%的目標。2019年日本的可再生能源占比僅為18%，因此需要加倍的努力，方能兌現承諾的減排目標。

 

1.將太陽能作為可再生能源的“主力軍”。

 

可再生能源發電主要包括水能、風能和太陽能。

 

首先看水力發電，日本由于燃料資源匱乏，水力則成為其本土的主要發電資源。過去一個時期日本積極發展水電，1960年水電占比超過50%。后因進口石油價格低廉，轉而積極發展火電，加之上世紀70年代大力發展核電，遂水電占比逐年下降，至2009年僅占6%。要在已經廢棄的水電基礎上重振水電，恐非日本的明智之選。

 

另外，氣候變化引發的自然災害及其次生災害也是考量發展水電利弊的不可忽視的要素。例如，今年夏季巴西遭遇91年來最嚴重的旱災，給水電敲響了警鐘。

 

巴西可再生能源發電裝機總量居南美國家之首，其中水電占比76.8%。據報道，這場旱災導致巴西的水電站蓄水量嚴重不足，多座水電站無法足額發電，繼而引發電價攀升，迫使巴西政府采取提高燃氣等能源的價格、限電等措施。

 

巴西的這場旱災及其引發的水電危機再次繃緊了世界畏懼氣候變化的神經，使各國重新審視水力資源作為可再生能源發電的利弊，日本也或會從中有所汲取。

 

同樣受氣候變化捉弄的還有風能發電。風電是歐洲各國為實現減排目標發展可再生能源發電的重要選項之一，但是，今年夏季以來歐洲的風量減弱，使歐洲的風電遭受打擊。受“風災”影響今夏歐盟的風電總量比去年減少7%，其中西班牙是“重災區”。

 

西班牙被譽為“脫碳先進國家”，在其電能結構中，風電占據20%的較大比例。受此次“風災”影響，9月份的風電量比去年同期減少20%。由于受災減少的電力需要由只占30%的天然氣火電來彌補，所以引起了西班牙的天然氣價格和電價暴漲，9月份生活用電價格同比上漲35%。西班牙的“風災”及其次生災害的影響深度波及歐洲，一定程度助推了歐洲的能源危機。

 

一般認為太陽光同樣會受氣候變化的左右，冬季光照減少，太陽能光伏發電量隨之下降。例如，去年12月至今年1月日本曾一度供電緊張，其原因被指“光電量減少”。但是，日本經濟產業省的實證結果表明，太陽光(對光伏發電)的影響幾乎可以忽略不計，主要原因是枯水期導致水電量下降。因此，太陽能光伏發電受氣候變化的影響比我們想象的少得多。

 

鑒于以上巴西的水電和西班牙的風電以及日本的光電典型案例，日本的第6版《能源基本計劃》將36%~38%的可再生能源比例劃分為：太陽能14%~16%、風能5%、水能11%，這一配比不無道理。從這一比例可以看出，日本將太陽能確定為可再生能源的“主力軍”。

 

2.依靠科技力量提高太陽能光伏發電的能效。

 

據中國能源信息平臺的資料，截至2019年日本的太陽能光伏發電裝機達到6184萬千瓦，僅占當時可再生能源的7.2%，未來有很大的發展空間。但是，日本的太陽能光伏發電低能效以及由此產生的電價過高等問題，是阻礙太陽能光伏發電發展的瓶頸。

 

為解決這一瓶頸問題，日本政府于2009年11月就啟動了“太陽能發電富余電量收購制度”，并于2012年7月1日開始實行“固定電價收購政策”，以鼓勵企業和民間大力發展和使用包括太陽能在內的可再生能源發電。這些政策有效促進了可再生能源發電領域的投資，到2018年底，可再生能源發電裝機增長了4600萬千瓦，其中居民太陽能光電增長了583萬千瓦，非居民太陽能光電增長了3722萬千瓦。

 

為了降低太陽能光電的收購價格，日本政府從2017年開始對2兆以上容量的太陽能光伏發電實施競價機制。通過競價，中標價由2017年11月的17.2~21.0日元/千瓦時下降至2019年9月的10.5~13.99日元/千瓦時。

 

盡管日本官方、企業和民眾為發展太陽能光伏發電作出了一系列的努力，但是，其太陽能光伏發電的成本仍然較大幅度地高于美國、中國等國家。根據國際可再生能源機構(IRENA)的統計，日本的太陽能光伏發電的成本為1千瓦時/13.5日元，是中國(5日元)、美國(6.5日元)的2倍多，比法國和德國高出80%。

 

因此，改善日照條件，降成本、增能效就成為日本發展太陽能光電的關鍵問題。除擴大太陽能光伏發電的規模、增加其用地以外，更重要的是依靠科技力量不斷提高太陽能光伏發電的能效。為此，日本的科研機構和企業正在致力于研發進一步提高太陽能光伏發電能效的技術和裝置。

 

據日本學者藤和彥撰文介紹，東京大學先端科學技術研究中心岡田至崇教授的研究小組正在研發利用量子點理論完成光電轉換的“量子點太陽電池”。

 

據科技資料介紹，量子點太陽能電池是第三代太陽能光伏電池，也是最新、最尖端的太陽能電池之一，在普通太陽能電池之中引入納米技術與量子力學理論。與其他吸光材料相比，量子點具有獨特的優勢：量子尺寸效應。通過改變半導體量子點的大小，可以使太陽能電池吸收特定波長的光線，即小量子點吸收短波長的光，而大量子點吸收長波長的光，增大了吸收系數，提高了光電轉換效率。大量理論計算和實驗研究表明，量子點太陽能光伏電池在未來的太陽能轉換電能中顯示出巨大的發展前景。

 

另外，日本愛知縣一宮市的一家風投企業(MCC QUANTA)研發出一種裝置，安裝在現有的太陽能光伏板可提高其2倍的發電能效，并于10月下旬批量生產。

 

這一裝置也是通過應用量子現象，更多地提取太陽光照射在光伏板產生的電子，以提高光電轉換的能效。據稱，這一裝置如果被廣泛使用，“即使不增加用地也可增加2倍的發電量，還可降低一半的成本”。

 

COP26期間，與會領導人簽署了《格拉斯哥氣候公約》。公約要求各國加緊努力，逐步減少不使用技術控制二氧化碳排放的發電廠，倡導可再生能源發電，并呼吁結束低效的化石燃料補貼。

 

當今世界減碳、綠色、可再生已經成為潮流，在潮流的推動下，在目標的引導下，在政策的支持下，無論是日本，還是世界各國，都將有越來越多的資源源源不斷地涌入減碳、綠色、可再生領域，鼓勵、支持、推動更多的科研人員和企業研發出更多、更好、更高效的可再生能源產品，保護地球，造福人類。

 

 

(作者系大國策智庫高級研究員)