【日本海洋能源开发】（1）“海明”和“巨鲸”引领全球技术开发

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前几篇文章介绍了全球海洋能源开发的具体情况。自本文起为读者介绍日本的相关状况。首先，回顾日本领先世界进行技术开发的历程，介绍在波力发电再度被寄予厚望的背景下，日本进行的主要波力发电实证业务。

发电量相当于42座核电机组

资料1是2010年日本独立行政法人新能源产业技术综合开发机构（NEDO）估算的、最大限度利用海洋能源时的发电量。潮流和海流的发电量相当于3座核电机组，波力方面从现在的技术水平来看，具备3座核电机组的发电量，如果将来技术发展，可实现与14座核电机组相当的发电量。海洋温度差发电方面，利用现有技术可实现8座核电机组的发电量，随着技术的发展，可实现25座核电机组的发电量。

资料1. 最大限度利用海洋能源的发电量（按种类） 注：以每座核电机组发电量100万千瓦、设备利用率70％为前提进行换算。 出处：根据NEDO“掌握海洋能源潜力相关业务（2010年）”制作而成。

从合计值来看，如果拥有相当水平的技术，便可开发相当于42座核电机组的发电量。从图中可以看出，潮流及海流基本可利用现有技术，实现实用化已为期不远。波力和温度差发电潜力较大，随着研究开发成果的进步，会进一步扩大。

日本环境省于2012年9月公布了在2030年之前使可再生能源发电比例占3成时的目标値。该值是以技术开发加速为前提估算得出的。海上风力为800万千瓦，波力及潮流为150万千瓦。

资料2将上文所述的NEDO估算数値按各个电力公司的辖区进行了分配。拥有辽阔海域的东京、九州及冲绳潜力较大，波力在东北地区具备较大潜力。海流方面，北海道、北陆及中部地区潜力较大。潮流受场所限制，从北往南津轻、伊豆、纪伊、室户、足摺、吐噶喇、奄美及冲绳有较大潜力。

资料2. 最大限度利用海洋能源的发电量（按地区）单位：亿千瓦时 出处：根据NEDO“掌握海洋能源潜力相关业务（2010年）”制作而成。

关于海洋能源发电成本，根据NEDO估算的目标値（发展蓝图），到2020年将不逊色于太阳能发电。波力发电在2015年之前可达到1千瓦时40日元，2020年降到20日元，2030年降到5～10日元。温度差发电则分别为40～60日元、15～25日元以及8～13日元。

引领全球的波力开发

日本四周环海，海运及造船业兴盛，过去曾在海洋能源开发领域位居世界之首。于1919年就实施了首项波力发电实验。近代波力发电的历史可追溯至被誉为波力发电之父的、已故益田善雄于1940年代进行的研究。他发明了具备波力发电功能的航线标识浮标，1965年被日本海上保安厅采用。虽然型体很小，最大输出功率仅为30～60瓦，却是最先投入实用的浮体式振荡水柱型装置。

其后，在山形县酒田港及千叶县九十九里町片贝实施了利用防波堤等的定置式波力发电试验。随后又进行了具有更大潜力的、设置于海上的浮体式实验。

全球关注的“海明”和“巨鲸”（Mighty Whale）

日本海洋科学技术中心（现为日本海洋研究开发机构）与国际能源署（IEA）共同研制了浮体式波力发电装置“海明”，从1983年到1987年在山形县鹤冈市由良海域实施了实证试验。该装置为长80米、宽12米的船型浮体，配备13个无底空气室。年发电量为190兆瓦，成功实现了为陆地供电。

在开发出“海明”约10年后的1998年8月，海洋科学技术中心开始研究海上浮体式波力发电装置“巨鲸”（资料3）。该装置长为50米、宽为30米、高为12米，拴置在三重县南势町（现在的南伊势町）的五所湾海域。 

资料3.“巨鲸” 出处：独立行政法人日本海洋研究开发机构

该装置吸入海水的情形就像吞食小鱼的鲸鱼一样，设置有多个空气室，利用振荡水柱（OWC: Oscillating Water Column）原理进行发电。共配备了3台波力发电装置，其中2台为额定功率30千瓦的装置，1台为根据波浪的大小，转换10千瓦和50千瓦输出的装置。

采用直角排列空气室的“终结器型”设计，在全球首次使用了利用双向空气流动朝同一个方向旋转的“韦尔斯水轮机”等，使用了当时具有划时代意义的技术，实现了约为海明5倍的能源转换效率。可承受50年一遇的巨浪的6条栓链系统也受到热议，甚至有意见认为，振荡水柱式技术已经基本确立。“巨鲸”从1998年8月到2000年12月，共运转了701天，实验于2002年3月结束。

不过，在那之后，日本就停止了提供相关开发预算。

在日本的技术开发处于停滞状态期间，作为全球变暖对策，促进利用可再生能源受到大力提倡，以欧洲为中心，海洋能源开发取得了进展。海洋能源不再是遥远未来的技术，开始具备现实意味。海上风力发电实现商业化，随着海上油气田日渐枯竭而开始转用其相关技术等，在这些背景下，海洋能源技术开发得到迅速推进，相关基础设施也在建设完善。

从波力发电来看，已从80千瓦左右的试验设备提升到800～1000千瓦的商业规模实证设备，规模扩大到10倍。海洋中蕴藏的巨大能源潜力有着非常大的吸引力。

这样下去，相关技术领域就会被欧洲等的企业席卷，日本自然而然产生了危机感。一些日本企业开始在领先一步的海外采取具体行动。

三菱重工业公司已开始在英国等地参与海上风力发电业务，并在建设研究开发基地。丸红公司及三菱商事公司向海上风力发电相关业务进行了投资。川崎重工业公司为了开展潮流发电实证业务，签订了租赁苏格兰欧洲海洋能源中心（EMEC:European Marine Energy Centre）设施的合同。（日经能源环境网 供稿）