改善日照條件，降成本、增能效就成為日本發(fā)展太陽(yáng)能光電的關(guān)鍵問(wèn)題。除擴(kuò)大太陽(yáng)能光伏發(fā)電的規(guī)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(yáng)能光伏發(fā)電的能效。為此，日本的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)正在致力于研發(fā)進(jìn)一步提高太陽(yáng)能光伏發(fā)電能效的技術(shù)和裝置。

11月13日，《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》第26次締約方大會(huì)（COP26）在英國(guó)的格拉斯哥閉幕，大會(huì)就《巴黎協(xié)定》實(shí)施細(xì)則等核心問(wèn)題達(dá)成共識(shí)，標(biāo)志著世界各國(guó)踏上全面應(yīng)對(duì)氣候變化的新征程。

日本首相岸田文雄在11月1日本國(guó)大選結(jié)束后的第二天便趕赴英國(guó)出席COP26世界領(lǐng)導(dǎo)人峰會(huì)并發(fā)表講話，重申了前首相菅義偉在4月22日由美國(guó)主辦的領(lǐng)導(dǎo)人氣候峰會(huì)上宣布的日本減排目標(biāo)：到2030年溫室氣體排放量比2013年減少46%，并努力挑戰(zhàn)更高的50%，2050年實(shí)現(xiàn)碳中和。

日本要實(shí)現(xiàn)這一承諾目標(biāo)，關(guān)鍵需要加大力量實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)的減排。今年1月日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省公布的《2050年碳中和綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》顯示，電力行業(yè)仍然較多地依靠傳統(tǒng)的燃煤燃?xì)獍l(fā)電，二氧化碳排放量占比為37%，居各行業(yè)之首，日本也因此在COP26會(huì)議期間被全球環(huán)保團(tuán)體“氣候行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)”頒發(fā)“石化獎(jiǎng)”。

為解決這一減排關(guān)鍵難題，按時(shí)兌現(xiàn)減排目標(biāo)，日本政府10月22日公布的第6版《能源基本計(jì)劃》首次提出“最優(yōu)先”發(fā)展可再生能源，提出到2030年可再生能源發(fā)電量的占比將達(dá)到36%~38%，大幅高于2018年公布的第5版計(jì)劃所提出的22%~24%的目標(biāo)。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(xiàn)承諾的減排目標(biāo)。

1.將太陽(yáng)能作為可再生能源的“主力軍”。

可再生能源發(fā)電主要包括水能、風(fēng)能和太陽(yáng)能。

首先看水力發(fā)電，日本由于燃料資源匱乏，水力則成為其本土的主要發(fā)電資源。過(guò)去一個(gè)時(shí)期日本積極發(fā)展水電，1960年水電占比超過(guò)50%。后因進(jìn)口石油價(jià)格低廉，轉(zhuǎn)而積極發(fā)展火電，加之上世紀(jì)70年代大力發(fā)展核電，遂水電占比逐年下降，至2009年僅占6%。要在已經(jīng)廢棄的水電基礎(chǔ)上重振水電，恐非日本的明智之選。

另外，氣候變化引發(fā)的自然災(zāi)害及其次生災(zāi)害也是考量發(fā)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(lái)最嚴(yán)重的旱災(zāi)，給水電敲響了警鐘。

巴西可再生能源發(fā)電裝機(jī)總量居南美國(guó)家之首，其中水電占比76.8%。據(jù)報(bào)道，這場(chǎng)旱災(zāi)導(dǎo)致巴西的水電站蓄水量嚴(yán)重不足，多座水電站無(wú)法足額發(fā)電，繼而引發(fā)電價(jià)攀升，迫使巴西政府采取提高燃?xì)獾饶茉吹膬r(jià)格、限電等措施。

巴西的這場(chǎng)旱災(zāi)及其引發(fā)的水電危機(jī)再次繃緊了世界畏懼氣候變化的神經(jīng)，使各國(guó)重新審視水力資源作為可再生能源發(fā)電的利弊，日本也或會(huì)從中有所汲取。

同樣受氣候變化捉弄的還有風(fēng)能發(fā)電。風(fēng)電是歐洲各國(guó)為實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)發(fā)展可再生能源發(fā)電的重要選項(xiàng)之一，但是，今年夏季以來(lái)歐洲的風(fēng)量減弱，使歐洲的風(fēng)電遭受打擊。受“風(fēng)災(zāi)”影響今夏歐盟的風(fēng)電總量比去年減少7%，其中西班牙是“重災(zāi)區(qū)”。

西班牙被譽(yù)為“脫碳先進(jìn)國(guó)家”，在其電能結(jié)構(gòu)中，風(fēng)電占據(jù)20%的較大比例。受此次“風(fēng)災(zāi)”影響，9月份的風(fēng)電量比去年同期減少20%。由于受災(zāi)減少的電力需要由只占30%的天然氣火電來(lái)彌補(bǔ)，所以引起了西班牙的天然氣價(jià)格和電價(jià)暴漲，9月份生活用電價(jià)格同比上漲35%。西班牙的“風(fēng)災(zāi)”及其次生災(zāi)害的影響深度波及歐洲，一定程度助推了歐洲的能源危機(jī)。

一般認(rèn)為太陽(yáng)光同樣會(huì)受氣候變化的左右，冬季光照減少，太陽(yáng)能光伏發(fā)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(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的實(shí)證結(jié)果表明，太陽(yáng)光（對(duì)光伏發(fā)電）的影響幾乎可以忽略不計(jì)，主要原因是枯水期導(dǎo)致水電量下降。因此，太陽(yáng)能光伏發(fā)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(fēng)電以及日本的光電典型案例，日本的第6版《能源基本計(jì)劃》將36%~38%的可再生能源比例劃分為：太陽(yáng)能14%~16%、風(fēng)能5%、水能11%，這一配比不無(wú)道理。從這一比例可以看出，日本將太陽(yáng)能確定為可再生能源的“主力軍”。

2.依靠科技力量提高太陽(yáng)能光伏發(fā)電的能效。

據(jù)中國(guó)能源信息平臺(tái)的資料，截至2019年日本的太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝機(jī)達(dá)到6184萬(wàn)千瓦，僅占當(dāng)時(shí)可再生能源的7.2%，未來(lái)有很大的發(fā)展空間。但是，日本的太陽(yáng)能光伏發(fā)電低能效以及由此產(chǎn)生的電價(jià)過(guò)高等問(wèn)題，是阻礙太陽(yáng)能光伏發(fā)電發(fā)展的瓶頸。

為解決這一瓶頸問(wèn)題，日本政府于2009年11月就啟動(dòng)了“太陽(yáng)能發(fā)電富余電量收購(gòu)制度”，并于2012年7月1日開(kāi)始實(shí)行“固定電價(jià)收購(gòu)政策”，以鼓勵(lì)企業(yè)和民間大力發(fā)展和使用包括太陽(yáng)能在內(nèi)的可再生能源發(fā)電。這些政策有效促進(jìn)了可再生能源發(fā)電領(lǐng)域的投資，到2018年底，可再生能源發(fā)電裝機(jī)增長(zhǎng)了4600萬(wàn)千瓦，其中居民太陽(yáng)能光電增長(zhǎng)了583萬(wàn)千瓦，非居民太陽(yáng)能光電增長(zhǎng)了3722萬(wàn)千瓦。

為了降低太陽(yáng)能光電的收購(gòu)價(jià)格，日本政府從2017年開(kāi)始對(duì)2兆以上容量的太陽(yáng)能光伏發(fā)電實(shí)施競(jìng)價(jià)機(jī)制。通過(guò)競(jìng)價(jià)，中標(biāo)價(jià)由2017年11月的17.2~21.0日元/千瓦時(shí)下降至2019年9月的10.5~13.99日元/千瓦時(shí)。

盡管日本官方、企業(yè)和民眾為發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電作出了一系列的努力，但是，其太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本仍然較大幅度地高于美國(guó)、中國(guó)等國(guó)家。根據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）的統(tǒng)計(jì)，日本的太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本為1千瓦時(shí)/13.5日元，是中國(guó)（5日元）、美國(guó)（6.5日元）的2倍多，比法國(guó)和德國(guó)高出80%。

因此，改善日照條件，降成本、增能效就成為日本發(fā)展太陽(yáng)能光電的關(guān)鍵問(wèn)題。除擴(kuò)大太陽(yáng)能光伏發(fā)電的規(guī)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(yáng)能光伏發(fā)電的能效。為此，日本的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)正在致力于研發(fā)進(jìn)一步提高太陽(yáng)能光伏發(fā)電能效的技術(shù)和裝置。

據(jù)日本學(xué)者藤和彥撰文介紹，東京大學(xué)先端科學(xué)技術(shù)研究中心岡田至崇教授的研究小組正在研發(fā)利用量子點(diǎn)理論完成光電轉(zhuǎn)換的“量子點(diǎn)太陽(yáng)電池”。

據(jù)科技資料介紹，量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池是第三代太陽(yáng)能光伏電池，也是最新、最尖端的太陽(yáng)能電池之一，在普通太陽(yáng)能電池之中引入納米技術(shù)與量子力學(xué)理論。與其他吸光材料相比，量子點(diǎn)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：量子尺寸效應(yīng)。通過(guò)改變半導(dǎo)體量子點(diǎn)的大小，可以使太陽(yáng)能電池吸收特定波長(zhǎng)的光線，即小量子點(diǎn)吸收短波長(zhǎng)的光，而大量子點(diǎn)吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)的光，增大了吸收系數(shù)，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。大量理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究表明，量子點(diǎn)太陽(yáng)能光伏電池在未來(lái)的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換電能中顯示出巨大的發(fā)展前景。

另外，日本愛(ài)知縣一宮市的一家風(fēng)投企業(yè)（MCC QUANTA）研發(fā)出一種裝置，安裝在現(xiàn)有的太陽(yáng)能光伏板可提高其2倍的發(fā)電能效，并于10月下旬批量生產(chǎn)。

這一裝置也是通過(guò)應(yīng)用量子現(xiàn)象，更多地提取太陽(yáng)光照射在光伏板產(chǎn)生的電子，以提高光電轉(zhuǎn)換的能效。據(jù)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(fā)電量，還可降低一半的成本”。

COP26期間，與會(huì)領(lǐng)導(dǎo)人簽署了《格拉斯哥氣候公約》。公約要求各國(guó)加緊努力，逐步減少不使用技術(shù)控制二氧化碳排放的發(fā)電廠，倡導(dǎo)可再生能源發(fā)電，并呼吁結(jié)束低效的化石燃料補(bǔ)貼。

當(dāng)今世界減碳、綠色、可再生已經(jīng)成為潮流，在潮流的推動(dòng)下，在目標(biāo)的引導(dǎo)下，在政策的支持下，無(wú)論是日本，還是世界各國(guó)，都將有越來(lái)越多的資源源源不斷地涌入減碳、綠色、可再生領(lǐng)域，鼓勵(lì)、支持、推動(dòng)更多的科研人員和企業(yè)研發(fā)出更多、更好、更高效的可再生能源產(chǎn)品，保護(hù)地球，造福人類。

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