值得關(guān)注的日本節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新目標(biāo)和技術(shù)路線

　　日本政府2007年提出2050年前全球溫室氣體減排50%的“美麗星球50（涼爽地球50）”構(gòu)想。經(jīng)產(chǎn)省于2008年3月5日公布《涼爽地球能源技術(shù)創(chuàng)新規(guī)劃》，提出支持該構(gòu)想實(shí)現(xiàn)的技術(shù)創(chuàng)新目標(biāo)和技術(shù)路線。
　　
　　一、重點(diǎn)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新
　　
　　《涼爽地球能源技術(shù)創(chuàng)新規(guī)劃》確定國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)的21項(xiàng)能源創(chuàng)新技術(shù)，這些技術(shù)是2030年前后能夠?qū)嶋H應(yīng)用及普及，對(duì)2050年世界大幅減排將做出較大貢獻(xiàn)的技術(shù)，是通過(guò)新原理、新材料、新制造流程及關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)化﹑實(shí)用化可實(shí)現(xiàn)技術(shù)性能跨越性提高，成本大幅降低及普及度大幅提高的技術(shù)，也是日本領(lǐng)先世界的技術(shù)。
　?。ㄒ唬┌l(fā)電輸電部門
　　1、高效率煤炭火力發(fā)電
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。在超超臨界發(fā)電領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)700°級(jí)的A—USC技術(shù)，發(fā)電效率2015年達(dá)到46%，2020年達(dá)到48%。在煤炭氣化復(fù)合發(fā)電領(lǐng)域，2010年左右發(fā)電效率力爭(zhēng)達(dá)46%，2015年達(dá)48%。開(kāi)發(fā)1700°級(jí)的發(fā)電機(jī)，2025年發(fā)電效率達(dá)50%，2030年以后發(fā)電效率達(dá)57%。在煤炭氣化燃料電池復(fù)合發(fā)電領(lǐng)域，2025年發(fā)電效率達(dá)55%，遠(yuǎn)期達(dá)65%。
　　開(kāi)發(fā)普及舉措。實(shí)施CCS（碳捕捉及封存技術(shù))大型實(shí)證試驗(yàn)，強(qiáng)化材料和觸媒等相關(guān)基礎(chǔ)研究。
　　技術(shù)效果。發(fā)電效率如提高到57%，二氧化碳排放量將減少3成，發(fā)電效率如提高到65%，排放將減少4成。如果發(fā)電技術(shù)和CCS（碳捕捉及封存技術(shù))組合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)零排放成為可能。
　　2、碳捕捉及封存技術(shù)（CCS）
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。一是開(kāi)發(fā)分離膜等技術(shù)，到2015年左右將二氧化碳的分離和回收成本由目前的4200日元/噸降低到2000日元/噸，21世紀(jì)20年代降低到1000日元/噸。二是推進(jìn)二氧化碳的動(dòng)向預(yù)測(cè)技術(shù)，盡早實(shí)施大規(guī)模的實(shí)證分析，2020年實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
　　技術(shù)效果。該技術(shù)應(yīng)用于煤炭火力發(fā)電等，可實(shí)現(xiàn)零排放。
　　開(kāi)發(fā)普及舉措。該技術(shù)需在CSLF（碳封存領(lǐng)導(dǎo)人論壇），APP（亞太清潔發(fā)展與氣候伙伴計(jì)劃）等國(guó)際框架下，加強(qiáng)國(guó)際合作，通過(guò)在國(guó)外參與大型項(xiàng)目積累知識(shí)和技術(shù)，推進(jìn)其實(shí)證化發(fā)展。在國(guó)際合作框架下，繼續(xù)探討有利于技術(shù)引進(jìn)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)、法律法規(guī)建設(shè)和社會(huì)承受性等相關(guān)研究。
　　3、太陽(yáng)能發(fā)電
　　以結(jié)晶硅為核心的第一代太陽(yáng)能電池技術(shù)(硅太陽(yáng)能電池)已實(shí)用化，課題是需進(jìn)一步提高效率、降低成本。
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。開(kāi)發(fā)第二代超薄型硅太陽(yáng)能電池、超高效薄膜太陽(yáng)能電池、有機(jī)薄膜、色素增感型等有機(jī)太陽(yáng)能電池等，2030年發(fā)電成本降到7日元/度，發(fā)電效率達(dá)40%。
　　技術(shù)效果。二氧化碳排放為零。
　　開(kāi)發(fā)普及舉措。引入優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)官民一體研發(fā)，改進(jìn)蓄電技術(shù)和系統(tǒng)控制技術(shù)，使太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的電力輸出穩(wěn)定化，并進(jìn)行實(shí)證試驗(yàn)，取得成效后投入市場(chǎng)。
　　4、高效天然氣火力發(fā)電
　　1500°C級(jí)的天然氣發(fā)電機(jī)已實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，發(fā)電效率達(dá)52%，處世界領(lǐng)先水平。
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。2015年左右，發(fā)電效率力爭(zhēng)達(dá)56%，2025年左右與燃料電池技術(shù)結(jié)合，發(fā)電效率力爭(zhēng)達(dá)60%。
　　技術(shù)效果。發(fā)電效率從目前的52%提高到56%時(shí)，二氧化碳排放可減少7%，發(fā)電效率提高到60%時(shí)，排放可降低10%。技術(shù)上看，和碳捕捉及封存技術(shù)（CCS）結(jié)合應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)零排放。
　　5、核電
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。開(kāi)發(fā)下一代輕水堆技術(shù)，在現(xiàn)有核電設(shè)施大規(guī)模更新?lián)Q代的高峰期——2030年左右以新型下一代輕水堆替換現(xiàn)有反應(yīng)堆。在2025年左右建成快中子增殖堆及核燃料循環(huán)利用設(shè)施，2050年前實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)。推進(jìn)中小型反應(yīng)堆相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。
　　技術(shù)效果。二氧化碳排放為零。
　　6、超導(dǎo)高效輸電
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。2020年后實(shí)現(xiàn)釔(Yttrium)類超導(dǎo)電纜的實(shí)際應(yīng)用。
　　技術(shù)效果。能將5%輸電損耗再降低1/3。
　?。ǘ┻\(yùn)輸部門
　　1、并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）和電力汽車（EV）
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。2015年左右電池容量提高為目前的1.5倍，成本降為目前的1/7，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）、電力汽車（EV）的實(shí)用化。
　　2030年左右電池容量提高為目前的7倍，成本降為目前的1/40，成本與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車持平，行駛距離達(dá)500公里。
　　技術(shù)效果。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）的二氧化碳排放量是燃油汽車的1/2至1/3，電力汽車（EV）的排放量為燃油汽車的1/4。
　　開(kāi)發(fā)普及舉措。推進(jìn)稀土替代材料的基礎(chǔ)研發(fā)，探討標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化，在技術(shù)取得進(jìn)展的同時(shí)，需研究充電站等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)問(wèn)題。
　　2、燃料電池汽車
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。2010年、2020年燃料電池汽車價(jià)格分別降為汽油車的3—5倍和1.2倍，行駛距離分別達(dá)到400公里和800公里。
　　技術(shù)效果。燃料電池車的二氧化碳排放量可降低到汽油車的1/3。
　　3、生物質(zhì)能源從燃料向運(yùn)輸用替代能源轉(zhuǎn)變
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。2015年以稻稈、砍伐剩余林木等為原料制造的植物乙醇的生產(chǎn)成本降為100日元/升，以大規(guī)模種植作物為原料的植物乙醇生產(chǎn)成本降為40日元/升。
　　技術(shù)效果。生物質(zhì)能源在京都議定書(shū)上被視為減排的核心手段。
　　4、高速道路交通系統(tǒng)
　　智能交通系統(tǒng)（ITS）是利用最尖端的新系統(tǒng)、新技術(shù)將人、車、路連為一體，解決道路交通問(wèn)題，適應(yīng)高度信息化社會(huì)和新型汽車社會(huì)的交通系統(tǒng)。
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。2012年采用電子測(cè)定器監(jiān)測(cè)交通信息的信號(hào)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，盡快著手與經(jīng)濟(jì)駕駛相關(guān)的信號(hào)控制技術(shù)的研究，在21世紀(jì)20年代逐漸實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
　　技術(shù)效果。利用智能交通系統(tǒng)（ITS）1臺(tái)車每行駛1公里可減排二氧化碳25%以上。
　?。ㄈ┊a(chǎn)業(yè)部門
　　1、新煉鐵流程
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。研發(fā)能高效分離煉鋼高爐氣體中二氧化碳的吸收液，將制造焦碳時(shí)發(fā)生的伴生氣體——?dú)錃庥糜谶€原鐵礦石，形成低碳化生產(chǎn)流程。2030—2050年實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。
　　技術(shù)效果。如能實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)共用，煉鐵流程創(chuàng)新可消減3成二氧化碳排放。
　　技術(shù)開(kāi)發(fā)及普及措施。積極參加國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)（IISI）、歐盟（EU）的共同項(xiàng)目，在掌握歐洲先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，探討在基礎(chǔ)領(lǐng)域共同研究的可能性。
　　2、玻璃制造流程
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。運(yùn)用等離子等技術(shù)，開(kāi)發(fā)可瞬間熔解玻璃原料的工藝，使玻璃熔解工程控制在半日以下，形成新的生產(chǎn)流程，在2015年左右在小型爐中使用，2030年前在大型爐中使用。
　　技術(shù)效果。利用等離子技術(shù)熔解玻璃可節(jié)能1/3。
　?。ㄋ模┟裆块T
　　1、節(jié)能住宅、賓館
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。應(yīng)用高強(qiáng)度（壓縮）絕熱陶瓷粒子技術(shù)、陶瓷聚合物復(fù)合化技術(shù)等，開(kāi)發(fā)傳導(dǎo)率為0.002W/M·K、熱貫流率為0.3W/M2·K的超絕熱絕緣材料、熱傳導(dǎo)率為0.003W/M·K、熱貫流率為0.4W/M2·K的超斷熱窗材料，2015年左右實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
　　技術(shù)效果。高絕熱、隔熱化等技術(shù)應(yīng)用可使空調(diào)用能源削減1/2。
　　2、下一代高效照明
　　技術(shù)現(xiàn)狀。課題是開(kāi)發(fā)發(fā)光效率遠(yuǎn)高于目前日光燈（80—100lm/W），演色性良好的照明技術(shù)。
　　
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。2010年左右LED（發(fā)光二極管）照明發(fā)光效率達(dá)100lm/W，2020年左右達(dá)到200lm/W。
　　2020年左右有機(jī)EL（電致發(fā)光）照明發(fā)光效率達(dá)100lm/W，2030年左右達(dá)到200lm/W。
　　技術(shù)效果。如果將白熾燈、熒光燈都置換為下一代高效能、發(fā)光效率達(dá)150lm/W燈的話，消費(fèi)電量可減少1/2。
　　3、定置型燃料電池
　　技術(shù)現(xiàn)狀。自行開(kāi)發(fā)及進(jìn)口的定置型燃料電池已有約2200臺(tái)。
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。2020年至2030年，千瓦級(jí)（KW）的質(zhì)子交換膜燃料電池（PEFC）的系統(tǒng)價(jià)格由現(xiàn)在的400—500萬(wàn)元降到40萬(wàn)日元，壽命從目前的4萬(wàn)小時(shí)提高到9萬(wàn)小時(shí)。
　　2020年固體氧化物燃料電池（SOFC）壽命達(dá)到4萬(wàn)小時(shí)，每千瓦系統(tǒng)價(jià)格降到100萬(wàn)日元。
　　技術(shù)效果。燃料共用系統(tǒng)HHV（凈發(fā)電效率）可大于80%。
　　4、超高效熱泵
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。通過(guò)提高冷媒和熱交換器的效率，通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)，2030年成本達(dá)到目前的3/4，效率達(dá)1.5倍。2050年成本為目前的1/2，效率提高為目前的2倍。
　　技術(shù)效果。占民生部門二氧化碳排放約5成的熱水用能源，如能應(yīng)用熱效率高的熱泵技術(shù)，對(duì)減排將有所貢獻(xiàn)。
　　5、節(jié)能型信息器械、系統(tǒng)
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。2015年實(shí)現(xiàn)智能節(jié)能系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，該系統(tǒng)是以信息中心為控制中樞，以節(jié)能型空調(diào)、服務(wù)器、電源裝置等組成的節(jié)能系統(tǒng)。2012年路由器的消耗電力減少30%。2012年左右，液晶后燈消耗電力減半，2020年有機(jī)EL顯示器壽命達(dá)5萬(wàn)小時(shí)。
　　技術(shù)效果。以IT技術(shù)為中心的節(jié)能信息系統(tǒng)效率提高2倍。
　　6、家庭用能源管理系統(tǒng)（HEMS）/建筑物用能源管理系統(tǒng)(BEMS)/區(qū)域能源管理系統(tǒng)（EMS）
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。通過(guò)開(kāi)發(fā)通信硬件、家庭內(nèi)感知系統(tǒng)，建立在家庭及賓館聯(lián)網(wǎng)的能耗管理信息系統(tǒng)。
　　技術(shù)效果。應(yīng)用家庭用能源管理系統(tǒng)（HEMS）、建筑物用能源管理系統(tǒng)（BEMS）、區(qū)域能源管理系統(tǒng)（EMS），可實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排10—15%。
　　（五）橫跨各部門的技術(shù)
　　1、電力裝置
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。2015年左右實(shí)現(xiàn)SiC，GaN（氮化鎵）系電力裝置的實(shí)用化，2020年實(shí)現(xiàn)DIAMOND裝置的實(shí)用化。
　　技術(shù)效果。SiC電力裝置用于混合燃料汽車和電力汽車，運(yùn)輸部門可減排2—10%（根據(jù)負(fù)荷不同變化）。用于計(jì)算機(jī)電源，可提高效率4—5%。
　　2、高性能電力儲(chǔ)藏
　　蓄電池是太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源和電力車輛普及所必需的裝置，課題是開(kāi)發(fā)高輸出、高容量的電力儲(chǔ)藏技術(shù)。
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。研發(fā)改良型的性能高、壽命長(zhǎng)、安全性強(qiáng)、價(jià)格便宜的鋰電池，2030年太陽(yáng)能電池、風(fēng)力電池壽命達(dá)到20年，成本降為1.5萬(wàn)日元/千瓦小時(shí)。
　　技術(shù)效果。使用電力車輛、太陽(yáng)能、風(fēng)力等可再生能源可實(shí)現(xiàn)減排。
　　3、氫氣制造、運(yùn)輸和儲(chǔ)藏
　　技術(shù)現(xiàn)狀。開(kāi)發(fā)在燃料電池車和定置型燃料電池上所應(yīng)用的高效、環(huán)保的制造、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏氫氣的技術(shù)。
　　目標(biāo)及技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。2020年氫氣價(jià)格降為40日元/Nm3。
　　技術(shù)效果。氫氣制造與可再生能源利用、CCS（碳捕捉及封存技術(shù)）相結(jié)合，用于燃料電池車，可有效減排。
　　
　　二、能源技術(shù)創(chuàng)新對(duì)世界減排的貢獻(xiàn)
　　
　　根據(jù)日本能源綜合工學(xué)研究所計(jì)算，創(chuàng)新技術(shù)對(duì)世界二氧化碳排放減半的貢獻(xiàn)將占全部技術(shù)的6成。各領(lǐng)域能源創(chuàng)新技術(shù)的貢獻(xiàn)度分別為：高效火力發(fā)電·CCS：12%，現(xiàn)階段原子能發(fā)電：12%；創(chuàng)新太陽(yáng)能發(fā)電：7%，產(chǎn)業(yè)部門（氫氣還原制鐵及新材料）：8%，民生部門節(jié)能機(jī)器（熱泵、燃料電池、IT機(jī)器等）：11%，下一代車輛（燃料電池/電力車輛、生物能源等）：11%。CCS、原子能、太陽(yáng)能等發(fā)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)以及運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新對(duì)減排貢獻(xiàn)顯著。
　　如果《規(guī)劃》得以實(shí)現(xiàn)，能源供給和需求系統(tǒng)效率將大大提高，世界可望實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和二氧化碳減排的兩利發(fā)展。
　　
　　三、幾點(diǎn)建議
　　
　　日本圍繞其“涼爽地球”構(gòu)想，推出《能源技術(shù)創(chuàng)新規(guī)劃》體現(xiàn)了其突出技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以環(huán)境為基軸，謀求全球領(lǐng)袖作用的考量。建議我國(guó)從以下幾方面予以應(yīng)對(duì)。
　　一是通過(guò)雙邊機(jī)制和國(guó)際框架尋求技術(shù)共享和技術(shù)引進(jìn)。日本為實(shí)現(xiàn)《規(guī)劃》，將通過(guò)國(guó)際能源署（IEA）等現(xiàn)有國(guó)際框架，加強(qiáng)國(guó)際研發(fā)合作。我國(guó)可肯定其在技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)及國(guó)際研發(fā)合作的做法，并通過(guò)雙邊節(jié)能減排合作機(jī)制和國(guó)際框架督促、尋求技術(shù)共享，零成本或低成本引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)。
　　二是及早制定節(jié)能減排技術(shù)專項(xiàng)規(guī)劃。目前全球進(jìn)入爭(zhēng)奪“碳空間”的關(guān)鍵歷史時(shí)期，我國(guó)減排壓力加大。建議我國(guó)在《節(jié)能減排綜合性工作方案》的基礎(chǔ)上及早制定我國(guó)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新規(guī)劃，以助于我國(guó)在國(guó)際節(jié)能減排中地位、形象及話語(yǔ)權(quán)的提升。
　　（國(guó)家發(fā)展改革委外事司供稿）