日本能夠奪回其太陽能光伏領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位嗎？

        旭日之國建立和喪失其在太陽能領(lǐng)域的主導(dǎo)地位彰顯了可再生能源改變政治和國策是多么蒼白無力。

東京西南的渥美半島現(xiàn)在溫度為38°C：去年夏末，令人窒息的熱浪席卷了大半個(gè)日本。三井化學(xué)塑料公司經(jīng)營的新建發(fā)電廠的辦公室內(nèi)，電力告急。外面，215,000塊太陽能電池板正在將酷熱的陽光轉(zhuǎn)變成50兆瓦電力，用于本地電網(wǎng)?，F(xiàn)場架設(shè)了3臺118米高的風(fēng)力渦輪機(jī)，還有六兆瓦的發(fā)電能力，以作為太陽能電池板的備份，在冬季使用。

三井化學(xué)工廠只是正在建設(shè)的數(shù)千個(gè)可再生電力裝置之一，因?yàn)槿毡久媾R其連續(xù)第三個(gè)不使用核反應(yīng)堆的夏季，而在之前，核電交付全國電力的約30%。在日本，人們將2011年3月11日的地震和東京電力公司福島第一核電站核電災(zāi)難稱為“三幺幺”。輻射污染迫使100,000多人撤離，使數(shù)百萬人感到恐慌。

此外，它還給日本已經(jīng)不堪一擊的制造行業(yè)帶來巨大沖擊，而制造業(yè)是國家第二大雇主，占全國經(jīng)濟(jì)的18%。

在地震當(dāng)天，日本54個(gè)核反應(yīng)堆中有11個(gè)關(guān)閉。一年后，日本的所有核反應(yīng)堆都停用了，都必須升級到符合提高的安全標(biāo)準(zhǔn)，然后排隊(duì)等待檢驗(yàn)。在我這個(gè)夏季訪問期間，日本還沒有核電，且只有積極節(jié)能燈一直亮著。同時(shí)，據(jù)日本經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易和工業(yè)部統(tǒng)計(jì)(METI)，日本使用太多進(jìn)口化石燃料，導(dǎo)致家庭用電價(jià)格上升20%，商業(yè)用電上升30%。

但是，福島事件后的能源危機(jī)點(diǎn)燃了對國家可再生能源行業(yè)的希望，尤其是其太陽能業(yè)務(wù)。作為在2011年夏季離任前的最后一項(xiàng)舉措，首相菅直人制定了潛在利潤豐厚的上網(wǎng)電價(jià)，以刺激安裝太陽能、風(fēng)能和其他形式的可再生能源。上網(wǎng)電價(jià)規(guī)定了公用事業(yè)必須采購該等來源電力的溢價(jià)。

政府獎(jiǎng)勵(lì)促使三井化學(xué)最終原本采購用于建設(shè)汽車塑料廠(建不起來了，因?yàn)槠囍圃焐虒⒅圃鞓I(yè)務(wù)遷移到海外)的土地?，F(xiàn)場已經(jīng)閑置了21年，直到三井化工組建財(cái)團(tuán)，幫助融資1.80億美元投資太陽能光電板和風(fēng)力渦輪機(jī)。因?yàn)槌鍪挚?，三井化學(xué)及其六個(gè)合作伙伴取得2012年上網(wǎng)電價(jià)資格，承諾工業(yè)規(guī)模太陽能設(shè)施為每千瓦時(shí)電量為40日元(35美分)，并持續(xù)20年。

曾擔(dān)任核電工程師且現(xiàn)在在運(yùn)行三井化學(xué)能源和環(huán)境業(yè)務(wù)的ShinFukuda說，依照那個(gè)價(jià)格，財(cái)團(tuán)可以在10年內(nèi)賺回投資，并從接下來至少十年從可再生設(shè)施中獲得實(shí)質(zhì)性利潤。

一夜之間，日本成為全球最火熱的太陽能市場：在福島淪陷之后不到兩年，全國的太陽能發(fā)電能力翻倍。根據(jù)METI統(tǒng)計(jì)，到2014年8月底，開發(fā)商已經(jīng)安裝了將近10吉瓦的可再生發(fā)電能力，包括9.6吉瓦太陽能。(福島第一核電站的核反應(yīng)堆發(fā)電量為4.7吉瓦;全國總安裝發(fā)電量為約290吉瓦。)四分之三的新太陽能發(fā)電量為大型裝置，如三井化學(xué)。

三洋電機(jī)所謂的太陽能方舟，建于2001年，當(dāng)時(shí)是全國第一波太陽能熱潮的全盛時(shí)期，設(shè)計(jì)發(fā)電量為630千瓦，使之成為全球最大的太陽能發(fā)電廠。它以有5,046塊太陽能光電板為榮。

來自日本電視的一張圖片，拍攝了第一次地震后數(shù)日，2011年3月14日福島第一核電站氫爆炸后升起的煙霧。福島災(zāi)難發(fā)生后，全國所有核反應(yīng)堆都關(guān)閉了。

然而，此太陽能發(fā)電量的爆棚對日本太陽能光電板制造商來說卻是喜憂參半，他們曾在20世紀(jì)80年代引擎太陽能設(shè)計(jì)并早在20世紀(jì)90年代就發(fā)起了全球太陽能行業(yè)。憂是因?yàn)榘惭b的數(shù)百萬太陽能光電板中大部分都是進(jìn)口的，都是國外生產(chǎn)的。即便一些日本制造商，包括早期的市場領(lǐng)導(dǎo)新銳，都是購買國外生產(chǎn)的太陽能光電板，并在日本銷售。

日本這個(gè)曾經(jīng)的全球最先進(jìn)的半導(dǎo)體生產(chǎn)商和使用該技術(shù)制造太陽能單元的先驅(qū)，如何放棄其太陽能行業(yè)是一個(gè)有關(guān)國家安全、壟斷電力和貨幣驅(qū)動政治故事。另外，這個(gè)故事給相信可再生技術(shù)優(yōu)勢將為國家轉(zhuǎn)變其能源習(xí)慣提供足夠激勵(lì)的人們上了重要的一課。

在21世紀(jì)00年代的大部分時(shí)期，太陽能行業(yè)的令人印象深刻的進(jìn)步都被忽略了，因?yàn)閲覐?qiáng)大的電力公用事業(yè)施加政治力量支持核電。而且，盡管消費(fèi)者對太陽能的需求再次飆升并對核電產(chǎn)生了強(qiáng)烈的鄙視，這樣的事情還是會發(fā)生。在一個(gè)幾乎沒有化石燃料資源且有痛苦的福島災(zāi)難泄漏記憶的國家會利用其技術(shù)知識奪回其作為領(lǐng)先的太陽能生產(chǎn)商的地位，還是會再次忽視可再生能源?

財(cái)富

太陽能方舟比三個(gè)足球場還要長，高37米以上，在子彈頭列車穿過日本中部時(shí)，可以從東海道新干線清楚看到。其結(jié)構(gòu)被太陽能光電板覆蓋，就像是一個(gè)另一個(gè)時(shí)代(在這個(gè)時(shí)代，日本擁有太陽能行業(yè))的能源神殿。三洋在2001年建成此方舟，布置了5,046塊太陽能光電板，可產(chǎn)生無污染發(fā)電量630千瓦。

造就此豐功偉績的時(shí)代自20世紀(jì)70年代的能源危機(jī)開始，當(dāng)時(shí)全球石油價(jià)格達(dá)到巔峰，打擊了日本出口推動制造經(jīng)濟(jì)。國家利用其生產(chǎn)電子半導(dǎo)體芯片的主導(dǎo)地位，追求更加清潔、更加安全的替代太陽能電力。而且，與美國等其他國家不同，即便在20世紀(jì)80年代，油價(jià)下跌，其仍堅(jiān)持太陽能開發(fā)計(jì)劃。在1985年到2007年之間，日本研究員申請的太陽能技術(shù)專利比美國和歐洲發(fā)明家加起來多兩倍多。夏普、三洋電機(jī)、松下和京瓷成為太陽能技術(shù)的明確領(lǐng)導(dǎo)者。20世紀(jì)90年代，日本生產(chǎn)商開始增加銷售和太陽能安裝。到2001年，日本的總太陽能發(fā)電量比十年前高500倍-在這十年期間，美國太陽能僅上升可憐的15%。

之后，它戛然而止，因?yàn)閲覍⑵湮磥碣€在核電上。

在福島第一核電站淪陷前，政府核電計(jì)劃雄心勃勃，他們原計(jì)劃到2030年再建設(shè)14個(gè)反應(yīng)堆，將使核電發(fā)電量約加倍，占日本電力的50%。同時(shí)，在21世紀(jì)00年代中期，日本的太陽能銷售下降，且到2007年，日本生產(chǎn)商的全球市場領(lǐng)導(dǎo)者地位被美國、中國和歐洲制造商取代。就在幾年間，國家行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的地位就成了昨日黃花。

令日本疏遠(yuǎn)太陽能的原因混雜著認(rèn)識、文化和政治。核電擁有強(qiáng)大的光滑，而基于間歇可再生動力的能源看似薄弱且不可靠–國家的政治電力公用事業(yè)吹捧的印象。盡管日本有大量地點(diǎn)是風(fēng)電和太陽能電力的理想場地，電力公司說服公眾可選擇的能源有限。“我們真的天真的以為我們?nèi)狈Y源，日本必須依賴進(jìn)口燃料”，東京日本可再生能源基金會的董事MikaOhbayashi說。

公用事業(yè)觀點(diǎn)披上了自我利益的色彩。日本的10家公用事業(yè)公司為(并保持)垂直壟斷。他們分別控制其各自地區(qū)的發(fā)電、輸電和配電，且其電網(wǎng)設(shè)計(jì)為從中央發(fā)電廠交付電力–包括大型核反應(yīng)堆。從設(shè)計(jì)看，他們并未采用互聯(lián)這種有助于保障各種發(fā)電安全使用的手段。在大部分工業(yè)化國家，政府打破了電力市場壟斷，允許輸電網(wǎng)的運(yùn)營商建設(shè)該等互聯(lián)，但是日本的公用事業(yè)反對這種自由化趨勢。兩個(gè)交流頻率將全國電力系統(tǒng)一分為二的遺留問題也是互聯(lián)復(fù)雜化。日本東部為50赫茲，而西部使用60赫茲電力–2011年福島災(zāi)難后，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)后果嚴(yán)重的障礙，當(dāng)時(shí)東京電力不足，卻不能使用大阪多余的電力。

當(dāng)被問到日本為什么不在其處于全球行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位期間選擇積極推動太陽能，前任首相菅直人告訴我，這歸咎于國家公用事業(yè)：“原因非常明顯。電力公司想要推廣核電，提出反對”。

復(fù)興

蘆屋市是位于大阪與神戶之間，其海灣填海土地的一部分為一個(gè)400單元住宅開發(fā)，稱為智能城市鹽味-蘆屋(“鹽味蘆屋”)已成雛形，是松下子公司PanaHome創(chuàng)作的。在7月的一個(gè)星期天，已經(jīng)建成的所有50所房屋均安裝了太陽能光電板，以向本地電網(wǎng)輸送多余的電力，且PanaHome銷售員正在向有兒童的夫婦推銷這些房屋，賣點(diǎn)是家庭能源利益和抗振。

鹽味蘆屋是有雙重故事的家庭，包括地?zé)峒訜岷椭评浼捌渌G色設(shè)計(jì)特征，以最小化耗電量，同時(shí)高效的屋頂太陽能光電板最大化發(fā)電量。據(jù)PanaHome銷售員三和渡邊說，多余的電力可以使居民每年賺取約100,000日元(825美元)。渡邊吹捧說，還有一個(gè)特征是無價(jià)之寶，他說，在斷電時(shí)，如地震或臺風(fēng)，家里還有電可用。她打開了樣板房餐廳的一個(gè)櫥柜，展示了鋰電池，它與廚房旁邊的能源管理系統(tǒng)一起工作，可以運(yùn)行家里的空調(diào)/熱泵、一層照明和冰箱，可持續(xù)約2天。

松下的太陽能希望依托三洋研究員在20世紀(jì)90年代發(fā)明的技術(shù)，松下于四年前在公司兼并時(shí)收購此技術(shù)。此太陽能單元組合了傳統(tǒng)的晶體硅和薄膜非晶硅技術(shù)，太陽能轉(zhuǎn)化成電力的效率相對較高。此混合技術(shù)稱為HIT，與固有薄層結(jié)合，稱為公司太陽能戰(zhàn)略的中流砥柱。

新鄉(xiāng)岡本，一名材料科學(xué)家，在成為松下生態(tài)方案商業(yè)集團(tuán)的太陽能研發(fā)主管前，一直在三洋電機(jī)工作，說太陽能光電板正在國內(nèi)銷售中賺取溢價(jià)，因?yàn)樵谙嗤奈蓓敚鼈儺a(chǎn)生的電力比目前市場主導(dǎo)更便宜的多晶板更多。假定在白天，日本每個(gè)家庭的平均耗電量為1,400千瓦時(shí)每年，他說，與使用普通太陽能系統(tǒng)的家庭相比，使用松下系統(tǒng)的家庭將多出52%的多余電力返回到電網(wǎng)。

日本居民電價(jià)昂貴，在2013年為24.33日元(20美分)每千瓦時(shí)，約為美國平均電價(jià)的兩倍。且鑒于電價(jià)“肯定會持續(xù)上漲”，岡本說，最有效的屋頂太陽能系統(tǒng)將具有很大的優(yōu)勢。7月，我們在位于東京東面的松下志賀工廠見面時(shí)，工廠鋼開始裝運(yùn)期最新且最強(qiáng)大的太陽能光電板設(shè)計(jì)。使用效率為22.5%的單元的太陽能光電板的進(jìn)步包括背面用于提高光吸收率的散射膜。組裝線每天24小時(shí)運(yùn)行，以滿足國內(nèi)需求。

另外，管道也有進(jìn)步。4月，岡本的小組生產(chǎn)了一種效率達(dá)到25.6%的太陽能硅單元，打破了保持了15年的25.0%的記錄。盡管此記錄是在實(shí)驗(yàn)室通過原型設(shè)備得到的，岡本預(yù)計(jì)其小組將最終能夠生產(chǎn)出效率與晶體硅理論極限29%相差無幾的商業(yè)單元。

更新改造

在毀掉的福島第一核電站反應(yīng)堆的海岸山脈和其污染的土地上，全球最先進(jìn)的致力于可再生能源研發(fā)的機(jī)構(gòu)正在崛起。位于郡山市福島縣商業(yè)中心的1億美元基地在4月開放，將之前日本分散的科學(xué)技術(shù)機(jī)構(gòu)聚到一起。將此機(jī)構(gòu)設(shè)立在此并非偶然，這是對災(zāi)難地區(qū)人民的情感和經(jīng)濟(jì)承諾。

2011年3月的地震、海嘯和熔毀后，東京北面這個(gè)風(fēng)景秀麗的縣仍是無人區(qū)。這次災(zāi)難讓100,000多居民中多數(shù)人無家可歸，且再也不能回來了。重新安置輻射污染地區(qū)無住宅且無生計(jì)的群眾并非易事。福島的太陽能供電輻射監(jiān)視器表明，空氣是安全的，但是在東面100千米處，東京電力公司(TEPCO)仍在努力避免污染地下水和海洋。

郡山研發(fā)機(jī)構(gòu)吹噓為最先進(jìn)的結(jié)晶、切割和硅晶片成型實(shí)驗(yàn)室，且其生產(chǎn)線每小時(shí)可以生產(chǎn)多達(dá)360個(gè)鏡片。外面在測試各種太陽能光電板及中等型號的風(fēng)力渦輪機(jī)和較大型電網(wǎng)連接蓄電池。其最有雄心的計(jì)劃由日本最受歡迎的太陽能科學(xué)家之一的真琴。長井領(lǐng)導(dǎo)，他從東京科技所到郡山。其目標(biāo)是提高硅單元的理論效率極限，在2016年達(dá)到30%，并在2021年達(dá)到40%。這是一個(gè)雄心勃勃的計(jì)劃，但是包括松下在內(nèi)的三家大型制造商已經(jīng)簽約了。

盡管還有一些其他研究員正在尋找比硅(占目前太陽能產(chǎn)量的90%)更加高效的替代材料，長井致力于自上而下重新設(shè)計(jì)硅單元。例如，他的一支團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)一種用于生產(chǎn)更高品質(zhì)硅錠。另一支團(tuán)隊(duì)正在重新思考半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)成型方式，以將硅晶片轉(zhuǎn)換成單元;長井的計(jì)劃是蝕刻或構(gòu)建僅幾納米的垂直結(jié)構(gòu)，這要比硅晶片自身窄100,000倍。如果此仿真結(jié)果好，得到的更窄或窄壁將改變硅內(nèi)的電氣行為，從而提高其吸收光和收集光電荷的能力。

2011年6月，福島之前的原支持核能的縣長佐藤雄平宣布，福島以后將依賴可再生能源。社區(qū)活動家在全縣啟動了幾十個(gè)項(xiàng)目，且在2012年，它制定了到2020年，將目前可再生能源占其電源的22%提高到100%的目標(biāo)。

但是，日本能源困境的殘酷現(xiàn)實(shí)為該等雄心裝飾可能以失敗告終。僅從上網(wǎng)電價(jià)角度預(yù)期，太陽能擴(kuò)展不可能滿足全縣目標(biāo)–或甚至是取代日本核電曾提供的電能。而且，政治和經(jīng)濟(jì)力量并不看好更強(qiáng)烈的擴(kuò)大可再生能源的政策。

根據(jù)日本太陽能協(xié)會預(yù)測，一個(gè)東京貿(mào)易小組建議年太陽能安裝量將在今年達(dá)到峰值，卻也只有七吉瓦。該小組預(yù)測日本總安裝太陽能發(fā)電量將在2030年達(dá)到102吉瓦，只能滿足全國小部分電力需求。風(fēng)電的中等部署將提供一些額外電力。但是，日本需要很多。盡管日本消費(fèi)者和工業(yè)已經(jīng)自2011年起削減電力需求，通過增加進(jìn)口天然氣、石油和煤炭的用量，彌補(bǔ)大部分核電公用事業(yè)。2012年，化石燃料占日本發(fā)電量的89%。因此，其總溫室氣體排放量比2010年高7%。

可再生電力的前景會更差。為了避免無法重啟核反應(yīng)堆，公用事業(yè)正在建設(shè)新一代燃煤發(fā)電站。據(jù)大林統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在有約13吉瓦的新煤電發(fā)電廠正在開發(fā)。

同時(shí)，日本太陽能的成本相對較高，帶來原支持核電公用事業(yè)的人煽動反對可再生能源的威脅。“毫無疑問，現(xiàn)在的太陽能光電板發(fā)電是昂貴的”，Okamoto說，表達(dá)了個(gè)人而不是松下的觀點(diǎn)。他擔(dān)心為了給屋頂太陽能系統(tǒng)和三井化學(xué)這樣的發(fā)電廠融資，電費(fèi)上漲會使納稅人會做出負(fù)面反應(yīng)，：“如果我們繼續(xù)在當(dāng)前成本水平擴(kuò)大我們的業(yè)務(wù)，我們可能遭到反對。”

另外，喜歡核電的守舊政治家看似死灰復(fù)燃。民意調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)日本人反對重啟公用事業(yè)的閑置反應(yīng)堆，首相安倍晉三發(fā)誓要重啟日本核監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)為安全反應(yīng)堆。7月，該機(jī)構(gòu)向位于九州南島的兩個(gè)反應(yīng)堆發(fā)布了第一份證明–然而在福島事件后，強(qiáng)制要求建設(shè)的現(xiàn)場外緊急控制中心尚未竣工，且反應(yīng)堆與附近的活火山非常接近，非常危險(xiǎn)。很快，將口服碘藥片分發(fā)給了反應(yīng)堆的鄰居，且得到本地政府和核電廠所在薩摩川內(nèi)市的綠燈，預(yù)計(jì)前期啟動會很快開始。沒有核電站提供的工具、稅務(wù)和業(yè)務(wù)，該市經(jīng)濟(jì)陷入困境。

同時(shí)，公用事業(yè)延遲可再生開發(fā)接入電網(wǎng)或收取電網(wǎng)升級費(fèi)用，導(dǎo)致可再生項(xiàng)目不可行。這些阻力對風(fēng)電的打擊最大。實(shí)際上，自福島事件后，日本微薄的風(fēng)力渦輪機(jī)市場在減緩。

10月，地震后，工人看著起重機(jī)吊起輻射保護(hù)罩的一部分，將之放在福島反應(yīng)堆上。吊起蓋子后，自2011年起第一次露出里面建筑碎屑。

這個(gè)夏天，METI組建了一個(gè)委員會管理新能源政策的實(shí)施。一項(xiàng)議題：公用事業(yè)和政府最近為了限制繼續(xù)安裝太陽能做出的努力。Ohbayashi說METI變卦了，因?yàn)樗鼘稍偕茉吹纳虡I(yè)潛能及其可能對公用事業(yè)產(chǎn)生的影響做了錯(cuò)誤判斷。Ohbayashi說“他們不認(rèn)為太陽能光電板會呈爆炸式發(fā)展。”

日本政府已經(jīng)計(jì)劃輻射式檢修全國四分五裂的批發(fā)市場和電網(wǎng)，準(zhǔn)備在以后，生產(chǎn)商享有交付電力的權(quán)利。在該情況下，可再生能源會繁榮發(fā)展。

但是，最重要的步驟還在后面幾年：迫使垂直集成公用事業(yè)“松綁”其發(fā)電和輸電業(yè)務(wù)。松綁對為生產(chǎn)商創(chuàng)造一個(gè)平臺、優(yōu)化系統(tǒng)以實(shí)時(shí)交付最便宜且最清潔的電力很重要。

重新設(shè)計(jì)電網(wǎng)以容納大量可再生能源流，如風(fēng)能和太陽能，可能對日本來說是昂貴的辦法。但是，它的成本不一定比目前政府和公用事業(yè)正在夸夸其談的核電高。事故保險(xiǎn)和升級以預(yù)防事故的成本可能使核電的成本翻倍。

如前任首相菅直人跟我說的，福島第一核電站的災(zāi)難永遠(yuǎn)改變了核電的經(jīng)濟(jì)學(xué)。“以前，都說核電能夠以非常低的成本供電，但是，現(xiàn)在我們知道了，這不正確”，他說，“計(jì)算時(shí)假定無事故會發(fā)生?，F(xiàn)在，我們知道會發(fā)生事故。”