值得關注的日本節能減排技術創新目標和技術路線

　　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）”構想。經產省于2008年3月5日公布《涼爽地球能源技術創新規劃》，提出支持該構想實現的技術創新目標和技術路線。
　　
　　一、重點領域的技術創新
　　
　　《涼爽地球能源技術創新規劃》確定國家重點研發的21項能源創新技術，這些技術是2030年前后能夠實際應用及普及，對2050年世界大幅減排將做出較大貢獻的技術，是通過新原理、新材料、新制造流程及關鍵技術的系統化﹑實用化可實現技術性能跨越性提高，成本大幅降低及普及度大幅提高的技術，也是日本領先世界的技術。
　　（一）發電輸電部門
　　1、高效率煤炭火力發電
　　目標及技術開發路線。在超超臨界發電領域，開發700°級的A—USC技術，發電效率2015年達到46%，2020年達到48%。在煤炭氣化復合發電領域，2010年左右發電效率力爭達46%，2015年達48%。開發1700°級的發電機，2025年發電效率達50%，2030年以后發電效率達57%。在煤炭氣化燃料電池復合發電領域，2025年發電效率達55%，遠期達65%。
　　開發普及舉措。實施CCS（碳捕捉及封存技術)大型實證試驗，強化材料和觸媒等相關基礎研究。
　　技術效果。發電效率如提高到57%，二氧化碳排放量將減少3成，發電效率如提高到65%，排放將減少4成。如果發電技術和CCS（碳捕捉及封存技術)組合運用，實現零排放成為可能。
　　2、碳捕捉及封存技術（CCS）
　　目標及技術開發路線。一是開發分離膜等技術，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20年代降低到1000日元/噸。二是推進二氧化碳的動向預測技術，盡早實施大規模的實證分析，2020年實現實用化。
　　技術效果。該技術應用于煤炭火力發電等，可實現零排放。
　　開發普及舉措。該技術需在CSLF（碳封存領導人論壇），APP（亞太清潔發展與氣候伙伴計劃）等國際框架下，加強國際合作，通過在國外參與大型項目積累知識和技術，推進其實證化發展。在國際合作框架下，繼續探討有利于技術引進的環境影響評價、法律法規建設和社會承受性等相關研究。
　　3、太陽能發電
　　以結晶硅為核心的第一代太陽能電池技術(硅太陽能電池)已實用化，課題是需進一步提高效率、降低成本。
　　目標及技術開發路線。開發第二代超薄型硅太陽能電池、超高效薄膜太陽能電池、有機薄膜、色素增感型等有機太陽能電池等，2030年發電成本降到7日元/度，發電效率達40%。
　　技術效果。二氧化碳排放為零。
　　開發普及舉措。引入優惠政策，鼓勵官民一體研發，改進蓄電技術和系統控制技術，使太陽能發電系統的電力輸出穩定化，并進行實證試驗，取得成效后投入市場。
　　4、高效天然氣火力發電
　　1500°C級的天然氣發電機已實現實用化，發電效率達52%，處世界領先水平。
　　目標及技術開發路線。2015年左右，發電效率力爭達56%，2025年左右與燃料電池技術結合，發電效率力爭達60%。
　　技術效果。發電效率從目前的52%提高到56%時，二氧化碳排放可減少7%，發電效率提高到60%時，排放可降低10%。技術上看，和碳捕捉及封存技術（CCS）結合應用，可實現零排放。
　　5、核電
　　目標及技術開發路線。開發下一代輕水堆技術，在現有核電設施大規模更新換代的高峰期——2030年左右以新型下一代輕水堆替換現有反應堆。在2025年左右建成快中子增殖堆及核燃料循環利用設施，2050年前實現商業化運轉。推進中小型反應堆相關技術的研發。
　　技術效果。二氧化碳排放為零。
　　6、超導高效輸電
　　目標及技術開發路線。2020年后實現釔(Yttrium)類超導電纜的實際應用。
　　技術效果。能將5%輸電損耗再降低1/3。
　　（二）運輸部門
　　1、并聯式混合動力汽車（PHEV）和電力汽車（EV）
　　目標及技術開發路線。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，實現并聯式混合動力汽車（PHEV）、電力汽車（EV）的實用化。
　　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，成本與燃油發動機汽車持平，行駛距離達500公里。
　　技術效果。并聯式混合動力汽車（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。
　　開發普及舉措。推進稀土替代材料的基礎研發，探討標準化、規格化，在技術取得進展的同時，需研究充電站等基礎設施的建設問題。
　　2、燃料電池汽車
　　目標及技術開發路線。2010年、2020年燃料電池汽車價格分別降為汽油車的3—5倍和1.2倍，行駛距離分別達到400公里和800公里。
　　技術效果。燃料電池車的二氧化碳排放量可降低到汽油車的1/3。
　　3、生物質能源從燃料向運輸用替代能源轉變
　　目標及技術開發路線。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成本降為100日元/升，以大規模種植作物為原料的植物乙醇生產成本降為40日元/升。
　　技術效果。生物質能源在京都議定書上被視為減排的核心手段。
　　4、高速道路交通系統
　　智能交通系統（ITS）是利用最尖端的新系統、新技術將人、車、路連為一體，解決道路交通問題，適應高度信息化社會和新型汽車社會的交通系統。
　　目標及技術開發路線。2012年采用電子測定器監測交通信息的信號控制技術實現實用化，盡快著手與經濟駕駛相關的信號控制技術的研究，在21世紀20年代逐漸實現實用化。
　　技術效果。利用智能交通系統（ITS）1臺車每行駛1公里可減排二氧化碳25%以上。
　　（三）產業部門
　　1、新煉鐵流程
　　目標及技術開發路線。研發能高效分離煉鋼高爐氣體中二氧化碳的吸收液，將制造焦碳時發生的伴生氣體——氫氣用于還原鐵礦石，形成低碳化生產流程。2030—2050年實現實際應用。
　　技術效果。如能實現上述技術共用，煉鐵流程創新可消減3成二氧化碳排放。
　　技術開發及普及措施。積極參加國際鋼鐵協會（IISI）、歐盟（EU）的共同項目，在掌握歐洲先進技術的基礎上，探討在基礎領域共同研究的可能性。
　　2、玻璃制造流程
　　目標及技術開發路線。運用等離子等技術，開發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。
　　技術效果。利用等離子技術熔解玻璃可節能1/3。
　　（四）民生部門
　　1、節能住宅、賓館
　　目標及技術開發路線。應用高強度（壓縮）絕熱陶瓷粒子技術、陶瓷聚合物復合化技術等，開發傳導率為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年左右實現實用化。
　　技術效果。高絕熱、隔熱化等技術應用可使空調用能源削減1/2。
　　2、下一代高效照明
　　技術現狀。課題是開發發光效率遠高于目前日光燈（80—100lm/W），演色性良好的照明技術。
　　
　　目標及技術開發路線。2010年左右LED（發光二極管）照明發光效率達100lm/W，2020年左右達到200lm/W。
　　2020年左右有機EL（電致發光）照明發光效率達100lm/W，2030年左右達到200lm/W。
　　技術效果。如果將白熾燈、熒光燈都置換為下一代高效能、發光效率達150lm/W燈的話，消費電量可減少1/2。
　　3、定置型燃料電池
　　技術現狀。自行開發及進口的定置型燃料電池已有約2200臺。
　　目標及技術開發路線。2020年至2030年，千瓦級（KW）的質子交換膜燃料電池（PEFC）的系統價格由現在的400—500萬元降到40萬日元，壽命從目前的4萬小時提高到9萬小時。
　　2020年固體氧化物燃料電池（SOFC）壽命達到4萬小時，每千瓦系統價格降到100萬日元。
　　技術效果。燃料共用系統HHV（凈發電效率）可大于80%。
　　4、超高效熱泵
　　目標及技術開發路線。通過提高冷媒和熱交換器的效率，通過關鍵技術開發，2030年成本達到目前的3/4，效率達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，如能應用熱效率高的熱泵技術，對減排將有所貢獻。
　　5、節能型信息器械、系統
　　目標及技術開發路線。2015年實現智能節能系統的實際應用，該系統是以信息中心為控制中樞，以節能型空調、服務器、電源裝置等組成的節能系統。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EL顯示器壽命達5萬小時。
　　技術效果。以IT技術為中心的節能信息系統效率提高2倍。
　　6、家庭用能源管理系統（HEMS）/建筑物用能源管理系統(BEMS)/區域能源管理系統（EMS）
　　目標及技術開發路線。通過開發通信硬件、家庭內感知系統，建立在家庭及賓館聯網的能耗管理信息系統。
　　技術效果。應用家庭用能源管理系統（HEMS）、建筑物用能源管理系統（BEMS）、區域能源管理系統（EMS），可實現二氧化碳減排10—15%。
　　（五）橫跨各部門的技術
　　1、電力裝置
　　目標及技術開發路線。2015年左右實現SiC，GaN（氮化鎵）系電力裝置的實用化，2020年實現DIAMOND裝置的實用化。
　　技術效果。SiC電力裝置用于混合燃料汽車和電力汽車，運輸部門可減排2—10%（根據負荷不同變化）。用于計算機電源，可提高效率4—5%。
　　2、高性能電力儲藏
　　蓄電池是太陽能、風能等可再生能源和電力車輛普及所必需的裝置，課題是開發高輸出、高容量的電力儲藏技術。
　　目標及技術開發路線。研發改良型的性能高、壽命長、安全性強、價格便宜的鋰電池，2030年太陽能電池、風力電池壽命達到20年，成本降為1.5萬日元/千瓦小時。
　　技術效果。使用電力車輛、太陽能、風力等可再生能源可實現減排。
　　3、氫氣制造、運輸和儲藏
　　技術現狀。開發在燃料電池車和定置型燃料電池上所應用的高效、環保的制造、運輸、儲藏氫氣的技術。
　　目標及技術開發路線。2020年氫氣價格降為40日元/Nm3。
　　技術效果。氫氣制造與可再生能源利用、CCS（碳捕捉及封存技術）相結合，用于燃料電池車，可有效減排。
　　
　　二、能源技術創新對世界減排的貢獻
　　
　　根據日本能源綜合工學研究所計算，創新技術對世界二氧化碳排放減半的貢獻將占全部技術的6成。各領域能源創新技術的貢獻度分別為：高效火力發電·CCS：12%，現階段原子能發電：12%；創新太陽能發電：7%，產業部門（氫氣還原制鐵及新材料）：8%，民生部門節能機器（熱泵、燃料電池、IT機器等）：11%，下一代車輛（燃料電池/電力車輛、生物能源等）：11%。CCS、原子能、太陽能等發電產業的技術以及運輸產業的技術創新對減排貢獻顯著。
　　如果《規劃》得以實現，能源供給和需求系統效率將大大提高，世界可望實現經濟社會和二氧化碳減排的兩利發展。
　　
　　三、幾點建議
　　
　　日本圍繞其“涼爽地球”構想，推出《能源技術創新規劃》體現了其突出技術優勢，以環境為基軸，謀求全球領袖作用的考量。建議我國從以下幾方面予以應對。
　　一是通過雙邊機制和國際框架尋求技術共享和技術引進。日本為實現《規劃》，將通過國際能源署（IEA）等現有國際框架，加強國際研發合作。我國可肯定其在技術方面的優勢及國際研發合作的做法，并通過雙邊節能減排合作機制和國際框架督促、尋求技術共享，零成本或低成本引進先進技術。
　　二是及早制定節能減排技術專項規劃。目前全球進入爭奪“碳空間”的關鍵歷史時期，我國減排壓力加大。建議我國在《節能減排綜合性工作方案》的基礎上及早制定我國節能技術創新規劃，以助于我國在國際節能減排中地位、形象及話語權的提升。
　　（國家發展改革委外事司供稿）