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為了到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，日本必須消除來自化石燃料的溫室氣體排放。幸運(yùn)的是，日本擁有實(shí)現(xiàn)能源自給自足所需的一切，其中包括光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電設(shè)施和抽水蓄能設(shè)施。

世界各國目前正在進(jìn)行能源變革，累計(jì)安裝的光伏系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電設(shè)施裝機(jī)容量目前占到全球新增發(fā)電量的四分之三(圖1)。這是一個令人信服的市場證據(jù)，表明光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的成本比化石燃料發(fā)電更便宜。自從2016年以來，光伏發(fā)電一直是市場領(lǐng)先的可再生能源發(fā)電技術(shù)，到2023年可能達(dá)到新增發(fā)電量的60%。

日本的能源市場發(fā)展

日本的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的電價如今已經(jīng)降到86美元/110MWh，這與目前的電力市場價格相比更具競爭力。這包括平衡100%可再生能源電力所需的傳輸和存儲成本。日本在這方面可以樹立榜樣。

通過利用光伏系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電設(shè)施生產(chǎn)零排放電力，再加上交通、供暖和工業(yè)的電氣化，日本可以在2050年之前消除大部分碳排放。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，日本安裝可再生能源發(fā)電設(shè)施裝機(jī)容量需要翻一番。

日本擁有豐富而優(yōu)質(zhì)的海上風(fēng)電資源，利用來自其專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)的海上風(fēng)電，日本可以生產(chǎn)比目前消耗量多50倍的電力。這意味著日本可以精心選擇海上風(fēng)力發(fā)電場的位置，以獲得更高的風(fēng)力發(fā)電量，并將成本和環(huán)境影響降至最低。

日本的光伏發(fā)電潛力也很大。通過安裝在屋頂上、在內(nèi)陸水體上安裝漂浮式光伏系統(tǒng)以及與農(nóng)業(yè)結(jié)合使用的光伏系統(tǒng)，光伏系統(tǒng)總發(fā)電量有可能是日本目前能源消費(fèi)量的四倍。預(yù)計(jì)到2050年，日本人口將從1.25億人減少到1.02億人，降低18%，這也意味著可以釋放出18%的農(nóng)業(yè)用地，即8000平方公里的耕地。這些土地能夠滿足日本安裝光伏系統(tǒng)的所有需求。

儲能系統(tǒng)可以存儲光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電設(shè)施的電力，其主要形式是電池儲能系統(tǒng)(持續(xù)時間數(shù)小時)和抽水蓄能(持續(xù)時間更長)。根據(jù)澳大利亞國立大學(xué)發(fā)布的全球抽水蓄能地圖，日本有2400個可以建設(shè)抽水蓄能發(fā)電設(shè)施的站點(diǎn)，總儲能容量為53TWh.。只需要在幾十個地點(diǎn)建設(shè)抽水蓄能發(fā)電設(shè)施就可以存儲日本所有可再生能源發(fā)電設(shè)施的電力。

日本在開發(fā)可再生能源方面已經(jīng)落后

日本曾經(jīng)是全球可再生能源的領(lǐng)導(dǎo)者。遺憾的是，就可再生能源的年人均部署量而言，日本現(xiàn)在遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于一些國家。荷蘭、瑞典、澳大利亞和芬蘭安裝光伏系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電設(shè)施的年人均部署量日本的五倍，而中國、西班牙、德國和美國是日本的兩倍。

日本政府日前發(fā)布的《清潔能源戰(zhàn)略中期報(bào)告》缺乏對光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電在全球脫碳起到關(guān)鍵作用的明確認(rèn)識。與其相反，該國促進(jìn)了核電、進(jìn)口氫氣和碳捕獲與儲存(CCS)的發(fā)展，這顯然不是一個很好的選擇。

自從2010年以來，全球核電裝機(jī)容量一直保持在400GW左右。2022年，全球各地安裝的光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量為200GW，并且每年都在快速增長。這是核電無法與光伏發(fā)電進(jìn)行競爭的有力證據(jù)。

碳捕獲與封存(CCS)在電力行業(yè)沒有取得任何商業(yè)化成功。與沒有采用碳捕獲與封存(CCS)技術(shù)的化石燃料發(fā)電設(shè)施相比，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)具有令人信服的成本優(yōu)勢。如果化石燃料發(fā)電設(shè)施采用碳捕獲與封存(CCS)技術(shù)，其競爭力將更弱，因?yàn)椴捎锰疾东@與封存(CCS)的投資成本很高。

用于能源生產(chǎn)的清潔氫氣(例如從澳大利亞進(jìn)口)成本高昂，因?yàn)榇蠹s四分之三的氫氣在壓縮、運(yùn)輸、儲存和轉(zhuǎn)換過程中損失，這使有效能源成本增加了兩倍。對于日本來說，利用風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電比進(jìn)口清潔氫氣的成本更低。

2023年，全球電動汽車的銷量約為1000萬輛，而氫氣燃料汽車的銷量為2萬輛。由于缺乏為蓬勃發(fā)展的電動汽車市場開發(fā)有競爭力的車型，日本的電動汽車汽車行業(yè)面臨巨大的競爭壓力。

未來的能源市場發(fā)展

北歐和澳大利亞等國的能源市場發(fā)展表明，通過光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電使電力系統(tǒng)大量脫碳是直接可行的。為了在2050年實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)，日本需要將光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電設(shè)施的部署速度加快10倍。

有了正確的政策，日本可以期待一個不再進(jìn)口石油、煤炭、天然氣或鈾的可持續(xù)未來。屋頂光伏系統(tǒng)、光伏電站和海上風(fēng)電可以提供無限的能源。這在面對新冠疫情、地緣沖突或貿(mào)易中斷時提供了高度的能源獨(dú)立性和彈性。

工業(yè)化學(xué)品、氨氣、塑料、合成噴氣燃料和許多其他材料所需的關(guān)鍵元素是氫、碳、氧、鈉、氯和氮，它們在海水和空氣中隨處可見。日本的化學(xué)工業(yè)基本上可以自給自足，其采用的能源來自本土的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電設(shè)施。

日本的大多數(shù)建筑都可以安裝光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)，并致力采用電動汽車。這消除了溫室氣體排放、汽車尾氣、煙霧、石油泄漏、燃煤電廠尾氣、核事故和核廢料處理。日本因此可以獲得廉價、清潔和高度可靠的能源。 

原標(biāo)題：日本致力開發(fā)風(fēng)光發(fā)電設(shè)施以實(shí)現(xiàn)2025年碳中和目標(biāo)