专题 日本可再生能源的潜力和未来
福岛海上的风力发电
[2012.12.07] 其它語言 : ENGLISH | 日本語 | 繁體字 | FRANÇAIS | ESPAÑOL | العربية |

在2011年3月东日本大地震和福岛第一核电站事故中受到重创的福岛县,开始大力开发可再生能源。世界首个大规模浮体式海上风力发电的实证实验也拉开帷幕,受到人们的万分期待。

全世界期待的“海上”风力发电

福岛县制订了“可再生能源推进规划”,计划于2040年前利用可再生能源创造出相当于县内能源需求量100%以上的能源。为实现这一目标而开展的主要尝试之一,就是浮体式海上风力发电的实证实验。

海上风力发电是指利用海风的风力发电。一般认为,海风强劲稳定,适合用于风力发电,还不容易造成诸如产生噪音、破坏景观等陆上风力发电所特有的环境问题。由于这些优点,陆上风力发电盛行的欧美各国对海上风力开发有着极高的期待,目前各国正在推进大规模海上风力发电站的建设。其中英国对海上风力开发尤为积极,打出了在2030年前设置风车7000座以上,开发海上风力发电3300万KW(千瓦)的政府目标。该项计划可提供英国电力消费总量的三分之一。

日本政府也决定支援海上风力发电事业,使其承担可再生能源的部分作用。有多个风力发电站建设项目正在展开,其中福岛海域风力发电站一马当先。日本政府在2011年度的第三次补正预算中拨出125亿日元用于福岛重建,由丸红、东京大学、三菱商事、三菱重工业、IHI联合海洋公司(IHI Marine United)、三井造船、新日本制铁、日立制作所、古河电气工业、清水建设、MIZIHO(瑞穗)情报总研这11家公司组成的专业联合团体接受经济产业省的委托,正在推进“浮体海上风力发电站实证研究事业”。

福岛县海域的浮体式海上风力发电站实证研究计划(图片来源:福岛海上风力联合体)。一期将建设变电站和装有四柱型半潜式风车的浮体式海上风力发电设备。高级单柱浮体和三柱型半潜式风车设备计划在二期实证研究中建设

 

工程费总计188亿日元。第一期将于2013年前建设一座2000KW的海上风力发电设备,并开发各种基本技术,进行浮体和风车的验证、开发耐腐蚀耐疲劳的高性能钢材、确立观测手法等,在各项技术开发的同时获取气象、海洋等基础数据。第二期实证研究中,将于2015年前建设两座世界最大级别的装有7000KW风车的发电设备,进行着眼于商业运作的验证。

水深较深的日本海域使用“浮体式”

本次计划的最大特点,是采用将风车浮于海面的“浮体式”。目前开展海上风力发电的欧美各国,其海域相对较浅,因此主要采用在海底建造基础固定发电设备的“固定式”。相比之下,日本沿岸却被水深50m以上的海洋环绕。水深超过50m以上后,“固定式”的建设成本剧增,因此不适合日本的海域。

于是日本采用了水深达100-200m也不影响成本的“浮体式”。浮体式是挪威、葡萄牙于几年前刚开始实证研究的新技术,福岛海域的实证研究将建成世界首个大规模浮体式风力发电站。

据该项目发起人东京大学研究生院工学系研究科社会基础学专业的石原孟教授介绍,海上风力发电对日本有很多好处。

“日本国土狭窄,平地又少,很难在陆地上开展大规模风力发电。在这个方面,海上强风比陆地稳定,且日本海域比陆地宽阔的多。日本的国土面积在世界上排名第62位,与此相对,领海和专属经济区的面积广阔,位居世界第6。”

潜力巨大,有望贡献于灾区重建

福岛、茨城、千叶沿岸的年均风速图(图片来源:东京大学 石原孟教授)。根据安装在福岛县磐城市海域天然气田的风速仪两年时间的实测,相对于陆上年均风速每秒4.3m,海上风速达到每秒7.4m,月最高超过每秒9m

从计算机根据以往气象数据所作的演测中,可看出日本海上风力发电的存储量(理论上算出的可利用能源量)有16亿KW。该数值之高,是日本全国10家电力公司所有电力设备装机总量(合计2.0397亿KW)的大约8倍。

浮体式海上风力发电是一种在日本各地都能设置的方法,而福岛县海域无论在风力强度、水深、还是适于建设的面积大小等方面均具有优势,石原教授大约10年前就注意到这里的优势,并将其列入最具希望的候选地。再加上可以利用核电、火电的送电系统,福岛县海域还拥有能够大幅削减送电成本的优点。

此外,人们还期待着大规模风力发电站建设有助于福岛的产业复兴。目标之一,是在小名滨港(福岛县磐城市)的广大地区集中建设海上风车工厂和研究开发设施,并将其扶持发展成该地区的特色产业。

“福岛县拥有飞机、汽车等众多机械产业,生产电池、电机等的工厂很多,有利于零部件筹措采购。而且,巨大的海上风车,直径160m,高度200m,光是一根风车叶片(桨叶)就达到80m,在很远的地方制造和运输很不现实,只能在福岛海域附近制造和组装。将生产加工基地设于小名滨港,在施工和维修等方面还有助于创造持续就业的机会。”(石原教授)

东京大学研究生院工学系研究科社会基础学专业 石原孟教授(照片来源:石原孟教授)

然而,福岛县近海是鱼量丰富的渔场,怎样与渔业共存,将是一个重大课题。将悬浮起风车的浮体用作引鱼的“海洋牧场”方案认为,海上风力发电和稳定的渔业是能够同行并举的,但对周围海域的调查和捕鱼试验目前仍在进行当中。

海上风力发电“相对于石油等需要去寻找捕获的狩猎型能源而言,就好像可在同一块土地上反复收获的农作物,是一种农耕型能源”(石原教授)。它可以同时解决环境、经济、能源的问题,作为有助于福岛复兴的能源,汇聚着人们的巨大期待。

 

采访、撰文:牛岛美笛
标题背景照片:浮体式风车竣工示意图(图片来源:东京大学石原孟教授)

相关报道
专题相关报道
  • 浮体式海上风力发电设备“福岛未来”开始运转11月11日,建于福岛县海域的2000kw风车开始旋转,浮体式海上风电场(风力发电站)实证研究事业正式启动。计划在下一年度内修建的两座7000kw风车启用后,发电总规模可达16000kw,将成为全球最大的浮体式发电站。日本政府将该事业定位为在东日本大地震及核电站事故中遭受重创的福岛县实现复兴的标志,意欲将其打造成风车产业的一大聚集地。
  • 可再生能源的希望之光 ——太阳光和地热的使用方法3.11后,日本将期待的目光转移到可再生能源上。然而,相对于从震灾前就已在积极利用的太阳能光伏,地热发电虽潜力巨大,开发却没有进展,两者的进展状况也存在差距。此文分别探讨了它们各自有待解决的课题。
  • 利用微生物能源的水田发电收集沉睡在自然界中的能源与释放到环境中的能源并利用它们发电(环境发电)。如今,在生产日本人主食大米的水田也开始了这种实践。
  • 振动发电——有效利用丢弃的能源从自然界和周围环境中“收获”能源的技术受到人们关注。这就是能量收集(环境发电)技术。应用这种技术,众人踩踏的地板也能变身为收获能源的肥沃“粮田”。请看来自开发研究第一线的报道。
  • 了解日本能源的五个要点论及可再生能源之前,不容忽视的是该地区能源的基本信息。在本特辑的第一篇文章中,作者将这些信息归纳成五个要点,并采用问答形式进行介绍。例如,日本的能源自给率、汽油价格……各位读者,你能答对几道呢?

最新专题

バナーエリア2
  • nippon.com专栏
  • In the news
  • 東方
  • 客观日本