改善日照條件，降成本、增能效就成為日本發(fā)展太陽能光電的關鍵問題。除擴大太陽能光伏發(fā)電的規(guī)模、增加其用地以外，更重要的是依靠科技力量不斷提高太陽能光伏發(fā)電的能效。為此，日本的科研機構和企業(yè)正在致力于研發(fā)進一步提高太陽能光伏發(fā)電能效的技術和裝置。

11月13日，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第26次締約方大會（COP26）在英國的格拉斯哥閉幕，大會就《巴黎協(xié)定》實施細則等核心問題達成共識，標志著世界各國踏上全面應對氣候變化的新征程。

日本首相岸田文雄在11月1日本國大選結束后的第二天便趕赴英國出席COP26世界領導人峰會并發(fā)表講話，重申了前首相菅義偉在4月22日由美國主辦的領導人氣候峰會上宣布的日本減排目標：到2030年溫室氣體排放量比2013年減少46%，并努力挑戰(zhàn)更高的50%，2050年實現(xiàn)碳中和。

日本要實現(xiàn)這一承諾目標，關鍵需要加大力量實現(xiàn)電力行業(yè)的減排。今年1月日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省公布的《2050年碳中和綠色增長戰(zhàn)略》顯示，電力行業(yè)仍然較多地依靠傳統(tǒng)的燃煤燃氣發(fā)電，二氧化碳排放量占比為37%，居各行業(yè)之首，日本也因此在COP26會議期間被全球環(huán)保團體“氣候行動網(wǎng)絡”頒發(fā)“石化獎”。

為解決這一減排關鍵難題，按時兌現(xiàn)減排目標，日本政府10月22日公布的第6版《能源基本計劃》首次提出“最優(yōu)先”發(fā)展可再生能源，提出到2030年可再生能源發(fā)電量的占比將達到36%~38%，大幅高于2018年公布的第5版計劃所提出的22%~24%的目標。2019年日本的可再生能源占比僅為18%，因此需要加倍的努力，方能兌現(xiàn)承諾的減排目標。

1.將太陽能作為可再生能源的“主力軍”。

可再生能源發(fā)電主要包括水能、風能和太陽能。

首先看水力發(fā)電，日本由于燃料資源匱乏，水力則成為其本土的主要發(fā)電資源。過去一個時期日本積極發(fā)展水電，1960年水電占比超過50%。后因進口石油價格低廉，轉而積極發(fā)展火電，加之上世紀70年代大力發(fā)展核電，遂水電占比逐年下降，至2009年僅占6%。要在已經(jīng)廢棄的水電基礎上重振水電，恐非日本的明智之選。

另外，氣候變化引發(fā)的自然災害及其次生災害也是考量發(fā)展水電利弊的不可忽視的要素。例如，今年夏季巴西遭遇91年來最嚴重的旱災，給水電敲響了警鐘。

巴西可再生能源發(fā)電裝機總量居南美國家之首，其中水電占比76.8%。據(jù)報道，這場旱災導致巴西的水電站蓄水量嚴重不足，多座水電站無法足額發(fā)電，繼而引發(fā)電價攀升，迫使巴西政府采取提高燃氣等能源的價格、限電等措施。

巴西的這場旱災及其引發(fā)的水電危機再次繃緊了世界畏懼氣候變化的神經(jīng)，使各國重新審視水力資源作為可再生能源發(fā)電的利弊，日本也或會從中有所汲取。

同樣受氣候變化捉弄的還有風能發(fā)電。風電是歐洲各國為實現(xiàn)減排目標發(fā)展可再生能源發(fā)電的重要選項之一，但是，今年夏季以來歐洲的風量減弱，使歐洲的風電遭受打擊。受“風災”影響今夏歐盟的風電總量比去年減少7%，其中西班牙是“重災區(qū)”。

西班牙被譽為“脫碳先進國家”，在其電能結構中，風電占據(jù)20%的較大比例。受此次“風災”影響，9月份的風電量比去年同期減少20%。由于受災減少的電力需要由只占30%的天然氣火電來彌補，所以引起了西班牙的天然氣價格和電價暴漲，9月份生活用電價格同比上漲35%。西班牙的“風災”及其次生災害的影響深度波及歐洲，一定程度助推了歐洲的能源危機。

一般認為太陽光同樣會受氣候變化的左右，冬季光照減少，太陽能光伏發(fā)電量隨之下降。例如，去年12月至今年1月日本曾一度供電緊張，其原因被指“光電量減少”。但是，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的實證結果表明，太陽光（對光伏發(fā)電）的影響幾乎可以忽略不計，主要原因是枯水期導致水電量下降。因此，太陽能光伏發(fā)電受氣候變化的影響比我們想象的少得多。

鑒于以上巴西的水電和西班牙的風電以及日本的光電典型案例，日本的第6版《能源基本計劃》將36%~38%的可再生能源比例劃分為：太陽能14%~16%、風能5%、水能11%，這一配比不無道理。從這一比例可以看出，日本將太陽能確定為可再生能源的“主力軍”。

2.依靠科技力量提高太陽能光伏發(fā)電的能效。

據(jù)中國能源信息平臺的資料，截至2019年日本的太陽能光伏發(fā)電裝機達到6184萬千瓦，僅占當時可再生能源的7.2%，未來有很大的發(fā)展空間。但是，日本的太陽能光伏發(fā)電低能效以及由此產(chǎn)生的電價過高等問題，是阻礙太陽能光伏發(fā)電發(fā)展的瓶頸。

為解決這一瓶頸問題，日本政府于2009年11月就啟動了“太陽能發(fā)電富余電量收購制度”，并于2012年7月1日開始實行“固定電價收購政策”，以鼓勵企業(yè)和民間大力發(fā)展和使用包括太陽能在內(nèi)的可再生能源發(fā)電。這些政策有效促進了可再生能源發(fā)電領域的投資，到2018年底，可再生能源發(fā)電裝機增長了4600萬千瓦，其中居民太陽能光電增長了583萬千瓦，非居民太陽能光電增長了3722萬千瓦。

為了降低太陽能光電的收購價格，日本政府從2017年開始對2兆以上容量的太陽能光伏發(fā)電實施競價機制。通過競價，中標價由2017年11月的17.2~21.0日元/千瓦時下降至2019年9月的10.5~13.99日元/千瓦時。

盡管日本官方、企業(yè)和民眾為發(fā)展太陽能光伏發(fā)電作出了一系列的努力，但是，其太陽能光伏發(fā)電的成本仍然較大幅度地高于美國、中國等國家。根據(jù)國際可再生能源機構（IRENA）的統(tǒng)計，日本的太陽能光伏發(fā)電的成本為1千瓦時/13.5日元，是中國（5日元）、美國（6.5日元）的2倍多，比法國和德國高出80%。

因此，改善日照條件，降成本、增能效就成為日本發(fā)展太陽能光電的關鍵問題。除擴大太陽能光伏發(fā)電的規(guī)模、增加其用地以外，更重要的是依靠科技力量不斷提高太陽能光伏發(fā)電的能效。為此，日本的科研機構和企業(yè)正在致力于研發(fā)進一步提高太陽能光伏發(fā)電能效的技術和裝置。

據(jù)日本學者藤和彥撰文介紹，東京大學先端科學技術研究中心岡田至崇教授的研究小組正在研發(fā)利用量子點理論完成光電轉換的“量子點太陽電池”。

據(jù)科技資料介紹，量子點太陽能電池是第三代太陽能光伏電池，也是最新、最尖端的太陽能電池之一，在普通太陽能電池之中引入納米技術與量子力學理論。與其他吸光材料相比，量子點具有獨特的優(yōu)勢：量子尺寸效應。通過改變半導體量子點的大小，可以使太陽能電池吸收特定波長的光線，即小量子點吸收短波長的光，而大量子點吸收長波長的光，增大了吸收系數(shù)，提高了光電轉換效率。大量理論計算和實驗研究表明，量子點太陽能光伏電池在未來的太陽能轉換電能中顯示出巨大的發(fā)展前景。

另外，日本愛知縣一宮市的一家風投企業(yè)（MCC QUANTA）研發(fā)出一種裝置，安裝在現(xiàn)有的太陽能光伏板可提高其2倍的發(fā)電能效，并于10月下旬批量生產(chǎn)。

這一裝置也是通過應用量子現(xiàn)象，更多地提取太陽光照射在光伏板產(chǎn)生的電子，以提高光電轉換的能效。據(jù)稱，這一裝置如果被廣泛使用，“即使不增加用地也可增加2倍的發(fā)電量，還可降低一半的成本”。

COP26期間，與會領導人簽署了《格拉斯哥氣候公約》。公約要求各國加緊努力，逐步減少不使用技術控制二氧化碳排放的發(fā)電廠，倡導可再生能源發(fā)電，并呼吁結束低效的化石燃料補貼。

當今世界減碳、綠色、可再生已經(jīng)成為潮流，在潮流的推動下，在目標的引導下，在政策的支持下，無論是日本，還是世界各國，都將有越來越多的資源源源不斷地涌入減碳、綠色、可再生領域，鼓勵、支持、推動更多的科研人員和企業(yè)研發(fā)出更多、更好、更高效的可再生能源產(chǎn)品，保護地球，造福人類。

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