科學研究 - 三菱綜合研究所：日本近海海上發電潛力巨大

三菱綜合研究所公佈分析結果稱，日本領海和專屬經濟區（EEZ）内可利用的海上風力發電量遠遠超過了日本政府2050年實施碳中和（溫室氣體實際零排放）目標所預期的量。這一結果是基於公開資料和一定前提條件下計算得出的，並未考慮任何自然和社會條件。但三菱綜合研究所表示，日本顯然存在足夠的海上風電發電量，可以滿足在最大限度減量對船航行和漁業影響的情況下實施政府提出的海上發電目標。

三菱綜合研究所於4月25日發佈了題爲《日本的海上風電潛力海域——形成共創海上風電與漁業未來的良性循環》的報告。日本政府目前將風力發電定位爲除了實施2050年碳中和外，還有助於確保能源和經濟安全，實施產業培育和經濟增長的重要電力供應來源。而擴大日本海上風電市場以及推動產業隊形變換的關鍵，是在海上風電與漁業合作的前提下確定風電的開發海域，而這正是該研究所製作報告的目的所在。

海上風力發電示意圖

可發電量大幅超越政府目標

報告書給出了分別將2040年和2050年的船航行密度納入考慮和未納入考慮的分析結果。其中，可進行海上發電海域的總髮電容量最低估值是在考慮到2040年時的船航行密度，且發電成本低於每瓩時10日元的情況下，被認爲具有更高商業可行性的海域的總髮電容量。在這一估值中，適用於離岸地區域的著床式發電的總容量達到6400萬瓩，適用於遠海區域的漂浮式發電的總容量達到3億4300萬瓩。而日本政府的風力發電引進目標是「到2030年達到1000萬瓩，到2040年達到3000萬～4500萬瓩」，可見，此次報告中所示的數值遠遠超出了政府的目標數值。如果不將發電成本侷限在每瓩時10日元以下，預估總髮電容量將進一步增加，著床式的總容量將增加到7000萬瓩，漂浮式的總容量將增加到23億9600萬瓩。

著床式發電潛力海域（2040年：考慮船航行密度後）

漂浮式發電潛力海域（2040年：考慮船航行密度後）

（資料來源：三菱綜合研究所《日本的海上風電潛力海域——形成共創海上風電與漁業未來的良性循環》）

同樣引人注目的是，將2050年船航行密度納入考慮範圍後的分析結果，比考慮2040年船航行密度後的分析結果的數值要更高。在前者每瓩時發電成本低於10日元的海域中，著床式的總發電量爲7000萬瓩，漂浮式的總發電量爲14億7700萬瓩。與2040年的數值相比，漂浮式總發電量的大幅增長尤爲突出。三菱綜合研究所對此的解釋是，預計2050除可實施風力渦輪機大型化和電廠營運維護高效化等技術創新之外，國内供應鏈的構建模製、港口和電力系統基礎設施的開發有望進一步降低成本，從而使總發電量大幅增加。

著床式發電潛力海域（2050年：考慮船航行密度後）

漂浮式發電潛力海域（2050年：考慮船航行密度後）

（資料來源：三菱綜合研究所《日本的海上風電潛力海域——形成共創海上風電與漁業未來的良性循環》）

2030年電力結構中風力發電佔比5%的目標

當前，日本的能源結構仍然較大程度上依賴化石燃料。2020年10月，時任首相菅義偉在國會參衆兩院全體會議的施政方針演講中宣佈，日本將「力爭在2050年前實施碳中和、去碳社會」，並表達了「最大限度引進再生能源」的決心。同樣是在2020年的12月，「強化海上風電產業競爭力官民協議會」公佈的「（第1次）海上風電產業願景」中提出了「到2030年達到1000萬瓩，到2040年達到3000萬～4500萬瓩」的海上風電引進目標。

2021年10月，日本内閣會議透過的「第6次能源基本計劃」中增加了將再生能源在2030年度電力結構中的比例提高到36%～38%的目標。其中，風力發電預計將佔此比例中的5%，相當於2360萬瓩。此外，2024年3月12日，日本内閣批准了將海上風力發電海域擴大到EEZ的「再生能源海域利用法的部分修正法案」。日本經濟產業大臣齊藤健在内閣會議後的記者發佈會上表示：「實施2050年碳中和需要最大限度地引進再生能源，而海上風力發電是一張王牌。我們期待其拉動國内相關產業的競爭力。風電與漁業等已經在海洋資源利用中佔有先機的行業的共存共榮也至關重要。」

2020年10月26日，時任首相菅義偉在衆議院全體會議的施政演說中宣佈將在2050年實施碳中和（圖片出自：日本首相官邸網站首頁）

以水深不超過2000米的海域爲實施物件

三菱綜合研究所這份有望推動海上風力發電隊形變換的報告採用了怎樣的分析手法呢？此次三菱綜合研究所在劃定可進行海上風力發電的海域時，研究人員以距離濱海帶5公里以上直至專屬經濟區邊界的海域爲物件，依據最低平均風速7米/秒、最大水深不超過2000米、發電成本每瓩時10日元等海上風電商業化所需的條件和標準，以及石油和天然氣產業的實際經驗等進行了設定。同時他們還採用世界銀行的自動船識別設備資料，設定了船航行密度閾值，並根據理論值、文獻值和實際專案值設定了海上風電裝機容量密度（不考慮船航行密度時爲每平方公里4000瓩，考慮船航行密度後爲每平方公里5000瓩）這一分析條件。國家公園和潮間帶等環境保護區、漁業權設定海域、軍事演習區域、距離海底電纜設施1公里以内的海域不在本次分析的範圍内。

研究人員根據設備特性將著床式發電的適用範圍限定在水深不超過75米的海域，將漂浮式發電的適用範圍設定在水深75米至2000米之間。根據離岸距離的不同，對電廠的規模採取了分段式設定，裝機容量從距離濱海帶不超過10公里的50萬瓩逐漸增加到距離濱海帶50公里以上的500萬瓩。風電專案的投產時間預計爲2040年至2050年間，專案期限爲30年，並根據以上條件計算了發電成本。計算結果也考慮了未來可能的技術創新、國内供應鏈的建設以及港口和輸電基礎設施的隊形變換所帶來的成本降低。

另一方面，上述計算結果沒有考慮詳細的海況（波高、潮流等）和海床基礎（海床地質、傾斜度等）等自然條件，也沒有考慮包括中小型船在内的詳細漁業現狀以及因船航線調整等因素對風電影響減量的可能性，同時沒有考慮發電設施對自衛隊和駐日美軍雷達和通訊系統的影響。報告書也承認，這一分析成果是基於一定的前提條件得出的機械分析，因此實際可開發的海域可能與報告中的情況不一致。

根據日本資源能源廳的資料，截至去年12月，日本國内所有電廠的最大輸出（發電裝機容量）共計約2億6500萬瓩。結合這一數位，也可以一窺報告書分析結果顯示的海上發電潛能之大。「強化海上風電產業競爭力官民協議會」公佈的「（第1次）海上風電產業願景」中也介紹了國際機構的分析結果：預計到2040年，全世界引進的海上發電量將達到5億6200萬瓩，是2018年的24倍。

本次公佈的報告書最想強調的是什麼？三菱綜合研究所做出瞭如下解釋:「實施2050年碳中和所需的海上風電引進量以及國家制定的2040年引進目標，並不是從發電潛力倒推而來的，而是考慮到當時的電力需求與其他再生能源、火力、核能等既存發電方式的發電量的平衡進行估算和設定的。而本次分析發現，僅僅導入報告中所示的海上風力發電量，就遠遠超過了當時的電力需求量，因此不需要考慮需求與發電量的平衡。如果仔細考量此次分析中沒有納入考慮的自然條件、社會條件、漁業等海洋利用狀況等因素，實際的可開發海域面積預計將大幅等比縮小。我們希望傳達的資訊是：相對於風電的必要引進量和引進目標，海上發電具有足夠的潛力，即使在最大限度地減量對船航行和漁業的影響的情況下也有實施這些目標的可能性。」

日文：小岩井忠道（科學記者）
翻譯：JST客觀日本編輯部