日本地熱發電的産業優勢在動搖
2021/10/18
日本曾經長期在地熱發電領域處於領先地位,目前這種優勢正在下降。在地熱資源量全球第一的美國等國家,低溫小型的「雙迴圈(Binary)方式」的勢頭十分迅猛,而日本企業在高溫大型的「閃蒸(Flash)方式」市場約佔7成份額,目前正在逐漸被市場放棄。日本政府的脫碳戰略以地熱産業出口為支柱,可能會對其戰略産生影響。
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日本大分縣的地熱發電站使用了富士電機的雙迴圈發電機 |
地熱是可再生能源之一,只要能夠確保熱源,就可以不分晝夜地穩定發電。日本企業擅長的閃蒸技術一般是用分離器從地下閃蒸(減壓沸騰)的蒸汽和熱水混合體中提取蒸汽,利用蒸汽驅動渦輪進行發電。可産生200度以上高溫蒸汽和熱水的地方適合採用這種方式。
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而雙迴圈方式一般用於熱水溫度低、蒸汽量少的情況。利用提取的熱水,使沸點低於水的其他液體(例如氨氣和水的混合液體)變成蒸汽,然後驅動渦輪發電。由於要經過提取熱水、用熱水加熱其他液體兩個過程,因此稱為雙迴圈方式。
閃蒸方式的每千瓦時發電成本為4~10日元,而雙迴圈方式為4~12日元,稍高一些。雖然閃蒸方式的發電效率高,但近年來可在100多度的低溫地熱條件下發電的雙迴圈方式取得了技術進展,土耳其等地熱溫度不高的國家也開始引進這種技術。目前,雙迴圈方式在地熱發電裝機量總體中的佔比接近兩成。
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增長尤其明顯的是地熱發電裝機量居世界首位的美國。據美國國家可再生能源實驗室(NREL)統計,2019年美國地熱發電裝機量約達到385萬千瓦。2010年以後閃蒸方式的裝機量為7萬千瓦,而雙迴圈方式為54萬千瓦,約為閃蒸的8倍。
從事地熱調查業務的西日本技術開發公司的前董事金子正彥指出,「高溫地熱資源的開發已經告一段落,風險相對較小的低溫資源開發越來越多,使得雙迴圈發電增加」。
地熱發電此前一直是擅長閃蒸技術的日本企業獨霸天下。東芝、三菱重工業、富士電機掌握了近7成份額。
但如果僅從雙迴圈方式來看,情況已完全改變。Ormat Technologies公司等美國企業佔有8成以上份額。憑藉雙迴圈方式,Ormat Technologies在整個市場上也佔到14%,猛追日本企業。
Ormat Technologies的優勢是自己公司也從事發電業務,可以從開發初期階段就給客戶提供技術經驗。還擁有可與閃蒸式匹敵的最大輸出功率為2萬千瓦左右的雙迴圈發電站。雙迴圈方式適合較小規模的開發,並且抽上來用於發電的熱水幾乎全部返回地下,環境負荷較小,這也是一大有利因素。
日本企業也開始行動起來。歐力士將於2022年度在北海道啟動的地熱發電站雖然兩種方式都支援,但選擇了雙迴圈方式。歐力士2017年取得了Ormat Technologies約2成的股份。
在地熱渦輪機領域排在日本國內前列的富士電機也將涉足雙迴圈方式。雖然該企業在國內的供貨業績還只有2個,不過海外地熱部長井岡高史表示:「我們對於不適合閃蒸的地熱井,將提供雙迴圈方案等,通過2種方式並行,來提高競爭力」。三菱重工也於2013年將義大利雙迴圈地熱發電廠商Turboden納為子公司。Turboden已向全球幾十個國家供應設備。
據國際能源署(IEA)統計,要想到2050年實現溫室氣體凈零排放,需要將地熱發電量擴大到現在的約9倍,達到8200億千瓦時。日本的資源量為2300萬千瓦,僅次於美國和印度尼西亞,排在世界第三位,但引進量只有55萬千瓦,僅排在世界第十位,尚未完全發揮出潛力。
日本政府計劃到2030年將地熱發電設施增加一倍,隨著規定放寬,還將縮短目前需要14年左右的地熱發電開發時間。日本政府6月修改了脫碳戰略,決定發力發展地熱産業,還將增加對亞洲出口。
是局限於閃蒸方式?還是正面擁抱在全球迅猛增長的雙迴圈方式?日本的光伏和風力發電零部件産業也同樣曾經了從風光到沒落,如果錯過趨勢變化,日本國內的地熱發電産業培育將落後,再次犯下同樣的錯誤。
日本經濟新聞(中文版:日經中文網)向野崚
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