日本能否夺回其太阳能光伏领域的领导地位？

 　　“旭日之国”建立和丧失其在太阳能领域的主导地位彰显了可再生能源改变政治和国策是多么苍白无力。

东京西南的渥美半岛现在温度为38 °C：去年夏末，令人窒息的热浪席卷了大半个日本。三井化学塑料公司经营的新建发电厂的办公室内，电力告急。外面，215,000块太阳能电池板正在将酷热的阳光转变成50兆瓦电力，用于本地电网。现场架设了3台118米高的风力涡轮机，还有六兆瓦的发电能力，以作为太阳能电池板的备份，在冬季使用。

三井化学工厂只是正在建设的数千个可再生电力装置之一，因为日本面临其连续第三个不使用核反应堆的夏季，而在之前，核电交付全国电力的约30%。在日本，人们将2011年3月11日的地震和东京电力公司福岛第一核电站核电灾难称为“三幺幺”。辐射污染迫使100,000多人撤离，使数百万人感到恐慌。

此外，它还给日本已经不堪一击的制造行业带来巨大冲击，而制造业是国家第二大雇主，占全国经济的18%。

在地震当天，日本54个核反应堆中有11个关闭。一年后，日本的所有核反应堆都停用了，都必须升级到符合提高的安全标准，然后排队等待检验。在我这个夏季访问期间，日本还没有核电，且只有积极节能灯一直亮着。同时，据日本经济、贸易和工业部统计（METI），日本使用太多进口化石燃料，导致家庭用电价格上升20%，商业用电上升30%。

但是，福岛事件后的能源危机点燃了对国家可再生能源行业的希望，尤其是其太阳能业务。作为在2011年夏季离任前的最后一项举措，首相菅直人制定了潜在利润丰厚的上网电价，以刺激安装太阳能、风能和其他形式的可再生能源。上网电价规定了公用事业必须采购该等来源电力的溢价。

政府奖励促使三井化学最终原本采购用于建设汽车塑料厂（建不起来了，因为汽车制造商将制造业务迁移到海外）的土地。现场已经闲置了21年，直到三井化工组建财团，帮助融资1.80亿美元投资太阳能光电板和风力涡轮机。因为出手快，三井化学及其六个合作伙伴取得2012年上网电价资格，承诺工业规模太阳能设施为每千瓦时电量为40日元（35美分），并持续20年。

曾担任核电工程师且现在在运行三井化学能源和环境业务的Shin Fukuda说，依照那个价格，财团可以在10年内赚回投资，并从接下来至少十年从可再生设施中获得实质性利润。

一夜之间，日本成为全球最火热的太阳能市场：在福岛沦陷之后不到两年，全国的太阳能发电能力翻倍。根据METI统计，到2014年8月底，开发商已经安装了将近10吉瓦的可再生发电能力，包括9.6吉瓦太阳能。（福岛第一核电站的核反应堆发电量为4.7吉瓦；全国总安装发电量为约290吉瓦。）四分之三的新太阳能发电量为大型装置，如三井化学。

然而，此太阳能发电量的爆棚对日本太阳能光电板制造商来说却是喜忧参半，他们曾在20世纪80年代引擎太阳能设计并早在20世纪90年代就发起了全球太阳能行业。忧是因为安装的数百万太阳能光电板中大部分都是进口的，都是国外生产的。即便一些日本制造商，包括早期的市场领导新锐，都是购买国外生产的太阳能光电板，并在日本销售。

日本这个曾经的全球最先进的半导体生产商和使用该技术制造太阳能单元的先驱，如何放弃其太阳能行业是一个有关国家安全、垄断电力和货币驱动政治故事。另外，这个故事给相信可再生技术优势将为国家转变其能源习惯提供足够激励的人们上了重要的一课。

在21世纪00年代的大部分时期，太阳能行业的令人印象深刻的进步都被忽略了，因为国家强大的电力公用事业施加政治力量支持核电。而且，尽管消费者对太阳能的需求再次飙升并对核电产生了强烈的鄙视，这样的事情还是会发生。在一个几乎没有化石燃料资源且有痛苦的福岛灾难泄漏记忆的国家会利用其技术知识夺回其作为领先的太阳能生产商的地位，还是会再次忽视可再生能源？

　　财富

太阳能方舟比三个足球场还要长，高37米以上，在子弹头列车穿过日本中部时，可以从东海道新干线清楚看到。其结构被太阳能光电板覆盖，就像是一个另一个时代（在这个时代，日本拥有太阳能行业）的能源神殿。三洋在2001年建成此方舟，布置了5,046块太阳能光电板，可产生无污染发电量630千瓦。

造就此丰功伟绩的时代自20世纪70年代的能源危机开始，当时全球石油价格达到巅峰，打击了日本出口推动制造经济。国家利用其生产电子半导体芯片的主导地位，追求更加清洁、更加安全的替代太阳能电力。而且，与美国等其他国家不同，即便在20世纪80年代，油价下跌，其仍坚持太阳能开发计划。在1985年到2007年之间，日本研究员申请的太阳能技术专利比美国和欧洲发明家加起来多两倍多。夏普、三洋电机、松下和京瓷成为太阳能技术的明确领导者。20世纪90年代，日本生产商开始增加销售和太阳能安装。到2001年，日本的总太阳能发电量比十年前高500倍 - 在这十年期间，美国太阳能仅上升可怜的15%。

之后，它戛然而止，因为国家将其未来赌在核电上。

在福岛第一核电站沦陷前，政府核电计划雄心勃勃，他们原计划到2030年再建设14个反应堆，将使核电发电量约加倍，占日本电力的50%。同时，在21世纪00年代中期，日本的太阳能销售下降，且到2007年，日本生产商的全球市场领导者地位被美国、中国和欧洲制造商取代。就在几年间，国家行业领导者的地位就成了昨日黄花。

令日本疏远太阳能的原因混杂着认识、文化和政治。核电拥有强大的光滑，而基于间歇可再生动力的能源看似薄弱且不可靠 – 国家的政治电力公用事业吹捧的印象。尽管日本有大量地点是风电和太阳能电力的理想场地，电力公司说服公众可选择的能源有限。“我们真的天真的以为我们缺乏资源，日本必须依赖进口燃料”，东京日本可再生能源基金会的董事Mika Ohbayashi说。

公用事业观点披上了自我利益的色彩。日本的10家公用事业公司为（并保持）垂直垄断。他们分别控制其各自地区的发电、输电和配电，且其电网设计为从中央发电厂交付电力 – 包括大型核反应堆。从设计看，他们并未采用互联这种有助于保障各种发电安全使用的手段。在大部分工业化国家，政府打破了电力市场垄断，允许输电网的运营商建设该等互联，但是日本的公用事业反对这种自由化趋势。两个交流频率将全国电力系统一分为二的遗留问题也是互联复杂化。日本东部为50赫兹，而西部使用60赫兹电力 – 2011年福岛灾难后，已经发现这是一个后果严重的障碍，当时东京电力不足，却不能使用大阪多余的电力。

当被问到日本为什么不在其处于全球行业领导地位期间选择积极推动太阳能，前任首相菅直人告诉我，这归咎于国家公用事业：“原因非常明显。电力公司想要推广核电，提出反对”。

复兴

芦屋市是位于大阪与神户之间，其海湾填海土地的一部分为一个400单元住宅开发，称为智能城市盐味-芦屋（“盐味芦屋”）已成雏形，是松下子公司PanaHome创作的。在7月的一个星期天，已经建成的所有50所房屋均安装了太阳能光电板，以向本地电网输送多余的电力，且PanaHome销售员正在向有儿童的夫妇推销这些房屋，卖点是家庭能源利益和抗振。

盐味芦屋是有双重故事的家庭，包括地热加热和制冷及其他绿色设计特征，以最小化耗电量，同时高效的屋顶太阳能光电板最大化发电量。据PanaHome销售员三和渡边说，多余的电力可以使居民每年赚取约100,000日元（825美元）。渡边吹捧说，还有一个特征是无价之宝，他说，在断电时，如地震或台风，家里还有电可用。她打开了样板房餐厅的一个橱柜，展示了锂电池，它与厨房旁边的能源管理系统一起工作，可以运行家里的空调/热泵、一层照明和冰箱，可持续约2天。

松下的太阳能希望依托三洋研究员在20世纪90年代发明的技术，松下于四年前在公司兼并时收购此技术。此太阳能单元组合了传统的晶体硅和薄膜非晶硅技术，太阳能转化成电力的效率相对较高。此混合技术称为HIT，与固有薄层结合，称为公司太阳能战略的中流砥柱。

新乡冈本，一名材料科学家，在成为松下生态方案商业集团的太阳能研发主管前，一直在三洋电机工作，说太阳能光电板正在国内销售中赚取溢价，因为在相同的屋顶，它们产生的电力比目前市场主导更便宜的多晶板更多。假定在白天，日本每个家庭的平均耗电量为1,400千瓦时每年，他说，与使用普通太阳能系统的家庭相比，使用松下系统的家庭将多出52%的多余电力返回到电网。

日本居民电价昂贵，在2013年为24.33日元（20美分）每千瓦时，约为美国平均电价的两倍。且鉴于电价“肯定会持续上涨”，冈本说，最有效的屋顶太阳能系统将具有很大的优势。7月，我们在位于东京东面的松下志贺工厂见面时，工厂钢开始装运期最新且最强大的太阳能光电板设计。使用效率为22.5%的单元的太阳能光电板的进步包括背面用于提高光吸收率的散射膜。组装线每天24小时运行，以满足国内需求。

另外，管道也有进步。4月，冈本的小组生产了一种效率达到25.6%的太阳能硅单元，打破了保持了15年的25.0%的记录。尽管此记录是在实验室通过原型设备得到的，冈本预计其小组将最终能够生产出效率与晶体硅理论极限29%相差无几的商业单元。

更新改造

在毁掉的福岛第一核电站反应堆的海岸山脉和其污染的土地上，全球最先进的致力于可再生能源研发的机构正在崛起。位于郡山市福岛县商业中心的1亿美元基地在4月开放，将之前日本分散的科学技术机构聚到一起。将此机构设立在此并非偶然，这是对灾难地区人民的情感和经济承诺。

2011年3月的地震、海啸和熔毁后，东京北面这个风景秀丽的县仍是无人区。这次灾难让100,000多居民中多数人无家可归，且再也不能回来了。重新安置辐射污染地区无住宅且无生计的群众并非易事。福岛的太阳能供电辐射监视器表明，空气是安全的，但是在东面100千米处，东京电力公司(TEPCO)仍在努力避免污染地下水和海洋。

郡山研发机构吹嘘为最先进的结晶、切割和硅晶片成型实验室，且其生产线每小时可以生产多达360个镜片。外面在测试各种太阳能光电板及中等型号的风力涡轮机和较大型电网连接蓄电池。其最有雄心的计划由日本最受欢迎的太阳能科学家之一的真琴.长井领导，他从东京科技所到郡山。其目标是提高硅单元的理论效率极限，在2016年达到30%，并在2021年达到40%。这是一个雄心勃勃的计划，但是包括松下在内的三家大型制造商已经签约了。

尽管还有一些其他研究员正在寻找比硅（占目前太阳能产量的90%）更加高效的替代材料，长井致力于自上而下重新设计硅单元。例如，他的一支团队正在开发一种用于生产更高品质硅锭。另一支团队正在重新思考半导体结构成型方式，以将硅晶片转换成单元；长井的计划是蚀刻或构建仅几纳米的垂直结构，这要比硅晶片自身窄100,000倍。如果此仿真结果好，得到的更窄或窄壁将改变硅内的电气行为，从而提高其吸收光和收集光电荷的能力。

2011年6月，福岛之前的原支持核能的县长佐藤雄平宣布，福岛以后将依赖可再生能源。社区活动家在全县启动了几十个项目，且在2012年，它制定了到2020年，将目前可再生能源占其电源的22%提高到100%的目标。

但是，日本能源困境的残酷现实为该等雄心装饰可能以失败告终。仅从上网电价角度预期，太阳能扩展不可能满足全县目标 – 或甚至是取代日本核电曾提供的电能。而且，政治和经济力量并不看好更强烈的扩大可再生能源的政策。

根据日本太阳能协会预测，一个东京贸易小组建议年太阳能安装量将在今年达到峰值，却也只有七吉瓦。该小组预测日本总安装太阳能发电量将在2030年达到102吉瓦，只能满足全国小部分电力需求。风电的中等部署将提供一些额外电力。但是，日本需要很多。尽管日本消费者和工业已经自2011年起削减电力需求，通过增加进口天然气、石油和煤炭的用量，弥补大部分核电公用事业。2012年，化石燃料占日本发电量的89%。因此，其总温室气体排放量比2010年高7%。

可再生电力的前景会更差。为了避免无法重启核反应堆，公用事业正在建设新一代燃煤发电站。据大林统计，现在有约13吉瓦的新煤电发电厂正在开发。

同时，日本太阳能的成本相对较高，带来原支持核电公用事业的人煽动反对可再生能源的威胁。“毫无疑问，现在的太阳能光电板发电是昂贵的”，Okamoto说，表达了个人而不是松下的观点。他担心为了给屋顶太阳能系统和三井化学这样的发电厂融资，电费上涨会使纳税人会做出负面反应，：“如果我们继续在当前成本水平扩大我们的业务，我们可能遭到反对。”

另外，喜欢核电的守旧政治家看似死灰复燃。民意调查发现，大多数日本人反对重启公用事业的闲置反应堆，首相安倍晋三发誓要重启日本核监管机构认为安全反应堆。7月，该机构向位于九州南岛的两个反应堆发布了第一份证明 – 然而在福岛事件后，强制要求建设的现场外紧急控制中心尚未竣工，且反应堆与附近的活火山非常接近，非常危险。很快，将口服碘药片分发给了反应堆的邻居，且得到本地政府和核电厂所在萨摩川内市的绿灯，预计前期启动会很快开始。没有核电站提供的工具、税务和业务，该市经济陷入困境。

同时，公用事业延迟可再生开发接入电网或收取电网升级费用，导致可再生项目不可行。这些阻力对风电的打击最大。实际上，自福岛事件后，日本微薄的风力涡轮机市场在减缓。

10月，地震后，工人看着起重机吊起辐射保护罩的一部分，将之放在福岛反应堆上。吊起盖子后，自2011年起第一次露出里面建筑碎屑。

这个夏天，METI组建了一个委员会管理新能源政策的实施。一项议题：公用事业和政府最近为了限制继续安装太阳能做出的努力。Ohbayashi说METI变卦了，因为它对可再生能源的商业潜能及其可能对公用事业产生的影响做了错误判断。Ohbayashi说“他们不认为太阳能光电板会呈爆炸式发展。”

日本政府已经计划辐射式检修全国四分五裂的批发市场和电网，准备在以后，生产商享有交付电力的权利。在该情况下，可再生能源会繁荣发展。

但是，最重要的步骤还在后面几年：迫使垂直集成公用事业“松绑”其发电和输电业务。松绑对为生产商创造一个平台、优化系统以实时交付最便宜且最清洁的电力很重要。

重新设计电网以容纳大量可再生能源流，如风能和太阳能，可能对日本来说是昂贵的办法。但是，它的成本不一定比目前政府和公用事业正在夸夸其谈的核电高。事故保险和升级以预防事故的成本可能使核电的成本翻倍。

如前任首相菅直人跟我说的，福岛第一核电站的灾难永远改变了核电的经济学。“以前，都说核电能够以非常低的成本供电，但是，现在我们知道了，这不正确”，他说，“计算时假定无事故会发生。现在，我们知道会发生事故。”