日本絕不放棄的燃煤？「超超臨界發電」的減碳淨煤術

「发展绿能的世界趋势下，为何日本无法放弃燃煤发电？」图为日本艺术家矢延宪司的大型机械创作「Giant Torayan」。 图／美联社

「发展绿能的世界趋势下，为何日本无法放弃燃煤发电？」众所瞩目的COP26大会在11月13日结束后，会中出席各国缔约的《格拉斯哥气候公约》，是史上第一次的减煤减碳公约，具有划时代的意义。COP大会期间，有40个国家签署一份「脱石炭」声明，主要工业国在2030年、一般国家在2040年，将达到终止煤炭发电的目标时——日本政府却没有签署。而这也是为何环保团体，对于日本首相岸田文雄表明「日本将达成实质零排碳标准」，感到嗤之以鼻的原因。

《格拉斯哥气候公约》让世界各国认知并重视到经济过度发展，导致地球环境严重破坏，最终将摧毁人类文明的结果，然而原本喊得震天响的口号，最后却没能以更严苛的标准，更强硬的措辞，来遏止煤炭火力发电的增长，让不少环保团体以及政治家失望，本届大会主席夏尔玛（Alok Sharma）便忍不住哽咽的表示，他能理解大家对此事的失望，但还是必须要让所有会员国都能接受这项决议。

夏尔玛之所以会这么说，主要还是部分的发展中国家，对于煤炭燃料有相当大的依赖，毕竟煤炭的储量仍相当庞大且价格便宜，即便同为火力发电，成本比起天然气或是燃油低廉，也没有像核能发电般的高门槛，自然受到发展中国家的青睐。

然而燃煤发电产生的废气，除了排放大量二氧化碳，并排出含有氮氧化物、氧化硫等有害物质之外，也会产生粉煤灰、汞、以及煤渣等，必须从锅炉中排除，不但会造成地球温暖化，也产生PM2.5，危害人体甚巨，因此如能限制燃煤发电便于以汰除，的确可以相当程度的减缓地球暖化的效应。

如能限制燃煤发电便于以汰除，的确可以相当程度的减缓地球暖化的效应。图为日本爱知县碧南火力发电所。 图／JERA

不过，理想很完美但现实却是残酷的。要能够达成控制地球增温幅度限制在工业化之前的1.5℃，其实是相当严峻的挑战。更何况，不仅仅是发展中国家，就算是先进国家的日本，对于「放弃燃煤发电」一事，现状也是极为困难。

长期关注气候环境变迁的国际环保团体「气候行动网路」（Climate Action Network，简称CAN），便在COP26会议期间，每天都检视各国的发言及作为，颁发积极应对的「宝石奖」，以及消极以对的「化石奖」，其中澳洲在会议期间总共被颁发了五次化石奖，因而「夺得了」金奖，至于英国、美国及巴西等国也各获得两次化石奖，至于日本则拿到一次化石奖。

CAN认为阶段性的废除煤炭发电是这次COP的优先课题，但日本却在2030年以后仍将持续使用，且原本日本政府在2020年10月，曾宣布将在2050年达成温室效应实质排碳量归零的目标，但在今年4月却改为2030年将达到2013年排放标准的46%。

不过对日本这个缺乏天然资源的岛国而言，所要面对的是高达1亿2千6百万人口、以及世界第三大经济体所需的庞大用电需求。尤其在经济高度成长期，原本占有绝大部分的水力发电，在无法满足日本国内的用电下，燃油发电开始成为日本发电主流。

在经济高度成长期，原本占有绝大部分的水力发电，在无法满足日本国内的用电下，燃油发电开始成为日本发电主流。 图／法新社

图为东京电力的使用状况监控面板。 图／路透社

然而1973年第一次石油危机，让日本惊觉到依靠石油发电根本是被他国掐着脖子，如果不将发电方式多元化，对于日本经济发展与供电，将会出现严重的破口。也因此除了开始发展天然气发电外，当时相当热门的核能发电，在日本逐渐成为主流，毕竟只需少数的核燃料棒，就可产生极高温的热能产生蒸气推动涡轮运转发电，怎么说都比石油好太多。

另一个日本开始发展的发电方式，就是燃煤发电了。对日本来说，煤炭价格低廉，且地球上的储量庞大，即便自18世纪工业革命后已大量开采数百年，但煤炭仍可不断的供应人类的需求，甚至日本自身即有矿脉可供开采，这也是为何时至今日，燃煤发电在日本仍占有相当的比重。

2011年发生东日本大地震，巨大的海啸除了造成东北太平洋沿岸重大的伤亡及城镇的毁灭外，位于福岛的福岛第一核能发电厂，也因海啸袭击造成备用发电机组损毁，造成正在发电的三座机组无法供给冷却水降温，最后导致这三座机组炉心熔毁的严重核灾事故。

福岛核灾发生后，让日本的舆论认为即便管控严格，但在天灾发生的当下，人力自诩的科技根本是不堪一击，也让日本人开始反思核能的利弊，日本原有54座核能发电机组，但如今只有8座恢复运转发电，22座机组确定废炉。虽然日本政府在供电与空污环保的压力下，期盼到2025年能够恢复12座核电机组的运转，占日本供电的20-22%左右，不过民意的压力下能否达成还在未竟之天。

位于福岛的福岛第一核能发电厂，也因海啸袭击造成备用发电机组损毁。 图／路透社

福岛核灾发生后，让日本的舆论认为即便管控严格，但在天灾发生的当下，人力自诩的科技根本是不堪一击，也让日本人开始反思核能的利弊。图为日本福岛反对核电厂的民众。 图／路透社

虽然日本政府在供电与空污环保的压力下，期盼到2025年能够恢复12座核电机组的运转，占日本供电的20-22%左右，不过民意的压力下能否达成还在未竟之天。 图／路透社

2021年10月4日自民党的岸田文雄当选日本第100任内阁总理大臣，尽管出身广岛的岸田相当反对核武，但对于核能发电则不置可否，态度上较为消极，主要还是在于核废料的处理相当复杂，且核废料存放时间高达10万年，民众根本无法接受，加上岸田的故乡曾遭受核武摧毁，因此即便应用在和平用途，岸田的政策上其实对于核电并没有太多的着墨。

事实上根据相关统计资料，目前核电仅占日本供电的6.2%（2019年），与福岛核灾前的25%相比，比例上降低非常多，虽然日本政府希望能够提升核电的发电比例，不过由于各地民众反对，导致重启核电牛步化。反而是液化天然气（LNG）发电自2011年之后，年年占发电比都超过40%，近年因日本发展绿电而让原本大量依赖的火力发电，稍微降低，2019年天然气发电为37.1%，为目前日本的供电主流，至于燃煤发电也高达31.8%，可见日本依赖煤炭的比重相当高。

这也是为何日本无法加入脱石炭的行列，对日本而言，高达三分之一的发电比重，虽说绿能近年在日本取得长足的发展，发电比重自2010年的2%，成长至目前的10.3%（2019年），但要在短短的十年内找到替代能源，取代超过30%的燃煤发电，根本是天方夜谭。

虽然日本政府希望能够提升核电的发电比例，不过由于各地民众反对，导致重启核电牛步化。图为九州电力的核电厂。 图／法新社

尽管出身广岛的岸田相当反对核武，但对于核能发电则不置可否，态度上较为消极，主要还是在于核废料的处理相当复杂。 图／路透社

▌超超临界发电

再者，日本还拥有新式发电技术，不但提升热转换效率，增加发电效率，也可大幅降低空污与废气排放，那就是日本引以为傲的「超超临界燃煤发电机组」。目前大多数的燃煤发电厂，都属于「亚临界发电机组」，差别在于锅炉内的主蒸汽压力和温度的不同，由低到高分为「亚临界」、「超临界」和「超超临界」三种。

可以说热转换效率越高，使用的燃煤量以及排放出的废气就会越少，不过使用的涡轮发电机组的材质与技术门槛也就越高。日本很早以前就开始开发超超临界发电技术，毕竟煤炭燃料对缺乏资源的日本来说，算是相当重要的物资，但如何在环保与能源获取之中取得平衡，最好的方式还是发展更优良的发电技术。

也因此日本十分重视超超临界机组的发展，最为人称道的就是横滨的矶子火力发电所（Isogo Thermal Power Plant）。矶子火力发电所建于1967年，不过在2002年开始，便将所属的两座亚临界发电机组，陆续置换为超超临界机组，并采用最新的脱硫、降低二氧化碳及微粒污染物的技术，使其废气排放接近燃气发电基准的标准，且总发电量可高达120万瓩。

矶子火力发电所建于1967年，不过在2002年开始，便将所属的两座亚临界发电机组，陆续置换为超超临界机组。 图／J-POWER

图为矶子火力发电所。 图／路透社

矶子火力发电所采用最新的脱硫、降低二氧化碳及微粒污染物的技术，使其废气排放接近燃气发电基准的标准，且总发电量可高达120万瓩。 图／Flickr@RICO24h

由于日本地狭人稠，且多山多森林的环境，让日本无法像欧美各国找到可以大量放置太阳能发电板的处所，这也是日本在太阳能发电上的瓶颈，因此日本转而发展潮汐、地热或是沼气发电技术，只不过这些发电方式仍在试验阶段，短期内要能够实用化，进而取代燃煤发电，仍有很长的一段路要走。

这也是目前日本电力的发展困境，依此看来近20年内仍须相当程度的依赖部分现有的核电机组，并且增建天然气发电厂，以及将现有的燃煤发电机组，陆续更新为超超临界机组，以维持日本的发电能量。

日本算是国际上核能发电的先进国，所以不少企业都是核能相关的产业，目前日本也有「日本原子力产业协会」、「原子力安全推进协会」等民间社团，以及「地下式原子力发电所政策推进议员连盟」与「最新型原子力替代推进议员连盟」等政治团体。而这两个政治团体主要是以自民党议员为核心，包括前首相安倍晋三、前防卫大臣稻田朋美等人，都担任其要职。

这两个团体主要是因为福岛核灾后，日本国内民众普遍厌恶核能发电，加上日本的右派也有不少政治家开始支持脱原发，因此希望利用最新技术更替现有的核电机组，来延续核电的使用，只不过因脱原发现已成为日本的主流意见，已非过往左右斗争的态势，相关的团体力量也不若以往了。

由于日本地狭人稠，且多山多森林的环境，让日本无法像欧美各国找到可以大量放置太阳能发电板的处所，这也是日本在太阳能发电上的瓶颈。 图／美联社

图／美联社：2019年时任首相安倍晋三视察福岛。 图／美联社

然而目前有越来越多国家，要求许多制品都必须使用绿电，否则将禁止贩售，也因此大多数的跨国企业，包括Google、Apple、Facebook等企业都开始全面使用绿电，并要求相关供应链产业必须配合，这让不少日本企业压力相当大，因为如无法满足将会被踢出全球供应链之外。

然而日本的绿电发展却因上述原因，导致进度牛步化，以目前日本政府的规划，2030年只能达成24%的比例，这样的窘境会让日本企业无法在日本国内购买到绿电，最后被迫迁厂至海外生产，此举将会严重打击已经摇摇欲坠的日本经济。

也因此包括索尼集团（SONY Group）、花王（Kao）、理光（Ricoh）等企业，在2020年底开始，即不断地与日本政府对话，期盼能够尽量扩充绿电，并在2040年能达成40%的水准，以利日本企业的竞争力，当时的首相也为此公布日本未来30年的能源政策，发出将在2050年达成碳中和的豪语。

只不过一年后的今天，不但日本政府早已放宽相关标准，在COP26当中也没有签署「脱石炭」的宣言，有趣的是，这次的COP26的宣言，减少煤炭使用成为大会的争议焦点，在大部分的发展中国家，无法放弃煤炭发电的状况下，最后的宣言只得减缓宣示力道，反而让日本的超超临界发电技术，突然成了减碳的救世主。

然而地球温暖化的程度，已到了人类不得不改变的地步，在绿电主流的影响下，日本未来的能源政策如何，都将牵动着日本经济的发展，身为世界经济大国的日本，在「脱核能」与「脱石炭」的民意压力下，必须苦思相关的对策以达成目标了。

身为世界经济大国的日本，在「脱核能」与「脱石炭」的民意压力下，必须苦思相关的对策以达成目标了。 图／路透社