科学研究 - 三菱综合研究所：日本近海海上发电潜力巨大

三菱综合研究所公布分析结果称，日本领海和专属经济区（EEZ）内可利用的海上风力发电量远远超过了日本政府2050年实现碳中和（温室气体实际零排放）目标所预期的量。这一结果是基于公开数据和一定前提条件下计算得出的，并未考虑任何自然和社会条件。但三菱综合研究所表示，日本显然存在足够的海上风电发电量，可以满足在最大限度减少对船舶航行和渔业影响的情况下实现政府提出的海上发电目标。

三菱综合研究所于4月25日发布了题为《日本的海上风电潜力海域——形成共创海上风电与渔业未来的良性循环》的报告。日本政府目前将风力发电定位为除了实现2050年碳中和外，还有助于确保能源和经济安全，实现产业培育和经济增长的重要电力供应来源。而扩大日本海上风电市场以及推动产业发展的关键，是在海上风电与渔业合作的前提下确定风电的开发海域，而这正是该研究所制作报告的目的所在。

海上风力发电示意图

可发电量大幅超越政府目标

报告书给出了分别将2040年和2050年的船舶航行密度纳入考虑和未纳入考虑的分析结果。其中，可进行海上发电海域的总发电容量最低估值是在考虑到2040年时的船舶航行密度，且发电成本低于每千瓦时10日元的情况下，被认为具有更高商业可行性的海域的总发电容量。在这一估值中，适用于近海区域的着床式发电的总容量达到6400万千瓦，适用于远海区域的漂浮式发电的总容量达到3亿4300万千瓦。而日本政府的风力发电引进目标是“到2030年达到1000万千瓦，到2040年达到3000万～4500万千瓦”，可见，此次报告中所示的数值远远超出了政府的目标数值。如果不将发电成本限制在每千瓦时10日元以下，预估总发电容量将进一步增加，着床式的总容量将增加到7000万千瓦，漂浮式的总容量将增加到23亿9600万千瓦。

着床式发电潜力海域（2040年：考虑船舶航行密度后）

漂浮式发电潜力海域（2040年：考虑船舶航行密度后）

（资料来源：三菱综合研究所《日本的海上风电潜力海域——形成共创海上风电与渔业未来的良性循环》）

同样引人注目的是，将2050年船舶航行密度纳入考虑范围后的分析结果，比考虑2040年船舶航行密度后的分析结果的数值要更高。在前者每千瓦时发电成本低于10日元的海域中，着床式的总发电量为7000万千瓦，漂浮式的总发电量为14亿7700万千瓦。与2040年的数值相比，漂浮式总发电量的大幅增长尤为突出。三菱综合研究所对此的解释是，预计2050除可实现风力涡轮机大型化和发电厂运营维护高效化等技术创新之外，国内供应链的构建成型、港口和电力系统基础设施的开发有望进一步降低成本，从而使总发电量大幅增加。

着床式发电潜力海域（2050年：考虑船舶航行密度后）

漂浮式发电潜力海域（2050年：考虑船舶航行密度后）

（资料来源：三菱综合研究所《日本的海上风电潜力海域——形成共创海上风电与渔业未来的良性循环》）

2030年电力结构中风力发电占比5%的目标

当前，日本的能源结构仍然较大程度上依赖化石燃料。2020年10月，时任首相菅义伟在国会参众两院全体会议的施政方针演讲中宣布，日本将“力争在2050年前实现碳中和、脱碳社会”，并表达了“最大限度引进可再生能源”的决心。同样是在2020年的12月，“强化海上风电产业竞争力官民协议会”公布的“（第1次）海上风电产业愿景”中提出了“到2030年达到1000万千瓦，到2040年达到3000万～4500万千瓦”的海上风电引进目标。

2021年10月，日本内阁会议通过的“第6次能源基本计划”中增加了将可再生能源在2030年度电力结构中的比例提高到36%～38%的目标。其中，风力发电预计将占此比例中的5%，相当于2360万千瓦。此外，2024年3月12日，日本内阁批准了将海上风力发电海域扩大到EEZ的“再生能源海域利用法的部分修正法案”。日本经济产业大臣齐藤健在内阁会议后的记者发布会上表示：“实现2050年碳中和需要最大限度地引进再生能源，而海上风力发电是一张王牌。我们期待其拉动国内相关产业的竞争力。风电与渔业等已经在海洋资源利用中占有先机的行业的共存共荣也至关重要。”

2020年10月26日，时任首相菅义伟在众议院全体会议的施政演说中宣布将在2050年实现碳中和（图片出自：日本首相官邸网站主页）

以水深不超过2000米的海域为实施对象

三菱综合研究所这份有望推动海上风力发电发展的报告采用了怎样的分析手法呢？此次三菱综合研究所在划定可进行海上风力发电的海域时，研究人员以距离海岸5公里以上直至专属经济区边界的海域为对象，依据最低平均风速7米/秒、最大水深不超过2000米、发电成本每千瓦时10日元等海上风电商业化所需的条件和标准，以及石油和天然气产业的实际经验等进行了设定。同时他们还采用世界银行的自动船舶识别设备数据，设定了船舶航行密度阈值，并根据理论值、文献值和实际项目值设定了海上风电装机容量密度（不考虑船舶航行密度时为每平方公里4000千瓦，考虑船舶航行密度后为每平方公里5000千瓦）这一分析条件。国家公园和潮间带等环境保护区、渔业权设定海域、军事演习区域、距离海底电缆设施1公里以内的海域不在本次分析的范围内。

研究人员根据设备特性将着床式发电的适用范围限定在水深不超过75米的海域，将漂浮式发电的适用范围设定在水深75米至2000米之间。根据离岸距离的不同，对发电厂的规模采取了分段式设定，装机容量从距离海岸不超过10公里的50万千瓦逐渐增加到距离海岸50公里以上的500万千瓦。风电项目的投产时间预计为2040年至2050年间，项目期限为30年，并根据以上条件计算了发电成本。计算结果也考虑了未来可能的技术创新、国内供应链的建设以及港口和输电基础设施的发展所带来的成本降低。

另一方面，上述计算结果没有考虑详细的海况（波高、潮流等）和海底地基（海底地质、倾斜度等）等自然条件，也没有考虑包括中小型船舶在内的详细渔业现状以及因船舶航线调整等因素对风电影响减少的可能性，同时没有考虑发电设施对自卫队和驻日美军雷达和通信系统的影响。报告书也承认，这一分析成果是基于一定的前提条件得出的机械分析，因此实际可开发的海域可能与报告中的情况不一致。

根据日本资源能源厅的数据，截至去年12月，日本国内所有发电厂的最大输出（发电装机容量）共计约2亿6500万千瓦。结合这一数字，也可以一窥报告书分析结果显示的海上发电潜能之大。“强化海上风电产业竞争力官民协议会”公布的“（第1次）海上风电产业愿景”中也介绍了国际机构的分析结果：预计到2040年，全世界引进的海上发电量将达到5亿6200万千瓦，是2018年的24倍。

本次公布的报告书最想强调的是什么？三菱综合研究所做出了如下解释:“实现2050年碳中和所需的海上风电引进量以及国家制定的2040年引进目标，并不是从发电潜力倒推而来的，而是考虑到当时的电力需求与其他再生能源、火力、核能等既存发电方式的发电量的平衡进行估算和设定的。而本次分析发现，仅仅导入报告中所示的海上风力发电量，就远远超过了当时的电力需求量，因此不需要考虑需求与发电量的平衡。如果仔细考量此次分析中没有纳入考虑的自然条件、社会条件、渔业等海洋利用状况等因素，实际的可开发海域面积预计将大幅缩小。我们希望传达的信息是：相对于风电的必要引进量和引进目标，海上发电具有足够的潜力，即使在最大限度地减少对船舶航行和渔业的影响的情况下也有实现这些目标的可能性。”

日文：小岩井忠道（科学记者）
翻译：JST客观日本编辑部