1 新能源

在日本，一般在論及“新能源”時，是指“促進新能源利用特別措施法”的“新能源利用”規(guī)定的含義，即:

(1)制造、產(chǎn)生、利用替代石油的能源；

(2)并且因經(jīng)濟方面的制約尚不能進行推廣普及；

(3)以及對替代石油的能源發(fā)展有很大作用的能源。

具體有以下兩個方面。

(1)能源供給新能源

這類新能源包括太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能利用、溫差能源、廢棄物發(fā)電、廢棄物熱利用、廢棄物燃料制造、生物質(zhì)能發(fā)電、生物質(zhì)熱能利用、生物質(zhì)燃料制造、冰雪熱利用。

(2)能源需求新能源

這類新能源包括清潔能源汽車、天然氣熱電聯(lián)供、燃料電池。另外，可再生能源是指自然界產(chǎn)生的源源不斷的太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等形成的可再生能源中的處于技術(shù)實用化階段，但在推廣普及時需要經(jīng)濟方面支援的新能源。波浪發(fā)電和海水溫差發(fā)電處于研究開發(fā)階段，不包括在新能源中。

2 日本新能源發(fā)電對特殊鋼的需求

在太陽能發(fā)電方面，發(fā)電量預(yù)期將增加，但太陽能發(fā)電使用金屬材料的部位較少，所以對金屬材料的需求不大。在風(fēng)力發(fā)電方面，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的軸承、增速機等都要使用許多大型特殊鋼部件。在浮體式海上風(fēng)力發(fā)電方面，泊系鐵鏈用鋼需求得關(guān)注。在地?zé)岚l(fā)電方面，需要各種金屬材料，但日本國內(nèi)可設(shè)置的地?zé)嵫b備數(shù)量并不太多，因此不會對金屬材料有大的需求。在波浪能發(fā)電方面，浮體和將波動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動的裝置部件使用金屬材料，其中對特殊鋼有一定的需求。在新能源發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電對特殊鋼的需求最值得期待。新能源使用的金屬材料見表1。

2.1 風(fēng)力發(fā)電對特殊鋼的需求

風(fēng)力發(fā)電的原理是葉片接受風(fēng)力，通過葉輪使主軸轉(zhuǎn)動，增速機將轉(zhuǎn)動速度增加到可以發(fā)電的速度，利用發(fā)電機進行發(fā)電。按轉(zhuǎn)動軸方向，風(fēng)力發(fā)電機有水平軸風(fēng)力發(fā)電機和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機。按工作原理可分為揚力型風(fēng)力發(fā)電機和抗力型風(fēng)力發(fā)電機兩大類別。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、發(fā)電機等電氣系統(tǒng)、運行控制系統(tǒng)、支撐和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)等組成。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要設(shè)備及使用材料見表2。

日本陸地風(fēng)力發(fā)電已有10 年以上的歷史，技術(shù)較成熟。目前推廣普及的關(guān)鍵是根據(jù)風(fēng)力資源進行風(fēng)電場地的選擇和保證投資的經(jīng)濟性。為提高發(fā)電效率，風(fēng)電設(shè)備向大型化方向發(fā)展，增速機、槳距控制裝置和偏航裝置等使用大量的特殊鋼部件。表3 示出了風(fēng)力發(fā)電對特殊鋼的需求。

2.2 太陽能發(fā)電對特殊鋼的需求

太陽能發(fā)電是利用太陽能電池將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電方式。太陽能電池是吸收太陽的光能，并將光能直接轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換器。太陽能電池主要由硅等半導(dǎo)體材料制成。當太陽光照射到半導(dǎo)體上時，太陽能電池的發(fā)電量與太陽光的照射強度成正比。

太陽能發(fā)電的特點決定了太陽能發(fā)電裝置使用的金屬材料較少。其中使用金屬材料的臺架，要求輕量化和高耐蝕性，此外還有制造成本的競爭。目前臺架材料僅限于不銹鋼。表4 列出了太陽能發(fā)電對特殊鋼的需求。

2.3 地?zé)岚l(fā)電對特殊鋼的需求在地下數(shù)千米位置的地?zé)醿Υ鎸又杏斜粠r漿加熱的高溫高壓熱水。地?zé)岚l(fā)電是在地面鉆井到地?zé)醿Υ鎸樱槿〉責(zé)醿Υ鎸訜崴驼羝脽崴驼羝M行發(fā)電的方法。地?zé)岚l(fā)電不受天氣影響，可以穩(wěn)定供電。地?zé)岚l(fā)電設(shè)備利用率可達70%。地?zé)岚l(fā)電方式有蒸汽地?zé)岚l(fā)電和雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電。

(1)蒸汽地?zé)岚l(fā)電

蒸汽地?zé)岚l(fā)電包括一次蒸汽地?zé)岚l(fā)電和二次蒸汽地?zé)岚l(fā)電。一次蒸汽地?zé)岚l(fā)電是從地?zé)醿Υ鎸訉?00-250℃的蒸汽和熱水抽取出來，用汽水分離器將蒸汽和熱水進行分離，利用蒸汽轉(zhuǎn)動渦輪機進行發(fā)電。分離出來的熱水通過還原井返回地下。日本幾乎都是一次蒸汽地?zé)岚l(fā)電。二次蒸汽地?zé)岚l(fā)電是將汽水分離器分離出來的熱水導(dǎo)入低壓汽水分離器，再次進行熱水和蒸汽的分離，分離出的蒸汽與一次蒸汽一起轉(zhuǎn)動渦輪機進行發(fā)電。分離出來的熱水通過還原井返回地下。

(2)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電

雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電是近年來實用化的地?zé)岚l(fā)電方式。雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電是將地?zé)醿Υ鎸?0-150℃的中高溫?zé)崴驼羝鳛闊嵩磳Φ头悬c工質(zhì)進行加熱，使之蒸發(fā)為蒸汽，利用這種蒸汽轉(zhuǎn)動渦輪機進行發(fā)電。使用的工質(zhì)有苯(沸點36.07℃)-和氨(沸點33.34℃)。蒸汽轉(zhuǎn)動渦輪機后被冷卻器冷卻液化，反復(fù)使用。由于在發(fā)電系統(tǒng)中熱水和低沸點工質(zhì)分別獨立進行熱循環(huán)，所以叫做雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電。地?zé)岚l(fā)電在日本已經(jīng)有40 多年的應(yīng)用。地?zé)岚l(fā)電具有供電穩(wěn)定的特點。地?zé)岚l(fā)電的金屬材料使用量很大，一座地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)需要金屬材料1000t 以上。但預(yù)計日本新建地?zé)岚l(fā)電站最多也只有幾十座，所以對特殊鋼的需求量不是很大。表5 示出地?zé)岚l(fā)電對特殊鋼的需求。

2.4 波浪能發(fā)電對特殊鋼的需求

波浪能發(fā)電系統(tǒng)有三種:振蕩水柱型波浪能發(fā)電系統(tǒng)、移動型波浪能發(fā)電系統(tǒng)和越浪式波浪能發(fā)電系統(tǒng)。

(1)振蕩水柱型波浪能發(fā)電系統(tǒng)振蕩水柱型波浪能發(fā)電系統(tǒng)是發(fā)電裝置內(nèi)的空氣室界面上下運動產(chǎn)生空氣振動流，利用空氣振動流使氣輪機轉(zhuǎn)動發(fā)電。振蕩水柱型波浪能發(fā)電裝置有固定在海岸的固定式裝置和安裝在海上的漂浮型裝置。

(2)移動型波浪能發(fā)電系統(tǒng)移動型波浪能發(fā)電系統(tǒng)是利用移動體將波浪能轉(zhuǎn)換為機械運動能，并將運動能作為動力源進行發(fā)電的裝置。移動型波浪能發(fā)電系統(tǒng)利用油壓裝置將波浪能轉(zhuǎn)換為機械運動能，并利用油壓馬達進行發(fā)電。

(3)越浪式波浪能發(fā)電系統(tǒng)越浪式波浪能發(fā)電系統(tǒng)是使波浪越過蓄水池，并儲存在蓄水池內(nèi)，利用蓄水池水面和海面的落差驅(qū)動水輪機進行發(fā)電。該發(fā)電系統(tǒng)有建造在海岸的固定型越浪式波浪能發(fā)電系統(tǒng)和安置在海上的漂浮型越浪式波浪能發(fā)電系統(tǒng)。

在波浪能發(fā)電方面，日本正在進行越浪式波浪能發(fā)電和機械式波浪能發(fā)電的研究。目前尚不能確定哪種方式將會成為最好的實用化技術(shù)，因此不能對金屬材料的需求做出預(yù)測。但日本沿海是海洋能源的寶庫，當波浪能發(fā)電實用化技術(shù)建立之后，其普及應(yīng)用速度將會是很快的。一座機械式波浪能發(fā)電站需要幾千噸特殊鋼是可能的。表6 示出波浪能發(fā)電對特殊鋼的需求。