趙剛

摘 要：日本是世界第三大經(jīng)濟(jì)實(shí)體，同時(shí)也是資源消費(fèi)大國(guó)。作為一個(gè)本身自然資源匱乏的國(guó)度，日本是如何在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，克服了能源短缺的問(wèn)題？又是如何在提高能源利用效率的同時(shí)將對(duì)環(huán)境的污染控制到最低限度的？圍繞上述問(wèn)題，探討日本在城市能源利用方面的節(jié)能措施以及對(duì)新能源在環(huán)保領(lǐng)域中所起的重要作用的同時(shí)，梳理了在京都會(huì)議后，日本的節(jié)能環(huán)保技術(shù)、理念，以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，以期為中國(guó)解決在新常態(tài)下，在推動(dòng)城鎮(zhèn)化經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)所面臨的能源以及環(huán)境問(wèn)題提供思路。

關(guān)鍵詞：京都協(xié)議書(shū)；城市節(jié)能；新能源與技術(shù)革新；節(jié)能與智能

中圖分類(lèi)號(hào)：F205文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004-2458（2016）06-0028-08

DOI：10.14156/j.cnki.rbwtyj.2016.06.005

盡管經(jīng)歷了泡沫經(jīng)濟(jì)崩潰后的長(zhǎng)期低迷和徘徊，日本依然是世界第三大經(jīng)濟(jì)體。但是作為一個(gè)缺乏自然資源的國(guó)家，尤其是面對(duì)上世紀(jì)70年代初期的石油危機(jī)后不斷上漲的能源成本，日本的九大電力公司對(duì)行政的依賴(lài)程度到達(dá)了極點(diǎn)。不斷上漲的電力價(jià)格不但影響了民生，也牽制了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。以1997年的京都會(huì)議為契機(jī)，日本在提高能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)的同時(shí)也在節(jié)能減排方面采取了各種各樣的手段。作為一個(gè)高度實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的國(guó)家，城市節(jié)能減排在提高能源利用方面起到了關(guān)鍵的作用。

一、京都議定書(shū)目標(biāo)與城市節(jié)能的重要性

日本在1997年的京都會(huì)議上承諾削減排放6%的溫室氣體。作為具體措施，日本政府在2004年4月通過(guò)并制定了《京都議定書(shū)目標(biāo)達(dá)成計(jì)劃》。該計(jì)劃書(shū)對(duì)日本的防止地球溫暖化提出了兩個(gè)目標(biāo)和6個(gè)基本設(shè)想。具體而言，兩個(gè)目標(biāo)就是：（1）實(shí)現(xiàn)在京都議定書(shū)中所承諾6%溫室氣體排放的削減；（2）實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定的全球規(guī)模的溫室氣體排放的削減。6個(gè)基本設(shè)想則是為：（1）經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)齊頭并進(jìn)；（2）促進(jìn)環(huán)保領(lǐng)域的技術(shù)革新；（3）促進(jìn)參加各國(guó)間的合作并且確保信息的透明和共有；（4）采取多種靈活的方式進(jìn)行合作；（5）重視評(píng)價(jià)體系（PDCA）的作用；（6）確保應(yīng)對(duì)地球溫暖化的國(guó)際合作的順利進(jìn)行。

具體而言，日本的溫室氣體排放的基準(zhǔn)數(shù)值為12億3 700萬(wàn)噸。為實(shí)現(xiàn)6%的削減目標(biāo)，日本在第一階段的2010年必須將其溫室氣體的排出量降低到11億6 300萬(wàn)噸。表1顯示了日本在2010年度二氧化碳排放計(jì)劃和變化情況，排放總量達(dá)10億56萬(wàn)噸，占溫室氣體總排放量的91%。

為實(shí)現(xiàn)京都議定書(shū)的排放目標(biāo)，日本除了繼續(xù)強(qiáng)化對(duì)非能源領(lǐng)域的溫室氣體排放的限制之外，還對(duì)甲烷、氟利昂、一氧化氮等氣體的排放也加以限制，并通過(guò)增加森林覆蓋面積和城市節(jié)能等聯(lián)動(dòng)措施實(shí)現(xiàn)排放目標(biāo)，特別是城市節(jié)能將發(fā)揮重要的作用。

日本的城市節(jié)能在政府的主導(dǎo)下，有一系列相當(dāng)周密的規(guī)劃。2005年3月，具有政府背景的日本綜合資源能源調(diào)查會(huì)發(fā)表了題為《2030年的能源需求與展望》http：//www.rist.or.jp/atomica/data/dat_detail.php？Title_No=01-09-09-082005年3月総合資源エネルギー調(diào)査會(huì)需給.的報(bào)告書(shū)。該文件在分別對(duì)能耗以及碳排放定量的基礎(chǔ)上對(duì)未來(lái)25年日本的能源政策做出了一個(gè)整體規(guī)劃。具體內(nèi)容可歸納為3點(diǎn)：（1）確保提供安定的資源以滿足日本經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變化的需求。（2）繼續(xù)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)措施，積極導(dǎo)入新能源技術(shù)。（3）提倡充分運(yùn)用市場(chǎng)原理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

同時(shí)，日本經(jīng)產(chǎn)省資源能源廳也以2030年為目標(biāo)，對(duì)日本國(guó)內(nèi)的能耗以及碳排放進(jìn)行了推算。詳見(jiàn)圖1和圖2。根據(jù)推算，在正常情況下日本在2020年達(dá)到能源需求的峰值，而2030年的能耗按原油換算應(yīng)該為425（百萬(wàn)Kl），如果實(shí)施了節(jié)能減排則能降低為377（百萬(wàn)Kl）。同時(shí)，碳排放在2020年的峰值為324（百萬(wàn)噸），假設(shè)日本經(jīng)濟(jì)在節(jié)能減排與減少核能的同時(shí)保持高速增長(zhǎng)，2030年的碳排放數(shù)值為276（百萬(wàn)噸），而一般情況下則為258（百萬(wàn)噸）。

從前述報(bào)告書(shū)以及資源能源廳發(fā)表的推算資料來(lái)看，從2005年到2030年的25年間，日本國(guó)內(nèi)對(duì)能源的需求伴隨人口以及社會(huì)結(jié)構(gòu)的變化，以2021年為峰值其后略有下降，但從總量上來(lái)看依然較為龐大。而碳排放總量也基本上與能源消耗的曲線相似。為達(dá)到《京都議定書(shū)》日本承諾的6%減排目標(biāo)，導(dǎo)入新能源、實(shí)行節(jié)能減排勢(shì)在必行。

二、日本城市能源供給體系中的節(jié)能特征

迄今為止，日本的城市能源供給系統(tǒng)主要有兩大種類(lèi)，分別是電力供給系統(tǒng)和煤氣供給系統(tǒng)。作為一個(gè)資源短缺的國(guó)家，日本把對(duì)資源的有效利用放在首位，從日本對(duì)其電力以及煤氣的供給系統(tǒng)的細(xì)致劃分和不斷調(diào)整的舉措，可以看出日本在節(jié)能方面所作出的努力。

（一）日本的電力系統(tǒng)

1.日本電力系統(tǒng)的歷史軌跡

“東京電燈”是日本最初的電力公司，成立于1883年。1887年該公司在日本橋茅場(chǎng)町設(shè)立了火力發(fā)電工廠，輸送直流電源。伴隨市場(chǎng)需求的增加，1897年該公司購(gòu)買(mǎi)德國(guó)設(shè)備，在淺草建成了頻率為50赫茲的交流電廠。同時(shí)在關(guān)西又購(gòu)買(mǎi)了美國(guó)設(shè)備建成了頻率為60赫茲的交流電廠。直至今日，日本國(guó)內(nèi)東西電流頻率不同的起因就在于此。二戰(zhàn)前，日本的電力公司，（包括“東京電燈”）基本上以民營(yíng)為主。二戰(zhàn)時(shí)，伴隨軍部勢(shì)力的擴(kuò)大，電力系統(tǒng)也歸置于國(guó)家統(tǒng)治機(jī)器之下。成立于1938年的國(guó)營(yíng)企業(yè)——日本發(fā)送電株式會(huì)社，在1941年正式發(fā)電，同時(shí)肩負(fù)管理日本全國(guó)的電力系統(tǒng)的責(zé)任。

戰(zhàn)后，被打破國(guó)家壟斷的日本發(fā)送電株式會(huì)社從1951年起，按地理分布被分割為（北海道、東北、北陸、東京、中部、關(guān)西、中國(guó)、四國(guó)、九州）等9個(gè)公司。被分割后的9家電力公司在1964年公布的新《 電氣事業(yè)法》的指導(dǎo)下，在不斷進(jìn)行技術(shù)革新的基礎(chǔ)上，以“提供低價(jià)安定的電力供給”橘川武郎『電力改革 エネルギー政策の歴史的大転換』講談社2012年2月発行第88-89頁(yè)。為宗旨，為日本實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)騰飛提供了能源保障。

2.日本電力系統(tǒng)的燃料構(gòu)成以及電力系統(tǒng)的主要分類(lèi)

日本現(xiàn)在的發(fā)電系統(tǒng)主要有以下5種形式，分別是火電（煤炭、石油、天然氣）（約60%）、核電（約20%）、水電（約20%）、風(fēng)電以及太陽(yáng)能發(fā)電。前述9家公司伴隨沖繩施政權(quán)由美國(guó)返還日本，1972年日本成立了第10家電力公司-沖繩電力。提供電力保障，另外還有“電源開(kāi)發(fā)”、“日本原子力”等兩家電力供應(yīng)商進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)節(jié)。從2000年日本為了推進(jìn)節(jié)能減排，推行電力資源市場(chǎng)化，允許一般企業(yè)參與迄今為止屬于壟斷的電力行業(yè)。在此背景下從2012年起，具備50萬(wàn)千瓦發(fā)配電能力的公司被允許參入電力市場(chǎng)。

日本的電力行業(yè)可按照以下6個(gè)部分進(jìn)行分類(lèi)，分別是：（1）一般電氣事業(yè)者；（2）配給電氣事業(yè)者；（3）配給供給電氣事業(yè)者；（4）特定電氣事業(yè)者；（5）特定規(guī)模電氣事業(yè)者；（6）自發(fā)電事業(yè)者。

這里的一般電氣事業(yè)者是指，東京電力等10家大型發(fā)電公司。上述公司在其區(qū)域內(nèi)擁有發(fā)電設(shè)備、電網(wǎng)并可進(jìn)行電力配給業(yè)務(wù)。配給電氣事業(yè)者是指，擁有200萬(wàn)千瓦發(fā)電設(shè)備，為一般電氣事業(yè)者提供電力保障的企業(yè)?，F(xiàn)在有“電源開(kāi)發(fā)”“日本原子力”等兩家。

配給供給電氣事業(yè)者是指，除配給電氣事業(yè)者之外，為一般電氣事業(yè)者提供一定規(guī)模以上電力保障的企業(yè)。特定電氣事業(yè)者是指（IPP：Independent Power Producer），在限定區(qū)域內(nèi)，用其所有的發(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電并配送的企業(yè)。特定規(guī)模電氣事業(yè)者是指，擁有自己的發(fā)電設(shè)備，通過(guò)其他電力公司向特定規(guī)模（50千瓦以上）的客戶(hù)提供電力的公司。而自發(fā)電事業(yè)者是指在私有地內(nèi)安置發(fā)電設(shè)備并向私人出售電力的企業(yè)。

此外，日本的電力行業(yè)還有一個(gè)所謂的“特定供給制度”，具體內(nèi)容就是：允許自發(fā)電企業(yè)將電力提供給與本企業(yè)有密切關(guān)聯(lián)的客戶(hù)的相關(guān)規(guī)則。

3.日本電力系統(tǒng)改革與節(jié)能減排

戰(zhàn)后日本電力系統(tǒng)有3個(gè)主要特征：（1）民營(yíng)；（2）發(fā)送電一體化；（3）區(qū)域化壟斷經(jīng)營(yíng)。在此基礎(chǔ)上，日本的電力系統(tǒng)依托一般電氣事業(yè)者（東京電力等10家大型發(fā)電公司）的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)送電，長(zhǎng)期以來(lái)前述十家公司壟斷了日本的電力市場(chǎng)。在1995年11月30日《電氣事業(yè)法》修改之前，日本的電力供給關(guān)系是由電力公司主導(dǎo)的，電力公司幾乎包攬了包括發(fā)電、電網(wǎng)建設(shè)和銷(xiāo)售的所有渠道，自發(fā)電只占了極少部分。但是以1973年的石油危機(jī)為契機(jī)，日本從制度改革和市場(chǎng)調(diào)節(jié)兩個(gè)方面進(jìn)行了改革，尤其是從1995年到2004年之間，日本的電力供給系統(tǒng)明顯發(fā)生了一系列變化——在導(dǎo)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的同時(shí)，包括風(fēng)能發(fā)電等多種形式的新型能源技術(shù)投放市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目的。具體而言表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

（1）以法律形式推動(dòng)電力市場(chǎng)化。以1995年第1次修改《電氣事業(yè)法》為契機(jī)，日本對(duì)電力供給進(jìn)行了市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)。為推行電力自由交易，從1995年至2003年短短八年之間，日本對(duì)《電氣事業(yè)法》進(jìn)行了3次修改。其間新設(shè)立的電力批發(fā)商（IPP）和特定電力商制度打破了傳統(tǒng)電力公司對(duì)電力市場(chǎng)的壟斷。同時(shí)為保證市場(chǎng)的公正透明以及排解各種糾紛，日本還在2004年設(shè)立了社團(tuán)法人電力系統(tǒng)利用協(xié)議會(huì)為電力市場(chǎng)提供保障服務(wù)參考（日）日本電気事業(yè)連合會(huì)ホームページ相關(guān)內(nèi)容http：//www.fepc.or.jp/enterprise/jiyuuka/outline/hensen/sw_index_01/index.html.。

（2）導(dǎo)入特定電力商（PPS）制度，打破傳統(tǒng)電力公司的壟斷。繼2000年3月對(duì)使用2000KW以上的高壓電用戶(hù)實(shí)行電力自由化政策之后，從2005年4月起，日本對(duì)50KW以上的所有高壓電用戶(hù)開(kāi)放了市場(chǎng)。根據(jù)這一政策，特定電力商（PPS）可以利用電力公司的電網(wǎng)為一般家庭提供配電服務(wù)。而根據(jù)未來(lái)將實(shí)施發(fā)送電分離的原則，傳統(tǒng)的電力公司在發(fā)送電的時(shí)候，也將成為特定電力商（PPS），從結(jié)果上推動(dòng)了電費(fèi)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，給消費(fèi)者帶來(lái)了實(shí)際的好處。比如東京電力實(shí)施的“蓄熱調(diào)整契約”空気調(diào)和衛(wèi)生工學(xué)會(huì)編『建築·都市エネルギーシステムの新技術(shù)』2007年発行第243-244頁(yè)。制度，為夜間使用電力的客戶(hù)提供優(yōu)惠70%的電價(jià)，有效實(shí)現(xiàn)了高峰期的電力分流，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

（3）催生新能源加入市場(chǎng)。伴隨電力市場(chǎng)自由化的推進(jìn)，各大電力公司為提高競(jìng)爭(zhēng)力，不斷尋求新的能源以取代傳統(tǒng)能源進(jìn)行發(fā)電。在上世紀(jì)70年代石油危機(jī)發(fā)生后，日本迅速改變了以往過(guò)度依存于石油發(fā)電的狀況，天然氣以及核電在短期內(nèi)得到了迅速發(fā)展。2011年3月11日東日本大地震后，日本的核能發(fā)電政策面臨困局，在相關(guān)政策的鼓勵(lì)下，大型太陽(yáng)能發(fā)電以及風(fēng)力發(fā)電近年來(lái)在日本得以迅速發(fā)展，已經(jīng)成為一種新生力量。同時(shí)，自發(fā)電的市場(chǎng)份額也呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢(shì)。

（二）日本的煤氣供給系統(tǒng)

煤氣作為照明燃料始于19世紀(jì)的英國(guó)，1812年煤氣燈首次出現(xiàn)在英國(guó)倫敦街頭。日本是在1872年引進(jìn)煤氣燈技術(shù)的，但是發(fā)展迅速，至1915年日本已經(jīng)有了90多家煤氣公司。大正以及昭和初期，日本街頭的照明基本上都依靠煤氣燃料。戰(zhàn)后，伴隨日本經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤氣燃料也普及到了一般家庭。現(xiàn)在日本擁有大約210家煤氣公司，燃料也由原先的煤炭轉(zhuǎn)換成天然氣。天然氣占日本能源總量的15%，作為世界上最大的進(jìn)口國(guó)，日本主要從印度尼西亞和澳大利亞進(jìn)口天然氣。

1.日本燃?xì)獾闹饕诸?lèi)

日本的燃?xì)庵饕譃閮纱蠓N類(lèi)。第一類(lèi)被稱(chēng)為城市燃?xì)?，第二?lèi)被稱(chēng)為L(zhǎng)P（Liquefied Petroleum gas）燃?xì)?。城市燃?xì)飧鶕?jù)其可燃性又分為7類(lèi)13種（見(jiàn)表2）。

在日本根據(jù)《煤氣事業(yè)法》進(jìn)行商業(yè)服務(wù)的企業(yè)，被稱(chēng)為“一般煤氣事業(yè)者”。日本的燃?xì)猬F(xiàn)在大部分都是從國(guó)外進(jìn)口的，進(jìn)入市場(chǎng)之前，經(jīng)過(guò)去除硫磺、一氧化碳等工序后進(jìn)行液化（LNG）處理。液化處理后的LNG燃料在正式進(jìn)入市場(chǎng)前，又根據(jù)不同的熱量要求摻入LP燃?xì)獠⒁詺饣臓顟B(tài)以高壓（1.0MPa）輸送到煤氣中轉(zhuǎn)站，根據(jù)客戶(hù)不同的需求再次調(diào)整氣壓，以中低壓（1.0～0.1MPa）的形式輸送至客戶(hù)終端。

2.日本的煤氣供給保障

與電力供給系統(tǒng)相同，日本的煤氣生產(chǎn)供給也全面實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)自由化。根據(jù)1954年通過(guò)的《煤氣事業(yè)法》，只要向經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)大臣進(jìn)行申請(qǐng)并得到批準(zhǔn)，任何公司原則上都能參與煤氣關(guān)聯(lián)的產(chǎn)業(yè)。同時(shí)由于日本又是一個(gè)資源貧乏且自然災(zāi)害多發(fā)的國(guó)家。根據(jù)迄今的統(tǒng)計(jì)，在地震災(zāi)害發(fā)生后，因?yàn)槊簹馊紵斐扇藛T傷亡的比率一直是最高的。因此，在提高煤氣有效利用率的同時(shí)，確保安全使用煤氣也是日本煤氣供給系統(tǒng)的重要課題。

為達(dá)到上述目的，日本主要采取了以下4個(gè)方面的措施：

（1）注重煤氣輸送管道質(zhì)量。日本大部分的煤氣管道都由一家名為JFE Engineering Corporation的公司進(jìn)行鋪設(shè)，迄今為止，這家公司已經(jīng)為東京煤氣，大阪煤氣以及東邦煤氣這3家日本最大的煤氣公司鋪設(shè)了1.3萬(wàn)公里長(zhǎng)度的煤氣管道，高品質(zhì)的煤氣管道保證了煤氣的使用安全。

（2）導(dǎo)入自動(dòng)供給調(diào)整系統(tǒng)。針對(duì)不同季節(jié)以及早晚煤氣使用高峰，日本導(dǎo)入了能預(yù)測(cè)管理煤氣使用量的MACS系統(tǒng)，通過(guò)電腦遠(yuǎn)距離程控操作，及時(shí)調(diào)整氣量供給以及氣壓，極大程度降低了單位能耗。

（3） 燃?xì)廨斔蛯?shí)施階段性調(diào)壓。跟電力輸送一樣，燃?xì)庠谳斔偷倪^(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生損耗。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，天然氣在液化或氣化的過(guò)程中的損耗率約為15%枝広淳子『エネルギー危機(jī)からの脫出』ソフトバンククリエイテイブ、2008年5月発行42.。為盡量減少這樣的損耗，同時(shí)也是為了確保輸送轉(zhuǎn)換時(shí)的安全，日本采取對(duì)廠家生產(chǎn)出的燃?xì)膺M(jìn)行高壓模式的輸送，在輸送過(guò)程中又分別進(jìn)行調(diào)壓控制，（詳細(xì)參見(jiàn)圖3）

如圖3所示，煤氣公司加工后產(chǎn)生的煤氣進(jìn)入輸送管道后，經(jīng)過(guò)高、中、低3個(gè)調(diào)控閥門(mén)的調(diào)整分別輸送給相關(guān)的客戶(hù)。值得關(guān)注的地方是——在煤氣輸送時(shí)，針對(duì)不同的客戶(hù)群，中壓調(diào)控進(jìn)行了再度細(xì)分（中壓A 3～10kg/cm2，中壓B 1～3kg/cm2），這樣的調(diào)整既能保證有效利用能源，又能確保設(shè)備和人員的安全。

（4） 在發(fā)展大規(guī)模管道煤氣的同時(shí)適當(dāng)保持一定規(guī)模LP燃?xì)?。日本?929年開(kāi)始使用LP燃?xì)猓↙iquefied Petroleum gas），最初時(shí)作為飛機(jī)燃料使用。LP燃?xì)庹阶呷朊癖娂彝ナ窃?953年，最高峰時(shí)的使用量曾經(jīng)達(dá)到1 970萬(wàn)噸（1996年），現(xiàn)在的使用量約為1 550萬(wàn)噸（2013年）。由于LP燃?xì)饩哂羞m用性強(qiáng)，安置方便的特征，在日本一些偏遠(yuǎn)地帶的集落以及不適宜集中鋪設(shè)管道的地區(qū)，LP燃?xì)庖廊话l(fā)揮著重要的作用。并且日本的法律規(guī)定，用戶(hù)規(guī)模70戶(hù)以上的LP燃?xì)庠O(shè)置區(qū)域適用現(xiàn)行日本《煤氣事業(yè)法》，而70戶(hù)以下的區(qū)域?qū)?yīng)于《液化石油天然氣法》，地方政府根據(jù)上述法律進(jìn)行監(jiān)督管理。

3.日本的煤氣新能源與技術(shù)革新

在日本，煤氣主要用于家庭燃?xì)庖约按笮徒ㄖ睦渑O(shè)備。伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了以各種煤氣為主要材料的新能源，其中以CGS和氫電池最具有代表性。

CGS（cogeneration system）。該技術(shù)泛指使用煤氣，使之在同一臺(tái)設(shè)備上同時(shí)可進(jìn)行發(fā)電和輸送熱能的手段。由于CGS的節(jié)能和高效，CGS在大型建筑物被用做燃?xì)獍l(fā)電，而在一般家庭被當(dāng)做燃料電池。在地震多發(fā)的日本，由于CGS使用的燃?xì)馐怯弥袎狠斔偷模诎踩陙?lái)以燃?xì)猓–H4）為動(dòng)力源的CGS技術(shù)被廣泛地運(yùn)用到日常生活中。利用CGS技術(shù)在發(fā)電時(shí)因?yàn)橹话l(fā)生氫氧化合反應(yīng)而非常環(huán)保。同時(shí)，高分子類(lèi)燃料電池（PEFC）固體氧化類(lèi)燃料電池（SOFC）以及磷酸類(lèi)（PAFC）燃料電池也逐步進(jìn)入了家庭。

氫電池。該技術(shù)是指將氫氣作為燃料電池的原料，利用氫氣易保存的特點(diǎn)，隨時(shí)隨地在智能燃料電池設(shè)備里注入氫氣使之產(chǎn)生電能的一種方法。目前該技術(shù)在福岡縣北九州市已經(jīng)被實(shí)際使用于民生。可以預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)，伴隨技術(shù)的不斷進(jìn)步以及相關(guān)法律的配套，氫氣電能會(huì)越來(lái)越被廣泛使用。

三、日本城市能源使用上的節(jié)能措施與技術(shù)創(chuàng)新

2011年3月11日發(fā)生的東日本大地震，是促使日本加快改變其能源政策的重大契機(jī)。福島第一核電站的核泄漏，使日本不得不重新審視其核能政策。同時(shí)由于“阿拉伯之春”引發(fā)的中東地區(qū)的政局不穩(wěn)，也使日本當(dāng)局擔(dān)憂既有的能源保障受到?jīng)_擊中津孝司?！喝毡兢违ē庭毳`政策を考える』創(chuàng)生社2012年12月発行。P226-227.。此外，也是為了實(shí)現(xiàn)《京都協(xié)議書(shū)》的承諾以及達(dá)到節(jié)能減排的的目的，日本在提高利用傳統(tǒng)能源有效利用率的同時(shí)，著力于不斷開(kāi)發(fā)新的能源。在上述背景下，日本加快推動(dòng)了區(qū)域集中供暖、低碳型城市、節(jié)能型城市等新型節(jié)能減排模式。

（一）以三大都市圈為中心的區(qū)域型集中式供暖已備雛形

冷暖房設(shè)備無(wú)疑是城市能源的消耗大戶(hù)。日本主要以“熱供給事業(yè)型”和“成套設(shè)備集中型”兩種形式以區(qū)域單位為城市的冷暖房提供能源。前者的“熱供給事業(yè)型”基于《熱供給事業(yè)法》（日）経産省資源エネルギー庁ホームページhttp：//www.enecho.meti.go.jp/category/electricity_and_gas/other/effective_use/law001/.，是日本城市冷暖房能源的基本形式，“成套設(shè)備集中型”是對(duì)前者的補(bǔ)充。同時(shí)，為配合城市能源建設(shè)，日本還制定了一系列相關(guān)的法律。比如：與城市能源設(shè)施的建設(shè)關(guān)聯(lián)有《都市計(jì)劃法》、《建筑基準(zhǔn)法》，與配管鋪設(shè)關(guān)聯(lián)的有《道路法》、《關(guān)于共用溝渠整修的特別措施法》、《道路交通法》，與熱源水關(guān)聯(lián)的有《河川法》、《港灣法》、《下水道法》，與設(shè)備設(shè)置有關(guān)的有《消防法》、《電氣事業(yè)法》，與城市能源全體關(guān)聯(lián)的則有《關(guān)于合理使用能源的相關(guān)法律》、《關(guān)于推進(jìn)防止地球溫暖化的相關(guān)法律》等。

與歐美100多年前就開(kāi)始的區(qū)域集中供能相比，日本的區(qū)域集中供能起步較晚。日本最初的區(qū)域集中供能始于1970年的大阪萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)的會(huì)場(chǎng)。

迄今為止，集中供能建設(shè)工程在日本一共有過(guò)3次高峰期，分別為上世紀(jì)70年代初期，90年代以及本世紀(jì)初。范圍從初期以首都圈大城市為中心擴(kuò)展到了現(xiàn)在覆蓋全國(guó)的地方都市。

所謂區(qū)域集中冷暖房供能是指：由一個(gè)或多個(gè)供能平臺(tái)通過(guò)管道向多個(gè)建筑物提供冷熱水（蒸氣）從而達(dá)到冷暖房效果。由熱源設(shè)備、輸送設(shè)備、接收設(shè)備3個(gè)部分構(gòu)成，適用于建筑物相對(duì)集中的區(qū)域。

集中供暖的熱源主要來(lái)自于熱電、煤氣、垃圾燃燒、設(shè)備排熱，用蓄熱槽等設(shè)備將上述能源進(jìn)行臨時(shí)保管后，根據(jù)不同客戶(hù)的需求（冷房4°～7°，暖房120°～180°高溫水等）通過(guò)管道進(jìn)行輸送。

集中供暖用的機(jī)械設(shè)備主要有加熱用的熱泵（heat pump）、鍋爐（boiler）系列以及冷卻用的冷凍機(jī)系列（蒸氣壓縮冷凍機(jī)，吸收式冷凍機(jī)以及吸附式冷凍機(jī)）。

供熱輸送方式分為6管式，4管式和2管式3種。

輸送管道的選配根據(jù)各地的實(shí)際情況進(jìn)行判斷。埋設(shè)的方式也因地制宜分直接與間接方式進(jìn)行埋設(shè)。

由于區(qū)域供暖的前提條件是人口相對(duì)集中。以東京都為中心的三大都市圈幾乎集中了日本總?cè)丝诘囊话胍陨?，在該地區(qū)實(shí)施區(qū)域集中供暖無(wú)疑能更有效的利用能源。至2006年為止，日本全國(guó)一共有約80家企業(yè)，在154處區(qū)域（東京60處）實(shí)施了區(qū)域供暖，占日本冷暖房耗能總量的1.4%（日）空気調(diào)和衛(wèi)生工學(xué)會(huì)編『建築·都市エネルギーシステムの新技術(shù)』2007年発行P7キ.。

（二）消除“城市熱島”，建設(shè)低碳型城市

伴隨城市化的發(fā)展，人口流動(dòng)以及生產(chǎn)生活趨于集中，城市的生態(tài)環(huán)境發(fā)生了變化，照射在泥土和植物上的熱能原本可以變成蒸氣揮發(fā)并使周?chē)臏囟冉档?，然而?dāng)熱能照射到水泥與柏油路面時(shí)熱量會(huì)被吸收，路面的溫度高于天氣的溫度，特別是在夏季時(shí)，空調(diào)排熱更會(huì)使局部溫度高于氣溫，在大城市里出現(xiàn)了“城市熱島”現(xiàn)象。

“城市熱島”概念在上世紀(jì)70年代被日本建筑界接受。日本的環(huán)保部門(mén)與建筑部門(mén)對(duì)熱島問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查。學(xué)界一致認(rèn)為“城市熱島”不僅會(huì)增加能源的支出，還會(huì)波及人類(lèi)的健康，加重空氣污染，破壞自然生態(tài)平衡。為應(yīng)對(duì)“城市熱島”，日本各個(gè)地方根據(jù)各自的實(shí)際情況，積極采取了對(duì)應(yīng)措施。主要有以下3種類(lèi)型：

1.建設(shè)城市綠洲

以東京都為例，東京都在2002年制定了《東京都環(huán)境基本計(jì)劃》，削弱“城市熱島”是其中最為重要的一項(xiàng)內(nèi)容。東京采取了以下3種方法用于對(duì)應(yīng)“城市熱島”。

（1）削弱“城市熱島”。還原城市的綠化是一項(xiàng)重要的手段，為此東京都在2002年通過(guò)了《環(huán)境保護(hù)條例》，條例規(guī)定建筑面積超過(guò)1萬(wàn)平米的建筑物，在建設(shè)申請(qǐng)階段有義務(wù)提交與環(huán)保相關(guān)的計(jì)劃書(shū)。2005年3月以后更是追加了“削減熱島”的項(xiàng)目，規(guī)定1千平米以上的建筑物無(wú)論是改造還是新建都必須保證20%以上的綠化面積。

（2）導(dǎo)入新技術(shù)。在技術(shù)層面，用于降低建筑物表面溫度的高反射率涂料的開(kāi)發(fā)正在緊鑼密鼓地進(jìn)行著，2004年武藏野大學(xué)研制出了能使建筑物表層溫度降低15度的納米涂料，現(xiàn)在該涂料已經(jīng)運(yùn)用于市場(chǎng)。

（3）建設(shè)城市風(fēng)道。為使市區(qū)密集地帶的熱能得以迅速的散發(fā)，日本一些城市利用靠近海洋的有利條件，積極疏通城市的風(fēng)道，使污染的空氣和熱能得以快速釋放。諸如在高層建筑的周?chē)O(shè)置對(duì)應(yīng)的綠地、在建筑群的上風(fēng)處建設(shè)大型綠地公園，還有對(duì)河流周?chē)娘L(fēng)向進(jìn)行測(cè)量計(jì)算后再規(guī)劃建筑配置等等。

（三）從節(jié)能到智能——日本城市能源問(wèn)題的未來(lái)構(gòu)思

2011年3月11日，日本東北部海域發(fā)生里氏9.0級(jí)地震并引發(fā)海嘯，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。地震引發(fā)的海嘯影響到太平洋沿岸的大部分地區(qū)。地震造成日本福島第一核電站四個(gè)機(jī)組發(fā)生核泄漏事故。

311地震后，日本朝野一直在爭(zhēng)議是否需要恢復(fù)核能發(fā)電。作為一個(gè)資源緊缺的工業(yè)國(guó)家，核能的確是一個(gè)必不可缺的資源，但是如何在地震頻發(fā)的日本保證核能發(fā)電萬(wàn)無(wú)一失卻是一個(gè)無(wú)解之題。在有限的條件下，提高單位能耗，減少能源支出或許是日本目前的唯一選擇，而日新月異的科技進(jìn)步無(wú)疑給這種選擇提供了可能。如同渡文明所說(shuō)的；“東日本大地震給予了日本探索人類(lèi)第三次能源革命的使命”（日）渡文明『未來(lái)を拓くクール·エネルギー革命』PHP研究所2012年3月発行P12.那樣，日本正在舉“產(chǎn)官學(xué)”之力推動(dòng)節(jié)能減排。節(jié)能城市計(jì)劃和智能城市計(jì)劃就是其典型的舉措之一。

1.節(jié)能城市計(jì)劃

日本早在1993年就制定了建設(shè)節(jié)能城市的計(jì)劃并付諸于研究。1993年4月在舊通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)院的統(tǒng)籌安排下，財(cái)團(tuán)法人日本節(jié)能中心將“新技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃”，“節(jié)能開(kāi)發(fā)計(jì)劃”和“地球環(huán)境技術(shù)開(kāi)發(fā)”計(jì)劃進(jìn)行了合并，重新制定了“節(jié)能城市研究計(jì)劃”，集中力量對(duì)包括城市能源的回收、運(yùn)送、技術(shù)更新、供給等圍繞提高城市能源有效利用率的問(wèn)題進(jìn)行了綜合研究。

該計(jì)劃主要分6大部分，分別是未利用能源的回收轉(zhuǎn)換技術(shù)、能源的運(yùn)輸和儲(chǔ)存、能源的供給與利用、減輕環(huán)境負(fù)荷的技術(shù)、節(jié)能關(guān)聯(lián)技術(shù)、系統(tǒng)化技術(shù)（日）空気調(diào)和衛(wèi)生工學(xué)會(huì)編『建築·都市エネルギーシステムの新技術(shù)』2007年発行P7.。參加該計(jì)劃的機(jī)構(gòu)基本上都來(lái)自于一線，幾乎包括了日本國(guó)內(nèi)所有大企業(yè)。而政府方面則由通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)院負(fù)責(zé)牽頭，國(guó)立研究所以及新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）負(fù)責(zé)科研保障。重視的程度可以說(shuō)是傾舉國(guó)之力也不為過(guò)。

迄今為止，該機(jī)構(gòu)的研究成果已經(jīng)被廣泛用于指導(dǎo)日本的城市能源布局。在日本現(xiàn)在已經(jīng)有被官方認(rèn)可的節(jié)能型城市26所，并且還在不斷增加。

2.智能城市計(jì)劃

智能城市是節(jié)能城市的2.0版，日本的智能城市的目標(biāo)是：在抑制二氧化碳的排放的同時(shí)，還能將能源利用率達(dá)到最佳狀態(tài)。并且智能城市還應(yīng)具備應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的能力。

所謂智能城市簡(jiǎn)而言之就是將迄今為止依托大型供電設(shè)施為基礎(chǔ)的“系統(tǒng)型” 能源和從住宅、商業(yè)設(shè)施等產(chǎn)生的電力、熱能轉(zhuǎn)化的“分散型”能源，用智能網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)化管理，最終達(dá)到能源的“自產(chǎn)自銷(xiāo)”。

智能城市還處于試驗(yàn)階段，目前最為成功的事例是2013年6月在大阪胤市，由大和建筑設(shè)計(jì)施工的SM·ECO晴美臺(tái)建筑群。該建筑群的所有能源都來(lái)自于太陽(yáng)能，利用家庭用蓄電池進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，由家庭能源管理系統(tǒng)（HEMS）進(jìn)行能源管理。

伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人類(lèi)社會(huì)對(duì)提高生活水平的普遍要求，可以預(yù)想在不遠(yuǎn)的將來(lái)，全世界范圍內(nèi)必將涌現(xiàn)越來(lái)越多的智能城市。中國(guó)應(yīng)該牢牢把握產(chǎn)業(yè)升級(jí)的良好時(shí)機(jī)，積極吸收日本在能源利用方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在推動(dòng)城鎮(zhèn)化建設(shè)的同時(shí)，在城市節(jié)能建設(shè)方面取得更大的進(jìn)步。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]枝広淳子. 擺脫能源危機(jī)[M].東京：軟銀創(chuàng)造出版，2008.

[2]橘川武郎.電力改革——能源政策的歷史性大變動(dòng)[M].東京：講談社，2012（2）88-91.

[3]中津孝司.對(duì)日本能源政策的思考[M].東京：創(chuàng)生社，2012（12）225-227.

[4]日本熱能供給事業(yè)協(xié)會(huì).熱能供給事業(yè)便覽[M].東京：旭出版，2012.

[5]日本空氣調(diào)和衛(wèi)生協(xié)會(huì).建筑與城市能源系統(tǒng)的新技術(shù)[M].東京：丸善書(shū)店，2007.

[6]渡文明.開(kāi)拓未來(lái)的冷能源革命[M].東京：PHP研究所，2012.

[責(zé)任編輯 李 穎]