前言
什么是人们的思考?人们的思考是在记忆着过去事实的基础上,产生出来的对于未来前景的想象,是把现在的认识作为媒介,在毫无拘束的条件下,依靠大脑的思维活动所形成的一种对于未来状况的设想。要想筹划10年、20年以后的事情,就要把对于现实事物的认识和对于未来前景的想象的各个方面全都综合起来,组成一个整体,从而展现出一个超越时间的未来世界。
但是,依靠独自一个人的思考所构成的未来景况的见解是有限的,不能超过我个人所具备的对于世界的认识和理解之上。因此,我个人的想象对象也只是局限在电力的范畴内,然而,当我的想象徘徊在未来世界前景的时候,却觉得有一种无法形容的乐趣。我的想象终于飞进了2000年的时期。
2000年时代的世界,在国际政治方面,虽然局部地区的紧张局势还是时有发生,但是,美苏两个超级大国的势力的均衡状态,基本上保持原状未变。日本国内的政治局势仍然同八十年代一样,处于稳定状态,日本国民经济的低增长状况已经完全定型。电子技术和应用电子技术的信息产业,使人们的生活变得更加方便,人们的心理状态和价值观念,已从要求物质上的满足,逐渐变成要求获得精神上的满足。
由于社会人口组成上的高龄老年化时代已经来临,人们都在依靠电能来生活,这是由于电能具有操作方便而干净的缘故。人们已普遍利用暖气泵构成的冷暖气空调设备和烹调用的电子设备,这是毋需多讲的了。而且,已经能够自动控制居住环境的那种住宅建筑,也已经普及起来。
在八十年代已经被人们确信具有可能象征着幸福、光明、辉煌未来的生物技术和新材料技术等技术,已经在医疗和电子领域的应用方面不断取得成果;在能源领域,也在提高发电效率方面起着作用,但是,大幅度增产粮食方面,还仍然无法达到目的。
第三次石油危机的打击虽然已经度过了,但是,石油的实际价格,仍然稳定在35美元/桶的价格(1980年石油的价格)上。这一价格比1983年的价格还略微超过了一些。石油和液化天然气已经变成主要被用作工业原料和输送燃料。而在电力方面,尽量避免使用石油的政策方针则正在顺利地发展。电力的总需要量,维持在年平均增长率2.5%幅度的水平,2000年时,约为8000亿千瓦小时,这个数值在日本能源消费总量中所占的比例是40%多些。
发电方面的主要力量已经是原子能发电,关于快中子增殖反应堆的研究发展进度,已经达到即将可以提供实用的程度。煤炭火力发电目前仍然起着较大的作用。因而,关于发电厂排出的温水和煤灰等排放物问题,从原来所设想的“应该做到不污染环境”的想法再向前迈进一步,在“应当把资源彻底地完全加以利用”的共同呼声下进行研究,从而有效地利用这些排放物的体系及装置的设计工作,已经完成,由于地方政府和电力部门的共同协作,已经进行过证实性质的生产试验。例如全世界的粮食供求情况正在逐渐变得严峻起来,而粮食被作为一种战略物资来看,具有更加重要的意义,因此,应当尽量地想办法提高粮食自给率,这样的社会舆论正在兴起,这种舆论已经造成一个有利于充分有效地利用工厂排放物的社会背景。
随着产业结构逐渐地变化,在第二产业方面,采用机器人做工的无人工厂已经增多,利用夜间电力来运转机器。在第三产业方面,信息产业部门和旅游娱乐产业部门的动力、冷暖气设备、照明等设施当然要使用电。此外,电动汽车已被广泛使用在送货上门服务方面,电能的消耗也要增加。这种电动汽车已经取代八十年代的小型摩托车,作为个人使用的城市交通车辆而普及起来。这种电动汽车,在使城市环境变得安静些做出了一定贡献。上述这些电力消耗状况,促进了夜间电力消费增加,有助于提高整个供电系统的负荷率。
1.发电方面
在一部分极有限的地区,除了利用远程大容量电源发电之外,还有以燃料电池等为主的紧挨用电地区的中、小容量电源,这两种电源正在同时并用。从前,在考虑发电厂建设的时候,只要能从燃料中把电能取出来就行了,现在建设发电厂时,不仅要考虑获得电能,而且还要进一步考虑到依靠发电厂供给热能和利用发电厂废弃物创建人工土地,以及在该人工土地上振兴产业的办法,都兼筹并创,建设成一种地区振兴型发电厂,这种发电厂已经在地方政府的协助下,正在进行实验性运转。
原子能发电,在供给基本负载电能方面,已经确 · 立起稳定的地位。现在,原子能发电站所供给的电能已经达到大约4000亿千瓦小时/年(设备功率大约是5700万千瓦),这个数值大约占全部发电量的一半,设备的利用率最大的提高到80%左右。
关于快中子增殖反应堆(FBR)方面,目前已有130万千瓦罐形原型堆,正在坚固岩盘结构的地下施工,日本正在迎来一个由FBR取代轻水堆的时代。现在,环太平洋地区诸国都在关注着日本在FBR和地下厂址建设方面的技术,而且已有好几个国家向日本洽谈建设FBR的交易。
2000年时,微粉煤火力发电的总发电量,大约是1000亿千瓦小时/年(占全部发电量的百分之十几,设备能力约为1600万千瓦)。由于八十年代石油售价稳定在低价格上,因此煤气化技术的开发速度减慢下来了。但是,煤气化还是作为仅次于原子能的脱离石油化的一项主要能源,已经完成了技术开发。目前,有几座200 万千瓦级的煤气发电厂正在建设中。关于液化天然气,过去虽然一直被认为它是和石油一样,使用在发电以外的用途方面,可以更有意义,但是,现在却由于液化天然气具有干净和操作简单方便等特点,为了充分有效地利用这些特点,因此实际上是被用在火力发电和燃料电池方面。
在汽轮发电机的基础上,配上燃气轮发电机或者熔融碳酸盐燃料电池,组成复合发电方式,这种方式的效率大约提高60多。现在,全年的发电量约为1200亿千瓦小时(设备功率大约是2700万千瓦,设备利用率是50%)。
此外,可以同时供给电能和热能的磷酸型燃料电的技术开发工作已经完成,在大城市的人口稠密地区,例如在大型建筑物内,已经有一部分设置了这种类型的燃料电池。
在石油火力发电方面,原有的发电厂被废弃伫用的数量越来越少,新的电厂也没有再建造。再者,日本的石油进口量,在1980年以后已经大体稳定。再加上石油馏分出来的重油产量的比例,已从八十年代的40%左右下降到了20%左右。由于这些原因凑合到一起,石油火力发电在用作负载峰值时,已经减少到大约900亿千瓦小时/年(约为4000万千瓦,设备利用率为25%)。
此外,水力发电可以提供的电能大约是900千瓦小时/年(设备功率是2300万千瓦,利用率是45%),地热发电可以提供的电能大约是200亿千瓦小时/年(设备功率是230万千瓦,利用率是90%)。由于地热源的探查技术和热水管内壁上防止水垢结成技术的发展速度非常快,故把这些抜术和地下厂址选定技术结合在一起,已经在国立公园内建设有地热发电站。地层深部地热源的探查技术、钻探技术都在进步发展,所以,深部地热电源的开发工作,已经接近到即将实现的阶段。
光导纤维、电子、超低温等技术也已广泛地适用于发电厂,对于锅炉内工作状态的监视,利用超高速大容量电子计算机实现全部电力系统的自动预防保养,使用超电导发电机以提高发电效率等等办法,都已经成为事实而实用起来了。在太阳能发电方面,则在局部地方已被供作实用。
2.输电和变电方面
由于原子能发电站的厂址是建设在远离主要供电地区达300公里外的地方,所以,原有的500千伏交流输电网,已经快要达到它的输送极限。故在日本关东地区,用交流1000千伏的输电线,配置成外环形输电网,而把原子能发电站的电能输送到那里所使用的输电线,采用1000千伏和土6 od千伏的直流输电线,此项新的输电系统的建设工程已经开始进行。
为了改组重建铁路企业,已把国营铁路分割成为若干部分,于是对于铁道沿线原来所占用的土地,已经实施多方面利用的方式,因此,已经把新设置的从外环形输电线,送电到需要地区的大城市环形输电系统去的一部分输电系统,改为使用电缆,而把这种输电电缆建设成和铁道线路并行的计划,也已经在部分地区正式进行实质性研究。
从大城市环形输电系统向城市的送电办法,是由交流500千伏的地下电缆来供给。原有的地下输电通道,仍然照样加以利用,为了提高效率,因此已采用低损失绝缘电缆(合成纸和交联聚乙烯绝缘电缆),其输电容量可以两倍于原输电量。这种绝缘电缆已经被实用起来。此外,超低温电缆、挠性管路输电电缆等新型电缆,也都已经结束其生产实验阶段,正在向实用化方面发展。再者,对于输电系统绝缘性恶化的诊断办法,已经改成自动化,不断地把资料数据送给对于电力系统寿命进行管理的超高速大容量电子计算机。
在变电站方面,已经全部换成气体绝缘型变电站,并且和八十年代相比,变电站已经进一步小型化。兼设有上面说过的那种使用液化天然气的负荷补偿用燃料电池,以及负荷高峰用电力贮藏电池的变电站,已经在大型建筑物的地下和工厂中运行。对10万千瓦级以下的变压器,采用浇注型变压器,对超过10万千瓦级的变压器,则都采用气体绝缘型。
此外,电子、光导纤维、制冷技术等新技术,在输变电方面的应用情况也很活跃。
3.配电方面
新建的低压配电系统所输送的电压,大多数都是400伏以上,电杆式变压器由于使用了非晶铁芯,因此,已经成功地把铁芯损失压低到原来的三分之一。而且,包括此项损失在内,输电、变电和配电的总损失从八十年代的6%,大幅度地降到4%左右。
此外,在配电线中增加了光导纤维电线品种,已被广泛而有效地利用在电缆电视(CATV)和漏电等事故预防装置中。
4.环境污染方面
社会上人们对于环境方面的普遍看法,正在起变化,从要求确保人身的“安全和健康”,进一步转向到追求生活上的“舒适”。
在八十年代,人们曾担心微粉煤火力发电的排出物(炭灰、CO2,温水、氮化物、硫化物)引起的公害,现在,这些排出物的有效利用系统,已经确立起来了。这就是已经证实了的填海填湖的造地技术。一个100千瓦的火力发电厂,一年当中要排放出100万立方米的炭灰。而且,这一年当中,在大河流的上游到中游的拦河坝内,要堆积起几十万到几百万立方米的砂砾泥。把疏通拦河坝所得到的砂砾泥和发电厂排放的炭灰加以混合,并运用粉煤灰混凝土技术的填海填湖造地技术,已经经过生产实验。采用这种技术,一个100万千瓦的火力发电厂,每年就能够给当地提供2公顷人造土地。此时现在已经开始被社会上人们所认识了。
在供作实验用的人造土地上,一个100万千瓦的发电厂每秒钟可以排放50立方米以上的温水,让其中的一部分温水流经地下管道,利用温水释放的热量在冬季进行土壤佯温,可以促进植物的生长。
从发电厂所排放出来的废气,其中大约含有12%的CO2,这些CO2由于高分子膜的作用而被浓缩,可以作为温室植物栽培的贵重资源,在人造土地上建起的植物温室里,有效地得到利用。再者,把当地居民所排出的有机质废弃物用发电厂所排出的热进行沼气发酵,发酵后的残渣可利用于人造土地的绿化工程,发酵所得到的沼气,可利用于人造土地上建起的植物干燥工厂和其他工厂,或者通过管道供给当地居民使用。
在大河流的河口附近,利用发电厂所排放的温水,以发展鱼类养殖业已经普及起来,运用预测热水扩散技巧作为基础,在原河口处设计兴建人工海藻培养场,以及有效地利用粉煤灰混凝土以兴建人造鱼礁的技术,也都得到了利用。
其次,作为燃料煤的前处理法,把微粉煤进行水洗,从这一工序中可以提出煤炭中所含有的几个ppm到几十个ppm的重金属,对这种资源化的技术,人们认为,在经济方面已经是可行的。现在,供生产实验使用的成套设备已经开始运转,一个100万千瓦的煤炭火力发电厂,一年当中可以提供铀3吨/钴20吨、钒60吨等等,按此计算,由日本全国的发电厂在一年中,提供铀50吨、钴320吨、钒960吨、砷480吨、硼80吨、锰2700吨……的可能性是显然存在的。
关于原子能发电站所排出的高级废弃物,现在已经得到大家的一致同意,是可以把它贮藏在地下,作为未来的贵金属资源,妥善地加以保管和管理。
结束语
在八十年代中,计算机软件产业所占的比率显著地增加,其中,利用电子设备最活跃的信息产业发展得最快,将会继续成长为尖端产业。
电力部门则不同,尽管到处都在采用先进技术,但它只是朴实而踏实地逐渐地向前进展。我指望电力事业,到了2000年的时候,不仅只是提供电能,而且希望到那时它已经成长为综合性能源产业。为了这一天的到来,我们要更进一步开阔眼界,使电力事业成为日本各产业部门的基础。而且,为了让我们的子孙能够过上富裕的社会生活,我们要进一步努力进行技术开发,不要看错了我们前进的方向。时代已给我们安排了现在和最近将来的任务,我们要尽到自己的责任,而且还必须为充满着希望的未来尽到自己的责任。
[《エネルキー》,1983年第16卷第12期]