日本的电力工业涵盖日本的电能的产生,输送,分配和销售。 日本在2014年消耗了995.26 TWh的电力。在2011年福岛第一核电站灾难发生之前,该国约有三分之一的电力来自核电。 在接下来的几年里,大多数核电站已被搁置,主要由煤和天然气取代。 太阳能发电是日益增长的电力来源,截至2017年,日本拥有第三大太阳能光伏装机容量,约50吉瓦。
日本拥有世界上仅次于中国的第二大抽水蓄能装机容量。
日本的电网是隔离的,没有国际连接,由两个广域同步电网组成,它们以不同的频率运行并通过HVDC连接进行连接。 这大大限制了该国北部和南部之间可以传输的电量。
消费
2008年,日本平均消耗8507千瓦时/人的电力。 这是欧盟15平均每人7409千瓦时的115%和经合组织平均每人8991千瓦时的95%。
日本每人电量(千瓦时/百万日元)
使用 | 生产 | 进口 | 进出口。% | 化石 | 核 | NUC。% | 其他RE | 生物+垃圾* | 风 | 非RE使用* | 回覆 % | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2004年 | 8459 | 8459 | 0 | 5257 | 2212 | 26.1% | 844 | 146 | 7,469 | 11.7% | ||
2005年 | 8633 | 8633 | 0 | 5378 | 2387 | 27.6% | 715 | 153 | 7765 | 10.1% | ||
2006年 | 9,042 | 9,042 | 0 | 6,105 | 2066 | 22.8% | 716 | 154 | 8,171 | 9.6% | ||
2008年 | 8507 | 8507 | 0 | 5669 | 2 010 | 23.6% | 682 | 147 | 7679 | 9.7% | ||
2009年 | 8169 | 8169 | 0 | 5178 | 2,198 | 26.9% | 637 * | 128 | 27 * | 7377 | 9.7% | |
*其他可再生能源是水力,太阳能和地热电力和风力发电,直到2008年 *非RE使用=使用 – 生产可再生电力 * RE%=(RE /使用的生产)* 100%注:欧盟计算可再生能源在总电力消耗中的份额。 |
电力市场自由化
自福岛第一核电站灾难以及随后核电行业大规模停产以来,日本十大区域电力运营商的财务损失已经非常巨大,2012年和2013年均超过150亿美元。
从那时起,已经采取措施实现电力供应市场的自由化。 2016年4月,国内和小型企业电源电压客户能够从250多家竞争性销售电力的供应商公司中进行选择,尽管其中许多仅在大城市本地销售。 日本电力交易所(JEPX)的批发电力交易受到鼓励,此前该交易所仅交易了1.5%的发电量。 截至2016年6月,已有超过100万消费者更换了供应商。 然而,自由化的总成本约为800亿日元,因此目前尚不清楚消费者是否从经济上受益。
2020年,输电和配电基础设施的使用将更加开放,这将有助于竞争供应商削减成本。
传输
日本的电力传输是不寻常的,因为该国因历史原因被划分为两个区域,每个区域以不同的电源频率运行。
日本东部(包括东京,川崎,札幌,横滨和仙台)的频率为50赫兹; 日本西部(包括冲绳,大阪,京都,神户,名古屋,广岛)的频率为60赫兹。 这源于1895年首次从东京AEG购买发电机,1896年从大通购买通用电气。
这种频率差异划分了日本的国家电网,因此只能使用变频器或HVDC传输线在电网的两个部分之间移动电力。 两个区域之间的边界包含四个背对背的HVDC变电站,它们转换频率; 这些是Shin Shinano,Sakuma Dam,Minami-Fukumitsu和Higashi-Shimizu变频器。 两个网格之间的总传输容量为1.2 GW。
这些联系的局限性是向受福岛第一核电站灾难影响的日本地区提供电力的主要问题。
生产方式
日本的电力总产量(TWh)
年 | 总 | 煤炭 | 加油站 | 油 | 核 | 水电 | 太阳能 | 风 | 地热 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2004年 | 1,121 | 294 | 26.2% | 256 | 22.9% | 169 | 15.0% | 282 | 25.2% | 103 | 9.2% | ||||||
2008年 | 1,108 | 300 | 27.1% | 292 | 26.3% | 154 | 13.9% | 258 | 23.3% | 84 | 7.5% | ||||||
2009年 | 1075 | 290 | 27.0% | 302 | 28.1% | 98 | 9.1% | 280 | 26.0% | 84 | 7.8% | ||||||
2010 | 1148 | 310 | 27.0% | 319 | 27.8% | 100 | 8.7% | 288.23 | 25.1% | 91 | 7.9% | 3.800 | 0.33% | 3.962 | 0.35% | 2.647 | 0.23% |
2011 | 1082 | 291 | 26.9% | 388 | 35.8% | 166 | 15.4% | 101.761 | 9.4% | 92 | 8.5% | 5.160 | 0.48% | 4.559 | 0.42% | 2.676 | 0.25% |
2012 | 1064 | 314 | 29.5% | 409 | 38.4% | 195 | 18.3% | 15.939 | 1.5% | 84 | 7.9% | 6.963 | 0.65% | 4.722 | 0.44% | 2.609 | 0.24% |
2013 | 1066 | 349 | 32.7% | 408 | 38.2% | 160 | 15.0% | 9.303 | 0.9% | 85 | 8.0% | 14.279 | 1.34% | 4.286 | 0.4% | 0.296 | 0.03% |
2014 | 1041 | 349 | 33.5% | 421 | 40.4% | 116 | 11.2% | 0 | 0% | 87 | 8.4% | 24.506 | 2.35% | 5.038 | 0.48% | 2.577 | 0.25% |
2015年 | 1009 | 342 | 34.0% | 396 | 39.2% | 91 | 9.0% | 9.437 | 0.9% | 85 | 8.4% | 35.858 | 3.55% | 5.16 | 0.51% | 2.582 | 0.26% |
根据国际能源署的数据,2009年日本的电力总产量为1,041太瓦时,成为世界第三大电力生产国,占世界电力的5.2%。 日本福岛进口后,2010年至2012年期间进口额外的1000万短吨煤和液化天然气进口量增长24%,主要用于电力部门 64%。
核电
核能是日本的国家战略重点,但人们一直关注日本核电站抵抗地震活动的能力。
2011年3月11日发生地震,海啸和福岛第一核电站冷却系统故障后,宣布核事故。 这是日本第一次宣布核紧急情况,工厂20公里范围内的14万居民被疏散。 由于危机正在持续,事件中释放的放射性物质总量尚不清楚。
2011年5月6日,首相菅直人下令关闭滨冈核电站,因为8.0级或更高级别的地震可能会在未来30年内袭击该地区。 Kan希望避免可能重复福岛灾难,并且,2011年5月9日,Chubu Electric决定遵守政府的要求。 随后,菅直人呼吁制定新的能源政策,减少对核电的依赖。
截至2011年10月,日本仅有11座核电站在运营。 大多数核电站断电后都出现电力短缺,但日本在2011年夏天过去了,没有先前预测的大规模停电。 所有50座核电站在2012年初被搁置,日本政府警告称,自愿节电可能不足以防止明年夏天出现大规模电力短缺。 日本内阁于2011年10月批准的一份能源白皮书说,福岛灾难“公众对核电安全的信心受到严重损害”,并呼吁减少国家对核电的依赖。
在日本的50座核反应堆中,所有核反应堆都将在2013年9月15日下线,这使得日本近50年来第二次没有原子能。 2011年年中,采用了节能政策,电力使用减少了12%。 电力行业的二氧化碳排放量在2012年上升,达到比反应堆运行时高出39%的水平。
水力发电
水电是日本主要的可再生能源,装机容量约为27吉瓦,占总发电量的16%,其中约一半是抽水蓄能。2010年的产量为73 TWh。截至2011年9月,日本拥有1,198个小型水电站,总容量为3,225兆瓦。 较小的工厂占日本水电总容量的6.6%。 剩下的容量由大中型水电站填补,通常位于大型水坝。
其他可再生能源
2011年5月,日本政府宣布了一项目标,即到20世纪20年代初期,可再生能源生产20%的电力,包括太阳能,风能和生物质能。
引用福岛核灾难的是,联合国会议上的环保活动家敦促采取更大胆的措施来开发可再生能源,以便世界不必在核电危险和气候变化的破坏之间做出选择。
Benjamin K. Sovacool表示,事后看来,福岛灾难完全可以避免,因为日本本可以选择利用该国广泛的可再生能源基地。 日本在陆上和海上风力涡轮机| 222 GW |,地热发电厂| 70 GW |,额外水力发电容量| 26.5 GW |,太阳能| 4.8 GW |和农业残留物方面总共实现了“324 GW的可实现潜力” | 1.1 GW |。“
福岛第一核电站灾难的一个结果可能是公众对可再生能源技术商业化的支持。 2011年8月,日本政府通过了一项补贴可再生能源电力的法案。 该法案将于2012年7月1日生效,并要求公用事业以高于市场的价格购买包括太阳能,风能和地热能在内的可再生能源产生的电力。
截至2011年9月,日本计划在福岛沿岸建造一个试验性浮动风电场,其中有6台2兆瓦的涡轮机。 在2016年评估阶段完成后,“日本计划到2020年在福岛核电站建造多达80台浮式风力发电机组。”
其他可再生能源
生物质能
在水力和风力发电之后,生物质是日本发电的可再生能源; 它在2015年提供了34.6太瓦时; 从1990年到2010年,这一产量平均增长了166%,然后从2010年到2015年增长了36%; 日本是全球第五,占世界总数的8%(n 1,美国产量61.6 TWh)3; 从广义上讲(包括废物),生物质以其固体成分(木材)为主:34.6 TWh; 其余6.9 TWh由城市垃圾产生:4.3 TWh和工业废物:2.6 TWh。
生态部计划将生物质的贡献从2005年的4.6 Mtoe增加到2020年的8.6 Mtoe,2030年的9 Mtoe和2050年的10 Mtoe; 大量使用木屑是实现这一目标的主要手段:预计到2020年将消耗13.2百万吨这些颗粒,2050年将消费16.4万吨; 2012年,政府建立了EnR票价系统,该系统也适用于联合发电厂,取代迫使公用事业使用可再生能源的“RPS”系统。 住友林业于2013年5月宣布,计划在2016年建设日本最大的电厂生物质能源(50兆瓦),供应北海道市,炼油厂昭和壳牌于2015年底宣布在东京南部建设49兆瓦的生物质电厂。
生物质部门在很大程度上依赖于木材工业残留物的回收,该工业残留物在该国高度发达,其中几乎70%被森林覆盖,其中40%在工业上被开采。 2011年2月,在关东地区的川崎市中心进行了调试,这是该国最大的100%生物质发电厂:33兆瓦,每年消耗18万片木屑。
城市在1900个焚烧中心产生大量有价值的废物,其中190个发电,电力为1500兆瓦; 另一方面,日本没有可用于生物燃料生产的作物种植面积; 日本有61个生物质燃料发电厂(不包括城市垃圾),10个沼气厂和14个双燃料煤 – 生物质发电厂。 日本林业局计划使用东北地区海啸留下的碎片; 它要求3亿日元(370万美元)补贴当地社区购买磨床。
地热
日本位于世界上最活跃的火山区之一,利用地热能发电; 2009年,18个日本地热发电厂仅生产了该国0.2%的电力。 2012年,这一份额没有改变; 潜力尚未开发,但主要障碍是受保护的国家公园的存在,该国家公园的60%以上来自该国的地热资源。
日本在2015年至第9位的地热发电量排名为2.58 TWh(占全球总量的3.2%),远远落后于美国(18.73 TWh)。
日本地热发电的第一次实验可以追溯到1923年,但直到第二次世界大战之后才开始生产。 地热发电厂的总功率在1966年为9.5兆瓦,1989年为133兆瓦(6个工厂),2011年为535兆瓦; 该国18个地热发电厂中有7个位于九州南部的阿苏 – 库朱地区,容量为140兆瓦,其余位于东北地区(本州北部),主要分布在秋田县和岩手县。以及在大分县和鹿儿岛县的南部九州岛。 国家先进工业科学与技术研究所2008年的一项研究估计,日本在地热资源方面排名第三,仅次于印度尼西亚和美国。 估计潜力为23.5吉瓦,相当于大约20个核反应堆。
风
日本是2016年底亚洲第3大,仅次于中国(168,690兆瓦)和印度(28,700兆瓦),风能装机容量达到3234兆瓦,占世界总量的0,7%,位居世界第19位。而日本人口占世界总人口的1.7%。 2016年,此功率增加了196兆瓦(+ 6.5%)。
2015年,日本的风力发电量为5.16 TWh,占总发电量的0.5%。
2012年,日本的风力发电机仅产生4.3 TWh,占该国电力的0.4%; 由于风力条件恶劣,2012年该产量下降了5.6%,但自2002年以来每年增长26.3%; 尽管引入了新的有吸引力的购买价格,但由于难以将新装置连接到网络,预期的起飞仍然滞后; 此外,生态部决定建立风电环境影响评估计划(EIA),以更好地规范该部门,使情况复杂化。
2011年9月,日本拥有1,807台涡轮机,总装机容量为2,440兆瓦。 缺乏有利的地点(常规风,靠近电网,城市化或保护区外)以及电力运营商对化石燃料或核电厂的偏好阻碍了日本风力发电的发展。
网格存储
日本主要依靠抽水蓄能水电来平衡需求和供应。 截至2014年,日本拥有世界上最大的抽水蓄能能力,超过27吉瓦。
用电量
日本的人均用电量为7,865千瓦时,法国为7,043千瓦时,德国为7,015千瓦时,美国为12,833千瓦时。
最终用电量的部门细分已演变如下:
扇形 | 1990年 | % | 2000 | % | 2010 | % | 2014 | 2015年 | %2015 | 增率 1990/2015 |
||
行业 | 423.1 | 54.9 | 399.9 | 41.3 | 336.4 | 32.9 | 306.3 | 305.1 | 32.1% | -28% | ||
运输 | 16.4 | 2.1 | 18.2 | 1.9 | 18.8 | 1.8 | 17.8 | 17.9 | 1.9% | + 10% | ||
住宅 | 184.1 | 23.9 | 257.9 | 26.6 | 305.3 | 29.9 | 273.9 | 267.6 | 28.2% | + 45% | ||
第三 | 145.8 | 18.9 | 290.8 | 30.0 | 355.0 | 34.8 | 340.4 | 326.7 | 34.4% | + 124% | ||
农业 | 1.8 | 0.2 | 1.8 | 0.2 | 2.3 | 0.2 | 2.8 | 2.8 | 0.3% | + 58% | ||
不明 | 0 | 0.3 | 0.04 | 3.8 | 0.4 | 20.7 | 29.0 | 3.1% | NS | |||
总 | 771.1 | 100 | 968.8 | 100 | 1,021.6 | 100 | 961.9 | 949.2 | 100% | + 23% | ||
数据来源:国际能源署 |
2011年工业客户需求下降3.6%(东北地震造成的损失); 住宅客户消费量在2011年也下降了5%,但这一下降主要是由于空调消费量下降,因为2011年夏季的热度远低于2010年。
运输:电动汽车
日本汽车制造商在混合动力汽车和电动汽车的发展方面处于领先地位:
丰田是混合动力车的先驱,它是世界上最大的制造商(普锐斯,1997年推出,第一辆大众市场全混合动力车和雷克萨斯,并在全球销售了超过500万辆丰田和雷克萨斯混合动力车),和插电式混合动力车:Prius Plug In,其在欧洲的商业化始于2012年7月;
三菱很早就开始生产电动汽车:三菱i MiEV,于2009年在日本推出,2010年在法国推出标致:Ion和Citroën品牌:C-Zero;
日产是世界头号电动汽车:雷诺 – 日产联盟于2013年7月初庆祝其第10次交付电动汽车; 它声称已经投入40亿欧元用于这项技术; 迄今已销售超过71,000片铝箔,使其成为世界上最畅销的电动模型; 其主要市场是美国,约有30,000份,日本(28,000份)和欧洲(12,000份); 在美国,Leaf是旧金山,西雅图和檀香山销量最高的十大车型之一; 它也是挪威十大畅销书之一;
本田销售的混合动力汽车:2009年推出的本田Insight,2010年推出的本田思域,本田CR-Z等,并于2012年宣布销售超过100万份; 本田有一个未来插电式混合动力车型的计划;
日本四大制造商于2013年7月29日宣布达成协议,在日本为电动汽车和插电式混合动力车安装额外的充电点:丰田,日产,本田和三菱认为“对于快速发展基础设施以促进电动汽车的使用至关重要用电的车辆“; 日本目前只有大约1,700个快速充电站(在不到30分钟内几乎完全充电)和3,000个公共充电站(充电时间长达8小时)。 该联合声明宣布部署4,000个终端和8000个额外的普通终端。
日本政府希望电动和插电式混合动力车型的份额将达到2020年该群岛新车销量的15%至20%; 为了支持建设者的努力,他为本财政年度预算提供了1000亿日元(7.7亿欧元)的补贴。
发电公司
为了运营发电业务,根据“电力行业法”第27-27条要求经济,贸易和工业部长发出通知。
根据“电力公用事业行业法部分修订法补充规定”(第72号法案),自2018年7月15日起,自然资源和能源局的“注册发电机清单” 2013年)共有692家经营者,其中17家企业被视为已提交通知表。
日本主要的电力公用事业
随着2016年4月1日电力零售业全面开放,修订后的“电力商务法”于同日生效,电力公司于2016年4月1日由零售电力公司生效,一般电力输电/配电业务运营商,输电运营商,成为配电业务运营商和发电公司。 后来将描述的10个前电力公用事业公司是同时从事零售电力业务,综合输配电业务和发电业务三大业务的零售店,除了东京电力公司,4月1日转为控股公司结构。 ,2016年电力公司,通用输配电公司,发电公司。 东京电力公司更名为TEPCO Holdings Co.,Ltd。,一家子公司,TEPCO Energy Partner,TEPCO POWER GRID,TEPCO Fuel& 电力股份有限公司分别从事零售电力业务,综合输配电业务,燃料和火力发电业务。
零售电力公用事业
为了经营零售电力业务,根据“电力行业法”第2-2条,要求经济,贸易和工业部长进行登记。
根据自然资源和能源机构的“注册零售电力行业清单”,截至2017年12月1日,共有445家运营商。
一般输配电业务经营者
为了经营一般的输配电业务,根据“电力行业法”第3条的规定,经济产业大臣必须获得许可。 这是一个项目,对应于电力商务法修订前的前通用电力公司的10家电力公司的输配电部门。
截至2016年4月,北海道电力公司,东北电力公司,东京电力电网,中部电力公司,北陆电力公司,关西电力公司,中国电力公司,四国电力等10家经营者电力公司,九州电力公司和冲绳电力公司。
动力传动操作员
为了运营输电业务,根据“电力商业法”第27-4条,要求经济产业大臣许可。 电力传输业务是通过它们自己维护和操作的用于电力传输的电力设施将电力传输到一般的传输和配电业务运营商的业务(不包括对应于一般传输和分配业务的部件)。
截至2018年8月,它是两家公司,电力开发(J-POWER)和北海道北风道风力传动有限公司。
指定的输配电业务经营者
为了经营特定的输电和配电业务,根据“电力行业法”第27-13条,要求经济,贸易和工业部长发出通知。 特定输配电事业是指在修改供电专用线的特定规模的电力公司的电力事业则以及输配电部等之前对应于特定电力事业的输电部门的事业。
根据自然资源和能源署的“注册指定输配电业务经营者名单”,截至2018年7月31日,以下是20家运营商。
JNC Power,Oji Paper,Green Circle,Enet,Forest Power,Miyazaki Power Line,Marubeni,Elex,General Association Matsushima Mirai Organization Organization,东日本铁路公司,六本木能源服务,住友联合电力公司,JFE钢铁公司,OGCTS ,森都电力有限公司,日高能源公司,所谓的我电网合伙公司,JC电源有限公司,三井不动产TG智能能源有限公司