2017年5月19日，天气格外热。坐上东北新干线时，不知道是不是天气的缘故，我感到一种躁热难抑的兴奋：到福岛去！
这是自2011年3月11日东北大地震之后，我第一次进入福岛，不知道这是不是我兴奋的理由。六年前的大地震，至今依然记忆犹新。那时我们在东京，为不曾经历的剧烈震动所惊吓。后来通过电视屏幕才看到了东北沿海更恐惧的景象。接下来是东京电力福岛第一核电站的损伤，以及由其引起的一系列社会变动。六年过去了，现在的福岛是什么样子？复兴工作有条不紊，媒体里已经没有什么吸引眼球的福岛新闻。核辐射似乎已近被制服，福岛第一核电站已经不是公众所关心的焦点。但是，想到就要亲临其境时，仍然是莫名的激动。
东北大地震引起的诸多社会变动，对笔者来说，最大的体会是关于能源，关于电力供应的变化。2009年初，当时的美国总统奥巴马推出了以节能对策为中心增加250万雇用的绿色能源政策，从此“智能电网”一词响彻全球，是业界注视的焦点。从那时候开始，笔者就追踪有关“智能电网”的国际标准，目睹了一系列的业界革命。
日本对外界尤其是对发达国家的新技术、新概念异常敏感。然而，那时，日本的业界对“智能电网”并不是很热衷。因为，日本作为一个能源短缺国度，经历了石油危机的冲击之后，社会整体的节能意识非常高，在节能与新能源技术方面领先世界。日本的电力供应由十家电力公司垄断，东京电力是全球最大的电力公司之一。与之相反，美国的电力公司都比较小，超过3000家。因此，日本的电力供应质量是世界上最好的，极少发生停电这样的事。日本的电力公司认为自己的电网已经很“智能”了，怀疑“智能电网”这个口号含有其它的意图。
电力供应的特点是，电力难以贮存，发电跟用电必须保持平衡，传统的电力供应都是单向的，电力公司只要控制好源头，有一个坚韧的电网，就可以保障电力供给。而“智能电网”倡导的是双方向沟通，要求电力与信息都可以双向交通。所以，“智能电网”在日本遇到了一个沉默的阻力，即日本电力寡头的消极抵抗。
东北大地震以后，福岛核泄漏，公众谈核色变，殃及全日本的核电站，50多座核反应堆相继停止运营，原先由核电支撑的30%的电力供应出现了缺口，必须用其它能源来弥补。这就给电力的多样化，给可再生能源带来了生机。加之政府的支持与鼓励，可再生能源示范项目如雨后春笋，迅速在列岛展开。笔者要去参观的福岛可再生能源研究所（FREA），就是在这样的背景下，由产业综合研究院（产综研）于2014年4月在福岛县郡山市设立的研究机构。
从郡山火车站到FREA需要坐半个小时的汽车。车窗外到处郁郁葱葱，湛蓝的天空飘来的白云似乎伸手可触。空气是透明的，远处连绵起伏山峰的积雪清晰可见。秀丽的田园风光里没有丝毫经受浩劫的痕迹，仿佛亘古天成的原始乐园。
可再生能源，通常指太阳光、风力、地热、潮力、水力与生物物质等等。其中资源充足，最有代表性的是太阳光与风力发电。日本在可再生能源领域起步很早，但是，可再生能源的一个最大的弱点是“靠天气吃饭”，即它的不可控性以及与需求的不匹配性。阴晴风雨不是人为可以控制的。这样就会发生很无奈的现象，当电力需求旺盛时，不一定有电可供，而发电量充足时却没有需求。所以，解决供需平衡，把剩余电力转换成其他方式的能源贮存，在电力紧张时再用来发电，就是可再生能源的根本课题。
在FREA我们得以纵览日本在可再生能源领域的最新技术。由于篇幅限制，仅介绍几个有代表性的事例。
读懂风神的脸
风神是最喜怒无常的。有风没风，风向变化，都在瞬息之间。读懂了风神的脸色，就有了胜算的把握。比如三国演义里的草船借箭，诸葛亮就是预知了风向，才得以信守诺言，创造了一个奇迹。风力发电靠的是风车，风车的叶片要有效地运动，必须对风向与风力有一个准确的预知和判断。FREA在风车的风机上安装了激光雷达，同时对300m、237m、175m、112m、60m以远的风向与风速进行计测，从而对风车进行预先控制，改善风车的输出，减少叶片的负荷，提高风车的性能，改善风车的寿命。
软件方面，配合数值气象模型与卫星传感技术，对激光雷达的数据进一步校正，更精确地预知风速与风向。
抓住太阳光
光伏发电最重要的课题就是降低发电成本，即降低硅晶电池组件的成本。FREA的结晶硅电池片技术可以量产0.12mm的晶圆。通过结晶硅智能堆栈技术使得光转换效率达到24.7%，通过注入负氧离子使得光转换效率达到19.4%，结晶硅的柔韧度提高，甚至可以弯曲而不受影响。通过这一系列的技术开发，使得光伏发电的成本预计在2020年降低到14日元/度，2030年降低到7日元/度。这样的前景，对于电价很高的消费者来说确实是个福音。
贮存氢能
前面提到，把剩余电力，转换成其他方式的能源贮存，在电力紧张时再用来发电，是可再生能源的根本课题。解决这一课题的一项重要技术就是氢能与电力的转换。FREA的研究团队开发了一整套技术，包括利用变动的电力（比如剩余的风力发电量）制造氢气，使用触媒的氢化学变换，以及热能再利用。
FREA投入运行的氢载体制造与综合利用系统是世界最大级别的系统，它包含了水电解装置、氢化触媒塔、大型贮存罐、脱氢触媒型热电转换引擎。还有利用氨气直接燃烧的技术等等。通过强化高温化的引擎排热回收，实现了世界顶级氢制造，通过引擎高效化与绿色化开发了高温排气并存的引擎燃烧技术。
并网与综合管理
可再生能源跟电网并网时，让可再生能源稳定并最大化地发电，是首要的条件。上述一和二，是在发电最大化上下功夫。加上第三项氢电转换，以及蓄电池等贮电功能，并对其综合监控，即可帮助解决这一课题。
FREA为达到这一目标，搭建了一个实验平台，连接了十几家公司的光伏发电系统、300千瓦级的风力发电系统、500千瓦级的直流交流转换设备、水电解设备、以及电动汽车等分散电池控制系统。在此平台上开发了系统统筹技术与电力管理系统、可再生能源的高度监控系统、以及源于可再生能源的制氢、储氢、及氢电转换技术。
系统有机的运作，使得喜怒无常的风神，昼出夜伏的太阳神，形态变幻的氢不再难以预测，使可再生能源的利用进入了因势利导，为我所用的境界。
FREA的实验平台在攻克一系列的技术难关的同时，也给当地经济带来了很大的促进。譬如，制造巨大风车的需求，给当地企业转型与再创业提供了有利的条件。据介绍，当地的风车制造厂家已经有跻身世界前列的企业出现。通过这一个小小的事例，我们也看到了日本社会与政府在自然灾害面前坚韧不拔，团结一致的精神。经过不懈的努力，再大的天灾，最后准会因祸得福。
FERA的技术与实验平台只是日本在可再生能源开发与利用、智能电网应用方面的一例。但是，从中我们可以一觑日本在节能、环保方面的实力。然而，这样先进的技术能不能推广到全世界，还要看市场的条件。日本在享受高质量的电力供应时，支付的电费也是世界上最昂贵的。面向2020年东京奥运会，官民并举出台了一系列对可再生能源利好的政策，比方利用氢能的燃料电池汽车。但是，如果奥运会过后，政策补贴取消的话，还能不能形成市场，这还是一个未知数。
先进的技术只有与成长的市场相结合，才能得到发展，更有效地造福人类。
文・图/戴维
