2013/04/05
經濟部能源局
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▓撰文、攝影：顏君聿（台灣經濟研究院副研究員）
日本境內，川崎市的產業結構主要以重工業為主，它在歷經嚴重污染後逐步走向綠色環保，並以「產業、環境、都市再生」理念，實施「低碳、挑戰川崎環保戰略（CC川崎）」，全市可說以變身成一座「能源公園」為目標。
今（2013）年3月下旬，筆者因公務赴日本東京參與能源會議，並受邀參訪京濱（東京─橫濱）工業區內的能源相關設施。位於工業區中心地帶的川崎市，在產業發展道路上積極尋求解決環境問題的經驗，令人印象深刻。
擁有多個「日本第一」發電廠
「CC川崎能源公園」將市內各項節能環保與再生能源設施結合，向人們展示環保和經濟和諧發展的優勢能量。
市內的各種再生能源設施包括有：太陽能發電廠、生質能發電廠、風力發電廠、地熱利用設施等，其中，浮島、扇島兩地區太陽能發電廠及川崎生質能發電廠，其規模均為日本國內第一。
川崎市和東京電力公司合作，由川崎市政府提供海埔新生地，並負責太陽能發電推廣，東京電力公司完成發電廠的建設及後續運行維護任務，於浮島、扇島兩地區建設合計輸出功率達2萬瓩的國內最大規模太陽能發電廠。
其中，浮島發電廠占地11萬平方公尺，裝置容量為7,000瓩，於2011年8月開始營運；扇島發電廠占地23萬平方公尺，裝置容量1萬3,000瓩，於2011年12月開始營運。兩者合計可供電約5,900戶日本一般家庭，每年減少二氧化碳排放量約8,900公噸。
而日本最大規模的木質生質能發電廠亦位於川崎此綠能環保工業帶中。
川崎生質能發電廠於2012年2月商轉，電廠以木材、樹枝、市內食品加工廠的豆渣等做為燃料，發電裝置容量達3.3萬瓩。每年日本關東地區約產出140萬噸建築廢料木屑，半數由川崎市所在的神奈川縣所貢獻，此發電廠除可將過去直接焚燒處理的木質能源有效再利用外，也將多餘電力售予東京電力公司，以因應福島核災後電力供應不足的問題。
川崎之世界第一：最高發電熱效率的火力發電廠
川崎除擁有多項日本最大規模的再生能源發電廠外，東京電力公司川崎火力發電廠更擁有世界第一的水準。筆者此次參訪由該廠副廠長與公關負責接待，並由副廠長谷島聰博士為訪問團做簡介。
其於簡報中介紹川崎火力發電廠占地面積約28萬平方公尺，燃料使用液化天然氣。廠區設有2個發電機組，以及1台12.8萬瓩的燃氣輪機。2個發電機組目前已建成商轉的發電裝置容量共200萬瓩（包括一號機組3軸與二號機組1軸，各50萬瓩），屬1,500℃更先進型複循環發電系統（More Advanced Combined Cycle, MACC），具有最新耐熱材料和製冷技術的燃氣輪機，由三菱重工製造。
2007年6月一號機組第1軸開始運轉時，即實現59％的世界最高發電熱效率（註1），而二氧化碳排放量減少約25％。二號機組第1軸於2013年2月1日開始運轉，屬1,500℃的MACC系統，另2、3軸（各71萬瓩）預計分別將在2016年與2017年商轉，將採1,600℃的MACC系統，發電熱效率更將高達61％（亦將為世界最高水準）。
持續為公司至區域節能減碳做出貢獻
目前川崎火力發電廠利用天然氣做為燃料發電，普遍採用複循環發電系統的形式，以氣渦輪機（Gas Turbine）發電，再以高溫廢氣做為熱源，以廢熱回收鍋爐（boiler）生產蒸汽，用以推轉蒸汽渦輪而發電，即所謂的複循環發電。
不同於傳統的火力發電，將天然氣送入鍋爐燃燒，使水變成蒸氣，再以蒸氣推動渦輪機帶動發電機運轉而發電，燃氣蒸氣聯合循環發電方式，以氣渦輪與蒸汽渦輪兩方的共同驅動力推動發電，效率較高。此技術已相當成熟，由於熱效率高，天然氣燃燒所排放的污染物又較其他燃料少，是目前公認最乾淨的化石能源，燃氣複循環發電技術也越來越受全世界各國所重視。
副廠長谷島先生表示，日本東京電力公司自1985年引進燃氣入口溫度1,100℃複循環發電系統（應用於富津火力一、二號機組），經新材料開發、提升氣渦輪機冷卻技術；1996年引進1,300℃先進複循環發電（Advanced Combined Cycle, ACC），熱效率達54～55％，分別應用於橫濱火力七、八號機組、千葉火力一、二號機組、富津火力三號機組、品川火力一號機組；2007年世界首部MACC即在川崎火力發電廠開始運行。
這些複循環發電機組對提升東京電力公司火力發電廠的熱效率，以及減少二氧化碳排放帶來極大的助益。根據東京電力公司估算，提升1％火力發電廠的發電熱效率，換算1年約可減少該公司67萬公秉的重油使用及150萬噸的二氧化碳排放。
除積極透過提升火力發電廠的發電熱效率，以有效利用燃料並達到減碳效果外，東京電力公司更進一步將川崎火力發電廠用於發電的蒸汽，透過2010年2月開始營運、全長6.5公里的管線提供給周邊千島和夜光地區10家工廠使用，為削減二氧化碳排放和燃料使用量做出極大貢獻；和各工廠分別使用鍋爐燒蒸氣相比，每年約可減少1.1萬公升原油（換算後），以及2.5萬公噸的二氧化碳排放。
追日太陽光電：如櫻花般璀璨綻放
此行也參訪了同樣位於京濱工業區的JFE工程技術株式會社「Solar Techno Park」，園區內設有「高塔型太陽光發電設備（CPV）」，該發電設施將達到傳統太陽能發電系統2倍以上的發電量，其利用追日鏡將太陽光聚集到塔上，將產生的電力安裝在1座20公尺高的塔頂接收器，接收器利用不同波長的太陽能電池，提高轉換效率。一眼望去，園區內以800面圓型追日鏡設計成花瓣樣的聚光型太陽能發電系統，狀似日本這個季節滿開的櫻花，璀璨綻放，極富巧思。
在日本311地震後屆滿2年之際，筆者隨團赴日開會與參訪能源設施，實地體會日本為因應減核後缺電危機，發展再生能源與高效發電技術的積極與急迫性。擴大再生能源及天然氣發電亦為我國政府新能源政策穩健減核的重點配套措施，未來預期先進發電技術應用的重要性將與日俱增。臺灣地狹人稠，為有效利用有限的發電廠及輸電線路，我國電廠各發電機組應配合廠址環境進行評估與最適規劃，而日本高效發電技術，以及電廠設計規劃與營運經驗，值得我國參考借鏡。
註1：發電熱效率（thermal efficiency of electricity generation）：發電機組的發電量折算成熱量與輸入熱量的比率。
關鍵字：日本川崎火力發電廠參訪紀實