1 新能源

在日本，一般在论及“新能源”时，是指“促进新能源利用特别措施法”的“新能源利用”规定的含义，即:

(1)制造、产生、利用替代石油的能源；

(2)并且因经济方面的制约尚不能进行推广普及；

(3)以及对替代石油的能源发展有很大作用的能源。

具体有以下两个方面。

(1)能源供给新能源

这类新能源包括太阳能发电、风力发电、太阳能利用、温差能源、废弃物发电、废弃物热利用、废弃物燃料制造、生物质能发电、生物质热能利用、生物质燃料制造、冰雪热利用。

(2)能源需求新能源

这类新能源包括清洁能源汽车、天然气热电联供、燃料电池。另外，可再生能源是指自然界产生的源源不断的太阳能、风能、生物质能等形成的可再生能源中的处于技术实用化阶段，但在推广普及时需要经济方面支援的新能源。波浪发电和海水温差发电处于研究开发阶段，不包括在新能源中。

2 日本新能源发电对特殊钢的需求

在太阳能发电方面，发电量预期将增加，但太阳能发电使用金属材料的部位较少，所以对金属材料的需求不大。在风力发电方面，风力发电系统的轴承、增速机等都要使用许多大型特殊钢部件。在浮体式海上风力发电方面，泊系铁链用钢需求得关注。在地热发电方面，需要各种金属材料，但日本国内可设置的地热装备数量并不太多，因此不会对金属材料有大的需求。在波浪能发电方面，浮体和将波动转换为转动的装置部件使用金属材料，其中对特殊钢有一定的需求。在新能源发电系统中风力发电对特殊钢的需求最值得期待。新能源使用的金属材料见表1。

2.1 风力发电对特殊钢的需求

风力发电的原理是叶片接受风力，通过叶轮使主轴转动，增速机将转动速度增加到可以发电的速度，利用发电机进行发电。按转动轴方向，风力发电机有水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。按工作原理可分为扬力型风力发电机和抗力型风力发电机两大类别。

风力发电系统主要由转动系统、传动系统、发电机等电气系统、运行控制系统、支撑和结构系统等组成。风力发电系统主要设备及使用材料见表2。

日本陆地风力发电已有10 年以上的历史，技术较成熟。目前推广普及的关键是根据风力资源进行风电场地的选择和保证投资的经济性。为提高发电效率，风电设备向大型化方向发展，增速机、桨距控制装置和偏航装置等使用大量的特殊钢部件。表3 示出了风力发电对特殊钢的需求。

2.2 太阳能发电对特殊钢的需求

太阳能发电是利用太阳能电池将太阳能直接转换为电能的发电方式。太阳能电池是吸收太阳的光能，并将光能直接转换为电能的转换器。太阳能电池主要由硅等半导体材料制成。当太阳光照射到半导体上时，太阳能电池的发电量与太阳光的照射强度成正比。

太阳能发电的特点决定了太阳能发电装置使用的金属材料较少。其中使用金属材料的台架，要求轻量化和高耐蚀性，此外还有制造成本的竞争。目前台架材料仅限于不锈钢。表4 列出了太阳能发电对特殊钢的需求。

2.3 地热发电对特殊钢的需求在地下数千米位置的地热储存层中有被岩浆加热的高温高压热水。地热发电是在地面钻井到地热储存层，抽取地热储存层热水和蒸汽，用热水和蒸汽进行发电的方法。地热发电不受天气影响，可以稳定供电。地热发电设备利用率可达70%。地热发电方式有蒸汽地热发电和双循环地热发电。

(1)蒸汽地热发电

蒸汽地热发电包括一次蒸汽地热发电和二次蒸汽地热发电。一次蒸汽地热发电是从地热储存层将200-250℃的蒸汽和热水抽取出来，用汽水分离器将蒸汽和热水进行分离，利用蒸汽转动涡轮机进行发电。分离出来的热水通过还原井返回地下。日本几乎都是一次蒸汽地热发电。二次蒸汽地热发电是将汽水分离器分离出来的热水导入低压汽水分离器，再次进行热水和蒸汽的分离，分离出的蒸汽与一次蒸汽一起转动涡轮机进行发电。分离出来的热水通过还原井返回地下。

(2)双循环地热发电

双循环地热发电是近年来实用化的地热发电方式。双循环地热发电是将地热储存层80-150℃的中高温热水和蒸汽作为热源对低沸点工质进行加热，使之蒸发为蒸汽，利用这种蒸汽转动涡轮机进行发电。使用的工质有苯(沸点36.07℃)-和氨(沸点33.34℃)。蒸汽转动涡轮机后被冷却器冷却液化，反复使用。由于在发电系统中热水和低沸点工质分别独立进行热循环，所以叫做双循环地热发电。地热发电在日本已经有40 多年的应用。地热发电具有供电稳定的特点。地热发电的金属材料使用量很大，一座地热发电系统需要金属材料1000t 以上。但预计日本新建地热发电站最多也只有几十座，所以对特殊钢的需求量不是很大。表5 示出地热发电对特殊钢的需求。

2.4 波浪能发电对特殊钢的需求

波浪能发电系统有三种:振荡水柱型波浪能发电系统、移动型波浪能发电系统和越浪式波浪能发电系统。

(1)振荡水柱型波浪能发电系统振荡水柱型波浪能发电系统是发电装置内的空气室界面上下运动产生空气振动流，利用空气振动流使气轮机转动发电。振荡水柱型波浪能发电装置有固定在海岸的固定式装置和安装在海上的漂浮型装置。

(2)移动型波浪能发电系统移动型波浪能发电系统是利用移动体将波浪能转换为机械运动能，并将运动能作为动力源进行发电的装置。移动型波浪能发电系统利用油压装置将波浪能转换为机械运动能，并利用油压马达进行发电。

(3)越浪式波浪能发电系统越浪式波浪能发电系统是使波浪越过蓄水池，并储存在蓄水池内，利用蓄水池水面和海面的落差驱动水轮机进行发电。该发电系统有建造在海岸的固定型越浪式波浪能发电系统和安置在海上的漂浮型越浪式波浪能发电系统。

在波浪能发电方面，日本正在进行越浪式波浪能发电和机械式波浪能发电的研究。目前尚不能确定哪种方式将会成为最好的实用化技术，因此不能对金属材料的需求做出预测。但日本沿海是海洋能源的宝库，当波浪能发电实用化技术建立之后，其普及应用速度将会是很快的。一座机械式波浪能发电站需要几千吨特殊钢是可能的。表6 示出波浪能发电对特殊钢的需求。