如(rú)今，世界各國都在緻力于(yú)在2030年(nián)前實現聯合國可(kě)持續發(fā／fà)展目标（SDGs: Sustainable Development Goals）。目前，人們在清潔水供應和森林管理等方面已經取得(dé / de / děi)一定進展，同時也在分秒必争地爲實現減少溫室氣體排放這一關鍵目标而(ér)加快技術研發(fā／fà)1。氣候變化造成的影響日益嚴峻，嚴酷的現實已經擺在人類面前。2019年(nián)，全世界向大氣中排放的二氧化碳（CO2）總量約達431億噸，創下(xià)曆史新高2，這給世界各國的領導人敲響了警鍾，讓他們意識到加大行(háng / xíng)動力度保護地球環境刻不容緩。
爲了削減碳排放，世界各地加速将供給電力的能(néng)源切換成太陽能(néng)、水力及風能(néng)等可(kě)再生(shēng)能(néng)源。然而(ér)，要(yào / yāo)讓這些新能(néng)源成爲主力能(néng)源，必須攻克多方面的技術難關，構築完善的系統。比如(rú)，由于(yú)可(kě)再生(shēng)能(néng)源易受時間、天(tiān)氣、季節等自(zì)然環境因素的影響，發(fā／fà)電量波動較大，因此爲了讓電力供需穩定地處于(yú)平衡狀态，必須加緊研發(fā／fà)電力存儲技術。另外，還必須研究如(rú)何将偏遠地區制造的剩餘電力高效率地輸送給城市，妥善解決輸電基礎設施問題。
東芝素以技術創新聞名于(yú)世，在研發(fā／fà)碳中和相關領域的技術方面也同樣走在世界前列。東芝正在緻力于(yú)打造與可(kě)再生(shēng)能(néng)源發(fā／fà)電、儲電、輸電和用(yòng)電相關的多套解決方案，勇敢挑戰技術難題，助力世界進一步加快碳中和進程。
可(kě)再生(shēng)能(néng)源發(fā／fà)電與輸電
可(kě)再生(shēng)能(néng)源可(kě)以用(yòng)來發(fā／fà)電且不會(huì)産生(shēng)碳排放，但其(qí)應用(yòng)還面臨着(zhe／zhuó／zhāo／zháo)許多需要(yào / yāo)解決的課題。近年(nián)，在用(yòng)電量巨大的地區周邊，可(kě)用(yòng)于(yú)建造大規模風力或光伏發(fā／fà)電站的土地不斷減少，啓動新建發(fā／fà)電站項目的條件非常有限。在此情況下(xià)，發(fā／fà)展潛力巨大的海上風力發(fā／fà)電在日本受到了廣泛關注。
基于(yú)這一行(háng / xíng)業動向，東芝與美國通用(yòng)電氣公司（GE）結成了戰略合作夥伴，宣布将在日本國内聯合生(shēng)産GE海上風力發(fā／fà)電機的核心設備。海上風能(néng)被譽爲可(kě)再生(shēng)能(néng)源的“王牌”，日本政府與産業界正在通力合作，大力扶持日本國内的相關産業。本次兩家(jiā)公司強強聯手備受社會(huì)各界的期待，有望推動日本海上風力發(fā／fà)電取得(dé / de / děi)長足發(fā／fà)展，并助力日本達成2050年(nián)實現碳中和的政府目标。
另外，爲了将海上風力發(fā／fà)電等産生(shēng)的電力穩定輸送到電力需求較大的地區，最理想的是采用(yòng)高壓直流（HVDC）輸電技術。目前，主流輸電技術是易于(yú)調整電壓的交流（AC）輸電，但直流輸電在遠距離、大容量輸電方面更勝一籌。鑒于(yú)此，東芝在日本北海道和本州的兩端建造了可(kě)進行(háng / xíng)交直流轉換的換流站，并在兩座換流站之間鋪設了長約122公裏(lǐ)的高壓直流輸電線路。因爲采用(yòng)自(zì)勵式交直流換流設備，交流電可(kě)自(zì)由轉換爲直流電，所(suǒ)以萬一北海道發(fā／fà)生(shēng)停電，可(kě)以将本州的電力送去(qù)應急。
東芝技術無論是在日本還是在海外均赢得(dé / de / děi)了極高的贊譽。在日本，北海道與本州之間以及四國與本州之間通過(guò)海底電纜連接的直流輸電系統應用(yòng)了東芝提供的交直流換流器。在日本國外，東芝承接過(guò)意大利一家(jiā)電力公司的直流輸電項目，在位于(yú)亞得(dé / de / děi)裏(lǐ)亞海兩岸的意大利切帕加蒂市和黑山科托爾市之間鋪設了長達400公裏(lǐ)的海底電纜。該項目可(kě)使黑山核能(néng)發(fā／fà)電及可(kě)再生(shēng)能(néng)源提供的電力先轉換爲直流電輸送至意大利，而(ér)後(hòu)再轉換爲交流電供給意大利電網。
轉換氫氣，存儲能(néng)源
爲了普及可(kě)再生(shēng)能(néng)源，電力存儲技術也必不可(kě)缺。尤其(qí)是風能(néng)和光伏發(fā／fà)電，由于(yú)氣候條件變化萬千，這兩種能(néng)源的發(fā／fà)電量總是處于(yú)波動狀态。爲此，發(fā／fà)電站必須将剩餘電力存儲起來，并在需要(yào / yāo)時釋放出來，通過(guò)調控來保障供需平衡。其(qí)關鍵就(jiù)在于(yú)将剩餘電力轉換爲氫氣并進行(háng / xíng)存儲的技術。轉換爲氫氣，可(kě)以輕松儲備大量電力，而(ér)且便于(yú)長期儲藏和遠程運輸。這項技術能(néng)否确立，将在很大程度上決定人類能(néng)否創建零排放的“氫能(néng)社會(huì)”。
東芝參與建設的日本福島氫能(néng)研究基地（FH2R）是目前全世界最大規模的制氫、用(yòng)氫實證基地3，備受日本國内外的矚目。該基地使用(yòng)可(kě)再生(shēng)能(néng)源，每小時最多可(kě)生(shēng)産1200 Nm3的氫氣。如(rú)果換算成電力，相當于(yú)150戶居民一個月的平均用(yòng)電量。目前，該基地生(shēng)産的氫氣不僅被用(yòng)于(yú)調控電力供需平衡，保障電力系統穩定運作，還被用(yòng)作燃料電池車、燃料電池公交車等環保型交通工具的燃料。
日本福島氫能(néng)研究基地（FH2R，NEDO項目）
碳的有效利用(yòng)
爲了迎接實現碳中和目标的未來社會(huì)，我們不僅要(yào / yāo)确立制造并存儲可(kě)再生(shēng)能(néng)源的方法，還必須削減并回收現有發(fā／fà)電站産生(shēng)的二氧化碳，這也是當下(xià)的任務之一。
碳捕捉、利用(yòng)與封存（CCUS）技術，就(jiù)是捕捉并回收發(fā／fà)電站排放的二氧化碳，将其(qí)用(yòng)于(yú)種植農作物或培養藻類等用(yòng)途，或者直接封存到地底深處的技術。雖然現在可(kě)再生(shēng)能(néng)源的應用(yòng)備受各界關注，但短時間内火力發(fā／fà)電不可(kě)能(néng)退出曆史舞台，電力的穩定供應仍然需要(yào / yāo)火力發(fā／fà)電。鑒于(yú)此，如(rú)何削減碳排放，能(néng)否對(duì)二氧化碳加以有效利用(yòng)，已成爲應對(duì)氣候變化的重要(yào / yāo)課題。東芝參與了多個碳捕獲、利用(yòng)與封存項目，其(qí)中之一是日本福岡縣大牟田市三川發(fā／fà)電站的大規模碳回收實測項目。該項目每天(tiān)回收的二氧化碳超過(guò)600噸，占發(fā／fà)電站單日總排放量的一半以上。
另外，在碳的再利用(yòng)方面，“Power to Chemicals（P2C）”也被給予了厚望。所(suǒ)謂P2C，就(jiù)是将二氧化碳電解爲一氧化碳，再将這些一氧化碳用(yòng)作原料，生(shēng)産塑料、塗料、燃料和醫藥品等産品。以往慣用(yòng)的方法是将二氧化碳溶解于(yú)水，轉換爲環保價值更高的一氧化碳，但這種方法存在反應效率低的問題。爲了攻克這項技術難關，東芝獨創了無需溶解于(yú)水也同樣可(kě)以進行(háng / xíng)轉換的觸媒電極，将轉換速度提升至原先的約450倍。因爲二氧化碳氣體和水都能(néng)各自(zì)與電極觸媒發(fā／fà)生(shēng)反應，轉換速度大幅提升，目前這已成爲全世界可(kě)投入應用(yòng)的效率最高4的碳轉換技術。
最近還出現了一種新的技術研發(fā／fà)趨勢，許多公司都在開發(fā／fà)使用(yòng)環保型替代氣體取代六氟化硫黃（SF6）的機器設備。六氟化硫黃（SF6）是一種絕緣氣體，常用(yòng)于(yú)電力系統的開關裝置。但同時，它也屬于(yú)溫室氣體，且溫室效應系數高達二氧化碳的2萬3500倍，因此必須尋找相對(duì)無害的替代産品。東芝攜手從事(shì)電力基建等業務的明電舍公司，正在聯合研發(fā／fà)使用(yòng)不含六氟化硫黃的自(zì)然氣體的氣體絕緣開關（GIS）。
借助虛拟電廠（VPP）實現最佳電力管控
随着(zhe／zhuó／zhāo／zháo)可(kě)再生(shēng)能(néng)源不斷普及，最讓電力公司頭疼的便是如(rú)何對(duì)供給常常處于(yú)不穩定狀态的電力實現最佳管控與分配。“虛拟電廠（Virtual Power Plant: VPP）”正是應對(duì)這一問題的一種解決方案。所(suǒ)謂虛拟電廠，其(qí)實是一種電力管控機制，通過(guò)物聯網将光伏發(fā／fà)電等可(kě)再生(shēng)能(néng)源發(fā／fà)電系統，與其(qí)他零散分布在地區内的老式發(fā／fà)電站、蓄電池、電動汽車、自(zì)主發(fā／fà)電并有剩餘電力想要(yào / yāo)出售的居民及辦公場所(suǒ)等發(fā／fà)電、蓄電設備連接到一起，并控制調整電力供需，使得(dé / de / děi)這一網絡本身像發(fā／fà)電站那(nà)樣運作。這種機制可(kě)以将擁有并希望出售剩餘電力的發(fā／fà)電方也納入電網。電力的調整和分配均由雲控制系統負責，各地基站隻需配備接入雲系統的設備。
爲了确保虛拟電廠中的電力交易順利進行(háng / xíng)，需要(yào / yāo)準确預測電力需求與光伏發(fā／fà)電量（PV）。到目前爲止，許多發(fā／fà)電企業與電力零售方隻能(néng)根據曆史數據進行(háng / xíng)機械性的預測。東芝則運用(yòng)多年(nián)積累的人工智能(néng)（AI）技術，開發(fā／fà)出準确度極高的預測技術。基于(yú)這一技術，各方業主可(kě)參照詳實的數據信息做出最佳決策。東芝推出了名爲“Toshiba VPP as a Service”的訂閱式服務，向用(yòng)戶開放這一預測技術。該技術還榮獲了第一屆光伏發(fā／fà)電量預測技術大賽“PV in HOKKAIDO”的最優秀獎5。
另外，東芝還與德國Next Kraftwerke公司合作，緻力于(yú)助推日本能(néng)源交易。兩家(jiā)公司結合東芝的價格預測技術與Next Kraftwerke公司的市場操作經驗，聯手爲可(kě)再生(shēng)能(néng)源設備業主及電力企業提供後(hòu)援服務，幫助他們降低電力不平衡風險6。外界都很期待這項新業務能(néng)爲日本可(kě)再生(shēng)能(néng)源市場注入活力。
近年(nián)來，技術創新速度之快令人驚歎，人類正一步一個腳印地行(háng / xíng)進在邁向未來碳中和社會(huì)的道路上。但要(yào / yāo)真正實現碳中和的目标，我們每一個人的意識與行(háng / xíng)動将成爲最終的決定性因素。早在氣候問題遠遠沒有如(rú)此嚴重的時代，東芝便已将環保列爲企業最重要(yào / yāo)的課題之一，不遺餘力地研發(fā／fà)領先世界的尖端技術。爲了将美麗的地球傳承給我們的下(xià)一代，今後(hòu)東芝将繼續和全世界人一道，追求更有效、更優異的解決方案。
1.參見聯合國2021年(nián)5月計測報告
2.全球碳項目/國立環境研究所(suǒ)/日本
3.詳細報道請參見： https://www.toshiba-energy.com/en/info/info2020_0307.htm （英文）
4.詳細報道請參見（截止2019年(nián)3月15日）： https://www.global.toshiba/ww/technology/corporate/rdc/rd/topics/19/1903-02.html （英文）
5.詳細報道請參見： https://www.hepco.co.jp/info/2019/1241221_1803.html （日文）
6.電力不平衡：發(fā／fà)電計劃與實際需求之差
