1 新能源

在日本，一般在論及“新能源”時，是指“促進新能源利用特別措施法”的“新能源利用”規定的含義，即:

(1)制造、產生、利用替代石油的能源；

(2)并且因經濟方面的制約尚不能進行推廣普及；

(3)以及對替代石油的能源發展有很大作用的能源。

具體有以下兩個方面。

(1)能源供給新能源

這類新能源包括太陽能發電、風力發電、太陽能利用、溫差能源、廢棄物發電、廢棄物熱利用、廢棄物燃料制造、生物質能發電、生物質熱能利用、生物質燃料制造、冰雪熱利用。

(2)能源需求新能源

這類新能源包括清潔能源汽車、天然氣熱電聯供、燃料電池。另外，可再生能源是指自然界產生的源源不斷的太陽能、風能、生物質能等形成的可再生能源中的處于技術實用化階段，但在推廣普及時需要經濟方面支援的新能源。波浪發電和海水溫差發電處于研究開發階段，不包括在新能源中。

2 日本新能源發電對特殊鋼的需求

在太陽能發電方面，發電量預期將增加，但太陽能發電使用金屬材料的部位較少，所以對金屬材料的需求不大。在風力發電方面，風力發電系統的軸承、增速機等都要使用許多大型特殊鋼部件。在浮體式海上風力發電方面，泊系鐵鏈用鋼需求得關注。在地熱發電方面，需要各種金屬材料，但日本國內可設置的地熱裝備數量并不太多，因此不會對金屬材料有大的需求。在波浪能發電方面，浮體和將波動轉換為轉動的裝置部件使用金屬材料，其中對特殊鋼有一定的需求。在新能源發電系統中風力發電對特殊鋼的需求最值得期待。新能源使用的金屬材料見表1。

2.1 風力發電對特殊鋼的需求

風力發電的原理是葉片接受風力，通過葉輪使主軸轉動，增速機將轉動速度增加到可以發電的速度，利用發電機進行發電。按轉動軸方向，風力發電機有水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機。按工作原理可分為揚力型風力發電機和抗力型風力發電機兩大類別。

風力發電系統主要由轉動系統、傳動系統、發電機等電氣系統、運行控制系統、支撐和結構系統等組成。風力發電系統主要設備及使用材料見表2。

日本陸地風力發電已有10 年以上的歷史，技術較成熟。目前推廣普及的關鍵是根據風力資源進行風電場地的選擇和保證投資的經濟性。為提高發電效率，風電設備向大型化方向發展，增速機、槳距控制裝置和偏航裝置等使用大量的特殊鋼部件。表3 示出了風力發電對特殊鋼的需求。

2.2 太陽能發電對特殊鋼的需求

太陽能發電是利用太陽能電池將太陽能直接轉換為電能的發電方式。太陽能電池是吸收太陽的光能，并將光能直接轉換為電能的轉換器。太陽能電池主要由硅等半導體材料制成。當太陽光照射到半導體上時，太陽能電池的發電量與太陽光的照射強度成正比。

太陽能發電的特點決定了太陽能發電裝置使用的金屬材料較少。其中使用金屬材料的臺架，要求輕量化和高耐蝕性，此外還有制造成本的競爭。目前臺架材料僅限于不銹鋼。表4 列出了太陽能發電對特殊鋼的需求。

2.3 地熱發電對特殊鋼的需求在地下數千米位置的地熱儲存層中有被巖漿加熱的高溫高壓熱水。地熱發電是在地面鉆井到地熱儲存層，抽取地熱儲存層熱水和蒸汽，用熱水和蒸汽進行發電的方法。地熱發電不受天氣影響，可以穩定供電。地熱發電設備利用率可達70%。地熱發電方式有蒸汽地熱發電和雙循環地熱發電。

(1)蒸汽地熱發電

蒸汽地熱發電包括一次蒸汽地熱發電和二次蒸汽地熱發電。一次蒸汽地熱發電是從地熱儲存層將200-250℃的蒸汽和熱水抽取出來，用汽水分離器將蒸汽和熱水進行分離，利用蒸汽轉動渦輪機進行發電。分離出來的熱水通過還原井返回地下。日本幾乎都是一次蒸汽地熱發電。二次蒸汽地熱發電是將汽水分離器分離出來的熱水導入低壓汽水分離器，再次進行熱水和蒸汽的分離，分離出的蒸汽與一次蒸汽一起轉動渦輪機進行發電。分離出來的熱水通過還原井返回地下。

(2)雙循環地熱發電

雙循環地熱發電是近年來實用化的地熱發電方式。雙循環地熱發電是將地熱儲存層80-150℃的中高溫熱水和蒸汽作為熱源對低沸點工質進行加熱，使之蒸發為蒸汽，利用這種蒸汽轉動渦輪機進行發電。使用的工質有苯(沸點36.07℃)-和氨(沸點33.34℃)。蒸汽轉動渦輪機后被冷卻器冷卻液化，反復使用。由于在發電系統中熱水和低沸點工質分別獨立進行熱循環，所以叫做雙循環地熱發電。地熱發電在日本已經有40 多年的應用。地熱發電具有供電穩定的特點。地熱發電的金屬材料使用量很大，一座地熱發電系統需要金屬材料1000t 以上。但預計日本新建地熱發電站最多也只有幾十座，所以對特殊鋼的需求量不是很大。表5 示出地熱發電對特殊鋼的需求。

2.4 波浪能發電對特殊鋼的需求

波浪能發電系統有三種:振蕩水柱型波浪能發電系統、移動型波浪能發電系統和越浪式波浪能發電系統。

(1)振蕩水柱型波浪能發電系統振蕩水柱型波浪能發電系統是發電裝置內的空氣室界面上下運動產生空氣振動流，利用空氣振動流使氣輪機轉動發電。振蕩水柱型波浪能發電裝置有固定在海岸的固定式裝置和安裝在海上的漂浮型裝置。

(2)移動型波浪能發電系統移動型波浪能發電系統是利用移動體將波浪能轉換為機械運動能，并將運動能作為動力源進行發電的裝置。移動型波浪能發電系統利用油壓裝置將波浪能轉換為機械運動能，并利用油壓馬達進行發電。

(3)越浪式波浪能發電系統越浪式波浪能發電系統是使波浪越過蓄水池，并儲存在蓄水池內，利用蓄水池水面和海面的落差驅動水輪機進行發電。該發電系統有建造在海岸的固定型越浪式波浪能發電系統和安置在海上的漂浮型越浪式波浪能發電系統。

在波浪能發電方面，日本正在進行越浪式波浪能發電和機械式波浪能發電的研究。目前尚不能確定哪種方式將會成為最好的實用化技術，因此不能對金屬材料的需求做出預測。但日本沿海是海洋能源的寶庫，當波浪能發電實用化技術建立之后，其普及應用速度將會是很快的。一座機械式波浪能發電站需要幾千噸特殊鋼是可能的。表6 示出波浪能發電對特殊鋼的需求。