加快开发海洋可再生能源的现实思考

来源:海洋报   发布时间:2018-10-25 16:16:06 

   当前,世界范围内以清洁低碳和智能高效为主要特征的新一轮能源转型蓬勃兴起,全球能源格局正在发生深刻的变化。在众多自然资源中,海洋可再生能源具有绿色清洁、可持续利用、开发潜力大等优势,国际上将其作为战略性资源实施技术储备。本文概述了我国海洋可再生能源的发展现状,对比国外发展情况分析了我国海洋可再生能源发展中的问题,提出加快公共平台和标准体系建设等建议。
■王项南

我国海洋可再生能源发展现状
  我国拥有长达18000多公里的大陆海岸线和14000公里的岛屿海岸线,10000多个大大小小的海岛和岛礁,发展海洋可再生能源开发与利用技术,可满足或补充海岛开发、海上设备运行、沿海地区用电等需求,对于保护海洋生态环境、发展海洋经济、推进生态文明建设具有重要战略意义。
  新中国成立以来,我国已开展了多次较大规模的全国性海洋可再生能源资源调查,分别是1958年的第一次全国沿岸潮汐能资源普查、1978年的第二次全国沿岸潮汐能资源普查、1986年的沿海农村海洋可再生能源资源区划、2004年的“中国近海海洋综合调查与评价”专项(简称“908专项”)中的海洋可再生能源资源调查与评价。2010年,又开展了海洋可再生能源重点开发利用区资源勘查与选划。
  海洋可再生能源资源量以理论蕴藏量和技术可开发量两种形式表现。蕴藏量是指理论上地区每年拥有的可再生能源资源量;技术可开发量是指在当前技术条件下可开发利用的可再生能源资源量。根据“908专项”以及海洋可再生能源专项评估结果,我国近海的潮汐能、潮流能、波浪能、温差能、盐差能的资源潜在量约为6.97亿千瓦,技术可开发量约为0.66亿千瓦,总量较为丰富。其中,温差能、盐差能、潮汐能资源储量占总量的96.5%,仅温差能资源储量占比就达52.6%;潮流能和波浪能资源储量占比较低。
  经过长期努力,我国在海洋可再生能源开发利用技术领域获得了长足进步,在基础科学研究、关键技术研发、工程示范、标准体系建设等方面取得了大量成果,涌现出50余项海洋可再生能源转换新技术、新装置,部分装置达到国际先进水平,为推动海洋可再生能源开发利用奠定了基础。
  自2010年起,有关部门先后完成了健跳港、乳山口、八尺门、马銮湾、瓯飞等多个万千瓦级潮汐电站工程预可行性研究报告,支持了江夏潮汐发电机组的升级改造和新型发电机组的研制,开展了利用海湾内外潮波相位差发电、动态潮汐能技术等新技术研究,目前已具备启动建设万千瓦级潮汐能电站能力。
  我国潮流能开发利用技术研究开始于20世纪80年代。近年来,通过引进消化吸收再创新,逐步缩小了与国际先进水平的差距,已成为少数几个可以开发兆瓦级潮流能机组且并网运行的国家。目前,我国研发的潮流能装置约30个,其中10余个完成了海试。但多数海试效果不佳,出现了运行时间短、发电效率不高、装置易损坏等问题,潮流能装置实海况下运行的可靠性、稳定性等有待新突破。
  近年来,立足自主创新,我国研发出一批振荡浮子式、摆式、筏式等波能转换装置,部分装置在转换效率方面处于国际先进水平,其中300千瓦鹰式波浪能发电装置“万山号”海试期间累计发电量超过3万度,为万山岛提供了电力供给。目前,我国研发的波浪能发电装置约40个,装机容量范围10瓦~ 300千瓦。从技术发展阶段来看,大部分属于初级海试阶段,装置在实海况条件下运行效果不佳,可靠性、稳定性等同样有待提升。
  我国于20世纪80年代初开始了海洋温差能研究,目前尚处于原理样机研究阶段。2004年研发了温差能驱动水下滑翔器试验样机,2005年研制出用于混合式海洋温差能利用的200瓦氨饱和蒸汽试验用透平,2011年完成海洋观测平台温差能供电样机研制,2012年开展了15千瓦温差能发电试验装置电厂温排水试验。此外,还开展了100瓦缓压渗透式盐差能发电关键技术研究、海泥电池生物供电技术研究。

国外发展现状
  近年来,传统海洋可再生能源先进国家和地区如英国、美国、爱尔兰、日本、欧盟等持续加大开发应用投入,强化多元化的资金支持和政策激励,建立起了较为完善的政策体系。欧盟自2004年开始,已经投入1.9亿欧元支持海洋可再生能源项目研发,推动其商业化发展。英国差价合约计划对装机不足30兆瓦的波浪能及潮流能电站实行差额合约电价,2017年度资助金额达2.9亿英镑。2016年11月8日,欧盟编制了欧洲海洋可再生能源战略路线图,明确了未来的发展方向。
  技术方面,英国斯旺西潮汐澙湖发电站已于2017年启动,建成后装机规模达320兆瓦,将成为全球装机规模最大的潮汐能发电站。全球最大的潮流能发电场MeyGen计划,总装机398兆瓦的AR1500潮流能发电装置已完成布放。法国海洋可再生能源研究所预测,潮汐能和近海风能已达到商业化阶段,潮流能、浮式风能、波浪能、温差能将相继在2025年前实现商业化。

我国海洋可再生能源发展主要问题
  我国能源生产力水平总体上位居世界前列,仍存在化石能源为主体的能源体系及其粗放式发展方式,面临着能源需求压力大、供给制约多、能源生态环境影响严重、体制机制不完善等现状,需要进一步加大能源转型力度,加大对可再生能源的支持力度。
  目前,我国研发的海洋可再生能源装置大多处于跟跑阶段,可靠性和稳定性普遍不高,且单机功率较小,示范应用规模通常在百千瓦级,远小于国际上的兆瓦级水平。有的装置未通过充分的实验室验证就进行海试,导致频繁维护甚至重新加工,大大增加了研发成本。
  海洋可再生能源技术从实验室走向产业化必须经过长期、系统、规范的反复试验验证过程,而目前我国海洋可再生能源发电装置专业测试平台(实验室)、海上试验场等公共服务平台及相关技术标准建设相对滞后,难以满足需求。
  我国在可再生能源开发利用方面制定了一些激励政策,但还没有建立起与海洋可再生能源产业化发展相适应的配套政策。在当前海洋可再生能源研发风险高、投入大的情况下,难以激励企业加大投入,影响了技术成果的转化进程。技术研发的比例较大,而装备制造、海上工程、电力并网等的比例偏小,产业链尚未形成。

几点思考
  一、制定国家海洋可再生能源中长期发展规划。结合国家生态文明建设和加快建设海洋强国战略,加强顶层规划设计,明确发展目标及主要任务,研究制定激励政策体系。
  二、突破关键技术。瞄准世界海洋可再生能源前沿和重点领域,搭建多学科交叉、集成协作的开放式创新平台;研究海洋可再生能源发电新原理,突破海洋可再生能源能量发电转换效率、可靠性、测试与评价等关键技术,提高海洋可再生能源发电装置技术成熟度,尽快形成产品。
  三、加快公共平台和标准体系建设。建立室内模拟实验环境和实际海况测试场,促进技术研发、提升技术成熟度,同时共享研发环境和研发经验、降低海试投入和风险。应加强海洋可再生能源标准化建设,规范装备研发、设计、制造、施工、运行维护等过程。建立海洋可再生能源发电装置检测认证体系,客观评价发电装置的综合性能。
  四、开展海岛及南海示范应用。海岛供电是海洋可再生能源应用的主要领域,可以选择资源条件较好、有能源需求的代表性的海岛,开展多能互补示范电站建设。南海是世界海洋温差能资源最好的海域之一,波浪能资源也很丰富,建设基于温差能和波浪能的独立电力系统,可为深远海海洋观测设备的长期稳定运行提供有效的电力补充。
  五、引导社会资金多元化投入,推动产业化进程。逐步实现由项目资助与补贴向装备制造奖励、电价补贴等方式转变。同时针对海洋可再生能源产业投资周期长、风险大、回报率低等特点,实施财税优惠、引入风险投资,形成多元投入,激励企业创新,加快产业化及中试能力建设,促进成果转化。
  六、鼓励绿色能源产业走出去。积极寻求与发达国家的合作,引进国际先进海洋可再生能源技术,消化吸收再创新。在“一带一路”建设中,加强与沿线国家的技术与产业合作,推动我国海洋可再生能源技术与产业走向世界。
(作者单位系自然资源部国家海洋技术中心)

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