“藍能”可貴 “藍?！笨善?

歐洲海洋能中心為發(fā)展波浪能和潮汐能技術(shù)部署港口基礎設施和測試。 圖片來(lái)源：歐洲海洋能中心(EMEC)

前不久，歐洲海洋能組織(OEE)發(fā)布了《2019年度海洋能發(fā)展趨勢與統計》報告(簡(jiǎn)稱(chēng)《報告》)?！秷蟾妗奉A測，2020年將是海洋能的豐收年。

無(wú)獨有偶，2020年也是我國《海洋可再生能源發(fā)展“十三五”規劃》(簡(jiǎn)稱(chēng)《規劃》)的最后一年。按照目標，我國海洋可再生能源裝備將實(shí)現從“能發(fā)電”向“穩定發(fā)電”轉變，海洋能開(kāi)發(fā)利用水平步入國際先進(jìn)行列。

蔚藍的海洋中蘊藏著(zhù)巨大能量，今年，我國海洋能可否迎來(lái)爆發(fā)與轉折?

戰略資源 全球競賽

萬(wàn)有引力、太陽(yáng)輻射對海洋“施加”各種影響，使得海洋發(fā)生潮汐、潮(海)流、波浪、溫差、鹽差等多種形式的變化。這些變化形式可化作能量存在于海洋之中，它們有個(gè)統一的名字“海洋能”。

海洋能全球總儲量巨大，資源分布極為廣泛，被認為是“取之不盡，用之不竭”的能源。在全球化石能源不斷枯竭、生態(tài)環(huán)境惡化的今天，發(fā)展海洋能也成為國際競爭的戰略制高點(diǎn)。

今年以來(lái)，歐美國家和地區持續加大對海洋能研發(fā)應用的支持，建立了更為完善的政策體系。美國推出清潔可再生能源債券等用于海洋可再生能源開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)激勵。英國多個(gè)規?；芯宽椖亢蜕虡I(yè)化項目正在實(shí)施。歐盟H2020計劃將持續支持潮流能示范、波浪能發(fā)電及海水淡化綜合利用等海洋能發(fā)展。

“近年來(lái)，我國高度重視海洋可再生能源的開(kāi)發(fā)利用，發(fā)展前景十分廣闊。”中國科學(xué)院廣州能源研究所(簡(jiǎn)稱(chēng)廣州能源所)海洋能研究室研究員吳必軍對《中國科學(xué)報》說(shuō)。

中國海洋大學(xué)工程學(xué)院教授史宏達告訴《中國科學(xué)報》，海洋能資源特點(diǎn)與海域環(huán)境有關(guān)，不同緯度、氣候帶、岸線(xiàn)、水深，有不同的資源。我國海洋能的主要特點(diǎn)是分布廣泛、類(lèi)型多樣、資源豐富，但密度較低。

自然資源部國家海洋技術(shù)中心發(fā)布的《中國海洋能2019年度進(jìn)展報告》顯示，截至2018年底，我國海洋能電站總裝機達7.4兆瓦，累計發(fā)電量超2.34億千瓦時(shí)。另?yè)?ldquo;908專(zhuān)項”以及海洋可再生能源專(zhuān)項評估結果，我國近海的潮汐能、潮流能、波浪能、溫差能、鹽差能的資源潛在量約為6.97億千瓦，技術(shù)可開(kāi)發(fā)量約為0.66億千瓦，開(kāi)發(fā)潛力較大。

“目前的海洋能的開(kāi)發(fā)利用較10年前更理智，因此腳步反而更穩健些。”在史宏達看來(lái)，現階段我國每一年都有進(jìn)步，但尚未出現成果爆發(fā)的跡象，談“海洋能的豐收年”為時(shí)尚早。

多“能”并舉 突破難關(guān)

海洋能的主要利用方式是發(fā)電。小功率海洋能裝置可用于海島燈塔、航道燈標及海洋觀(guān)測浮標系統;大功率海洋能裝置可實(shí)現并網(wǎng)或獨立供電，為偏遠海島及海洋資源開(kāi)發(fā)設施等提供清潔能源。

為了充分高效獲取海洋可再生能源，依據能源分布和特點(diǎn)，我國推動(dòng)多“能”并舉，各種新技術(shù)不斷涌現。

在潮汐能方面，我國的技術(shù)研究起步較早，與國際先進(jìn)水平差距不大，1980 年建成的江廈潮汐試驗電站(4.1兆瓦)，目前裝機規模位居世界第四。2010年以來(lái)，我國相繼開(kāi)展了健跳港、乳山口、八尺門(mén)、馬鑾灣等多個(gè)萬(wàn)千瓦級潮汐電站工程。主要潮流能發(fā)電技術(shù)已全面進(jìn)入海試階段，實(shí)現兆瓦級潮流能發(fā)電機組開(kāi)發(fā)和并網(wǎng)運行。

就波浪能而言，“有海的地方就有波浪，而波浪能就是海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢能。”吳必軍說(shuō)，與潮汐能、溫差能、鹽差能等分布有局限相比，波浪能是分布較為廣泛的一種海洋能，開(kāi)發(fā)技術(shù)形式最為豐富。

當前，波浪能能量轉換技術(shù)主要包括振蕩水柱式、振蕩浮子式、越浪式等。針對傳統的結構簡(jiǎn)單、安全可靠但轉換效率低的振蕩水柱技術(shù)，廣州能源所進(jìn)行了深入研究，并實(shí)現了技術(shù)突破。作為該技術(shù)負責人，吳必軍告訴記者，2019年，這一技術(shù)經(jīng)國家海洋技術(shù)中心測試結果表明，波電轉換效率最高達50.73%，實(shí)現了轉換效率、可靠性和安全性“三高”，可作為海上“充電寶”為海上測量?jì)x器、海洋牧場(chǎng)、海島等供電。

海洋能技術(shù)成熟度從低到高分為1~9級。“就我國而言，保障在臺風(fēng)等災害性海洋氣候條件下安全運行、提高轉換效率，是波浪能裝置開(kāi)發(fā)利用的難題和方向。”吳必軍說(shuō)。“轉換效率的提高，為發(fā)電造價(jià)成本降低打下技術(shù)基礎。保守估計，經(jīng)過(guò)未來(lái)幾年的發(fā)展，波浪能裝機造價(jià)從1千瓦10萬(wàn)元降至3萬(wàn)元。”此外，溫差能、鹽差能等也在開(kāi)展相應的技術(shù)原理探索與試驗。

“我國擁有各能種的技術(shù)積累，也擁有失敗的教訓?？傮w來(lái)看，我國海洋能技術(shù)發(fā)展基本接近6級，也就是說(shuō)形成了模型樣機;有的沖入8級，即在海上進(jìn)行了投放和試運行，但這并不絕對。”史宏達表示，當前，新理念、新裝置仍然在推出，只是并未像風(fēng)能發(fā)電那樣定型。

站在商業(yè)化的門(mén)口

《規劃》指出，要加速我國海洋能商業(yè)化進(jìn)程。“當今我們站在商業(yè)化的‘門(mén)口’，但還沒(méi)有進(jìn)門(mén)。”史宏達坦言，目前海洋能還存在著(zhù)建造技術(shù)、系泊避險技術(shù)、防腐防污技術(shù)、收放運維技術(shù)和多能互補技術(shù)等開(kāi)發(fā)瓶頸。

國家海洋局第一海洋研究所研究員劉偉民也在《海洋可再生能源開(kāi)發(fā)利用與技術(shù)進(jìn)展》一文中指出，中國海洋能發(fā)電裝備系統集成技術(shù)、關(guān)鍵部件設計與制造技術(shù)、海洋能裝備試驗測試技術(shù)等核心技術(shù)仍未取得根本突破。裝置轉換效率、可靠性和穩定性普遍不高，示范工程進(jìn)展和效果不如預期。

在不斷進(jìn)行技術(shù)突破的過(guò)程中，究竟滿(mǎn)足什么條件才可以進(jìn)入商業(yè)化的“大門(mén)”?史宏達表示，要想充分利用海洋能，就要有“場(chǎng)”。就像風(fēng)電場(chǎng)一樣，要有海洋能電場(chǎng)，形成陣列，單一裝置是不行的，某一個(gè)小的海區也不能算。吳必軍則指出，降低成本十分關(guān)鍵，除了探索發(fā)電裝置平臺的綜合利用，還要尋找其他更好的技術(shù)路線(xiàn)。

我國由于獨特的海洋資源稟賦及條件，應走一條怎樣的特色發(fā)展之路?

史宏達對各個(gè)能種分析認為，潮流能可能是下一個(gè)產(chǎn)業(yè)化能種，但依賴(lài)選址;潮汐能技術(shù)最充分，但由于占用岸線(xiàn)資源，并不太符合我國國情;波浪能分布最廣泛，但技術(shù)成熟程度還待提高，尤其是安全性成本過(guò)高。

“在發(fā)展時(shí)，第一步先進(jìn)行海能海用，建設多能互補的海島微網(wǎng);第二步是海能陸輸，開(kāi)發(fā)海洋能電場(chǎng)，實(shí)現并網(wǎng)。”史宏達說(shuō)。

“值得注意的是，歐洲企業(yè)與高校均投入了研發(fā)力量，但真正的投入源于國家政策及與其相關(guān)聯(lián)的風(fēng)險投資。在資金得到保障、風(fēng)險得到控制的前提下，海洋能才得以被開(kāi)發(fā)。” 對于海洋能未來(lái)商業(yè)化之路，史宏達表示，“總體看好，但需要建設持之以恒的團隊與平臺，要準備再走10年艱苦的道路。”