海洋可再生能源包含什么?在能源轉型中如何更好地開發海洋能源?

2023-1-9 10:50 來源: 中國能源報 |作者: 劉媛 郭振

海洋可再生能源通常指附著在海水上的潮汐能、潮流能、波浪能、溫差能和鹽差能,是一種能源源不斷產生的清潔能源。在能源轉型和應對全球氣候變化的壓力下,海洋可再生能源以其不占用土地空間、資源分布廣泛、開發潛力大、可持續利用、綠色清潔等優勢,成為全球可再生能源發展的重要組成部分和當前國際能源領域研究開發的熱點和前沿。海洋能源有著巨大的減排潛力,每千瓦海洋能裝機容量每年能夠減少1.67噸二氧化碳排放量。全球海洋能總儲量巨大,海洋能的實用化開發與商業化利用如果得以合理開發,各種海洋能發電量之和理論上將遠超當前全球每年電力消費需求。

據國際可再生能源署預測,隨著各類海洋能源技術的發展,全球海洋能裝機容量預計未來5年可達3.0千兆瓦,至2030年和2050年分別可達70千兆瓦和350千兆瓦。在全球化石能源不斷枯竭、生態環境惡化的今天,發展海洋能已經成為新一輪國際競爭的戰略制高點。以海洋能作為未來發展的戰略性技術儲備,將為增強國家能源安全提供有效保障,并將為各國實現碳中和提供重要支撐。

加快海洋能開發利用意義重大

我國海洋資源豐富,海域面積大(管轄海域約為300萬平方公里),海岸線長18000公里,海島資源豐富(面積大于500 平方米的海島達6900多個),在我國近岸及其毗鄰海域蘊藏著豐富的海洋能資源,能量密度位于世界前列,具備規模化開發利用的有利條件。根據聯合國環境規劃署公布的全球海洋能源開發利用數據,中國占全球海洋能源發電儲量的近1/5。其中,溫差能是我國蘊藏最多的海洋能源類型,其資源可開發量估計超過13億千瓦。我國的潮汐能資源可開發量約為2200萬千瓦,處于世界中等水平。此外,現有潮流能和波浪能的可開發資源量分別約為1400萬千瓦和1300萬千瓦。

2020年,我國海洋能源累計裝機容量約為8 兆瓦,位列全球第五。年并網發電量約為7吉瓦時。其中,浙江江夏潮汐電站以高達0.32萬千瓦的裝機容量位列全球第三。我國潮流能和波浪能的累計裝機容量約為4 兆瓦,約占全球該類能源裝機總容量的1/4。近年來,我國相繼出臺了13項關于海洋能利用的國家標準,以促進海洋能產業規范化發展。專利申請量多年高居世界首位,新技術和新方法不斷涌現。

海洋能源及其相關產業屬于典型的戰略性新興產業和綠色環保產業,包括裝備制造、交通運輸、電力運營等上下游產業,其特點為產業鏈長、帶動性強。海洋能源的深化利用和推廣不僅能優化能源結構,還將成為藍色經濟發展的新增長點。同時,海島缺電現象嚴重,發展海洋能可為邊遠海島提供充足、穩定的能源和淡水供給,有利于解決我國海防建設、宜居海島和生態島礁開發、沿海地區民生改善等用電用水問題,是維護我國海洋權益、建設海洋強國和海洋生態文明建設的重要保障和必然要求。

自2006年以來,我國海洋能源開發利用進入前所未有的機遇期,海洋能源發展被納入《可再生能源法》《可再生能源發展第十三個五年規劃》和《能源生產和消費革命戰略(2016—2030)》等多個重大國家計劃。2022年最新出臺的國家《“十四五”可再生能源發展規劃》從總體部署與關鍵任務等不同維度統籌規劃發展進程,明確要“穩妥推進海洋能示范化開發”,始終堅持“引進來”和“走出去”相結合的技術創新發展戰略,乘勢大力推動海洋能開發,爭取在海洋能開發利用領域有突破性進展,走在世界前列。黨的二十大報告提出,要立足我國能源資源稟賦,堅持先立后破,深入推進能源革命,加快規劃建設新型能源體系,堅定不移推動能源綠色低碳發展,積極穩妥推進碳達峰碳中和。

自“雙碳”目標實施以來,海洋可再生能源的開發利用進程逐漸加快。大力發展海洋能不僅可為我國帶來生態環境上的改變,對于推動經濟發展也有很大的潛力,海洋可再生能源產業發展可提供大量的就業崗位。隨著海洋可再生能源產業化加快,其創造的經濟效益也在不斷增加,應充分利用海洋能資源優勢和產業基礎,搶抓“一帶一路”和“雙碳”目標機遇,加快海洋能利用開發的相關研究,積極推進試驗性項目,加快發展海洋可再生能源產業,并使之成為我國海洋經濟的重要支柱。

我國發展海洋能還面臨四個難題

與巨大的海洋能儲量形成鮮明對比的是目前我國海洋能發電才剛起步。目前,我國海洋能源發展主要面臨四方面問題:

首先,在理論技術層面,我國海洋能源基礎研究相對薄弱,對能量捕獲與轉換機理、設備的抗腐蝕與疲勞機理等研究亟待加強。雖然潮汐能技術水平居世界前列,但萬千瓦級潮汐電站的建設尚未實現。潮流能和溫差能技術分別處于比例樣機的海試和實驗室驗證階段。鹽差能則處于探索性研究階段,距產品市場化應用尚有很大差距。多數發電裝置在壽命、轉換效率、穩定性和成本上落后于國際先進水平。

其次,在政策指引層面,多數海洋能研發項目設備制造投入巨大且缺乏穩定持續的資金,導致發電成本相對過高。國家目前尚未在上網電價、電價補貼等方面出臺相關扶持政策和強有力的整體戰略規劃。大多數地方政府對海洋可再生能源研究不全面,尚未制定地方海洋可再生能源發展計劃以及相關項目的海洋和土地使用等配套政策。缺乏激勵政策和中長期規劃目標,企業吸引力不足,難以實現海洋能開發利用的商業化運行。缺乏統一、協調的海洋新能源應用發展的管理機制,海洋環境保護形勢和生態建設的任務依然較為嚴峻。

再次,在產業層面,由于海洋能資源不穩定、能量密度較低且具有多風險性,我國海洋能技術大多停留在科研院所和高校,示范工程的安裝規模較小,應用效果不及預期,還處于產業發展的萌芽階段,投入巨大且建成后維護管理困難,主要依靠政府財政引導,相關的配套技術和產業發展環境尚不成熟。另外,我國還沒有針對海洋可再生能源發電設備的試驗標準、技術標準和成熟的產品檢測體系,這也成為制約我國海洋能產業規?;l展的一個瓶頸。

最后,在平臺及能力建設層面,建立國家海洋可再生能源海上試驗場等綜合試驗平臺,可以提供統一的試驗和認證服務,積累經營管理經驗。我國在公共研發服務平臺與示范區建設方面經驗較少,相比于歐洲海洋能中心(EMEC)等國際先進公共測試場,相關工作亟待加強?,F有的從事海洋能源領域的科技研發力量分散,尚未形成合力。人才缺口較大,在推動海洋可再生能源裝備從“能發電”向“穩定發電”轉變上力度不夠。

六角度發力推動開發利用

目前,我國海洋能源開發利用正處于工業化、規模化發展的關鍵時期?;诋斍拔覈Q竽馨l展情況,提出以下六點建議:

一要優化頂層設計。以黨的二十大精神為指引,立足海洋能開發利用的全產業鏈,加快制定《海洋能發展“十四五“規劃》的相關配套政策??茖W制定符合我國國情的海洋能產業中長期發展路線圖。明確我國海洋能產業在裝機規模、技術創新、就業指標、生產總值、政策革新、電力消納保障等方面的宏觀戰略目標、階段發展進程與具體實施方案。完善海洋能用海用地優惠政策和審批政策,建立并形成綠色、低碳、循環可持續發展的經濟體系。

二要加大政策保障。加大對海洋能基礎理論研究、海試效果較好的海洋能裝置等方面的持續性資金支持力度。拓寬產業融資渠道,準許憑借股權、債務等形式獲得資本,探索商業性金融、股權融資等手段,積極引導、鼓勵民間資本進入,逐步建立穩定持續的多元化資金投入機制。設立“海洋能源利用與轉化基金”,加強海洋能研究與應用的資金保障。細化落實產業激勵政策,加快制定海洋能上網電價激勵政策。

三要重視基礎研究。加強研發與技術人員培育,充分調動科研院所、高校與骨干企業的科研力量,重點突破提高多種海洋能綜合利用的能量轉換效率、裝備穩定性、系泊避險技術、防腐防污技術、收放運維技術和多能互補技術等關鍵技術,超前部署重點領域前沿性、顛覆性技術攻關,構建面向未來的戰略性技術儲備優勢。加強高效轉換的基礎理論與室內、海上先進測試技術的全面支撐,充分利用海上綜合試驗場的條件,引領國家在本領域的原始創新與技術創新。構建國際先進的多元化多層次海洋新能源開發科技創新平臺,加速推進產學研合作項目,切實推動海洋能重大技術研發、重大裝備制造和規模化水平。

四要強化示范應用。加強海洋能國家重點實驗室和海上試驗場等平臺建設,加速威海、舟山、萬山和南海海上試驗場的建設,為我國波浪能、潮流能發電裝置的研發定型、海洋科學研究和相關標準體系建設提供重要公共平臺,為海洋能產業化發展奠定技術和標準化基礎。加強海洋能資源高效利用技術裝備開發和工程示范,促進海洋清潔能源多元化開發與應用,通過產研結合的方式,適時擴大各類海洋能示范工程規模,加快推進我國海洋能發電技術達到規模化、商業化應用水平。

五要深化國際合作。充分利用我國能源技術和產業優勢,加強與發達國家的技術研發、轉讓和能力建設等合作,加速推動我國海洋能技術和產業實現跨越式發展。抓住“一帶一路”機遇,依靠雙多邊合作機制和平臺,推動沿線國家海洋能源技術和裝備推廣。積極參與世界海洋能合作平臺和發展計劃,逐步提高我國在國際可再生能源署、國際能源署海洋能系統技術合作計劃等國際組織中的影響力。

六要拓展應用領域。積極拓展海水淡化和制冷、海水制氫、深海遠洋開發、海島開發、海上能源供應、海上國防建設等多個領域的應用。通過建設多能互補的海洋能源和海洋能源陸上傳輸網絡,促進清潔海洋能成為偏遠島嶼和深遠海洋活動的能源保障。拓展海洋能應用新場景,除為海島及其通訊、海洋監測等提供電力外,還應與海水養殖、海水淡化、海洋采礦等場景相結合,以實現海洋能技術和產業不斷相互促進。做到按需定制,解決海上設備能源供給問題,形成海洋能應用新技術、新業態和新場景。

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