我國海洋能開發(fā)用?，F(xiàn)狀及發(fā)展建議

李守宏,李 鋒,王 冀,王海峰

(國家海洋技術中心 天津 300112)

我國海洋能開發(fā)用?，F(xiàn)狀及發(fā)展建議

李守宏,李 鋒,王 冀,王海峰

(國家海洋技術中心 天津 300112)

近年來,我國海洋能開發(fā)蓬勃發(fā)展,海洋能發(fā)電裝置用海需求穩(wěn)步增加,給我國海域管理工作帶來了新的內(nèi)容。如何有效規(guī)范海洋能開發(fā)用海的管理程序、解決當前海洋能項目用海審批程序復雜、海域使用金不統(tǒng)一等問題,建立完善海洋能開發(fā)用海政策體系,統(tǒng)一海洋能開發(fā)用海審批的技術方法和規(guī)范,是推動我國海洋能開發(fā)利用發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

海洋能;用海;現(xiàn)狀;建議

1 引言

隨著我國節(jié)能減排、應對氣候變化戰(zhàn)略的實施,海洋能作為清潔、可永續(xù)利用、儲量豐富的可再生能源,越來越得到國家的重視。最新一輪的 《可再生能源發(fā)展 “十二五”規(guī)劃》、《全國海洋功能區(qū)劃》和 《全國海島保護規(guī)劃》等國家層面的規(guī)劃均對海洋能的發(fā)展和布局作出了重要部署,海洋能開發(fā)已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略。近年來,在中央資金的大力支持下,大批海洋能發(fā)電裝置進入海上發(fā)電試驗和工程示范階段,海洋能開發(fā)的海上活動蓬勃發(fā)展起來。2010年以來,海洋能開發(fā)的相關科研活動已經(jīng)遍布在沿海各地,除廣西地區(qū)外,其他沿海省份均有項目在開展;部分內(nèi)陸地區(qū)也積極參與海洋能發(fā)電裝置研發(fā)或制造,比如哈爾濱、長春、濟南、成都、宜昌、廣州等地區(qū)。海洋能項目用海少則幾公頃,多則上百公頃,用海規(guī)模日益擴大。由于海洋能屬于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),在工程技術和海域使用方面具有別于傳統(tǒng)海洋能產(chǎn)業(yè)的特點,在海域空間使用和海洋環(huán)境保護方面對管理工作提出了創(chuàng)新要求。因此,開展海洋能開發(fā)的用海管理研究具有重要意義。

2 我國海洋能開發(fā)用海現(xiàn)狀與趨勢

我國自20世紀70年代以來著手開發(fā)海洋能,成功研建了 “萬向Ⅰ”70 k W潮流能發(fā)電裝置、大管島30 k W擺式波力電站、浙江溫嶺3 900 k W江廈潮汐試驗電站等,其中的江廈潮汐電站作為當時世界排名第三大裝機容量的潮汐電站,建成至今已成功運行30多年。進入21世紀以后,在國家專項資金以及有關科技計劃的支持下,波浪能、潮汐能、潮流能和多能互補發(fā)電裝置的海洋能開發(fā)項目相繼開展,并陸續(xù)進入工程實施階段,海洋能項目用海面積迅速增長,并將隨著國家有關戰(zhàn)略規(guī)劃和具體工程的實施,用海的需求逐步增加。

2.1 我國海洋能開發(fā)用?，F(xiàn)狀

現(xiàn)階段,我國海洋能開發(fā)用海按照項目類別可以分為:潮汐電站建設用海、海洋能示范工程用海、海洋能試驗場研建用海、海洋能研究試驗用海。除潮汐電站建設用海外,其他海洋能項目用海均為科研性質用海。

潮汐電站用海主要是指以江廈潮汐試驗電站為代表的發(fā)電站用海。潮汐能發(fā)電站技術發(fā)展成熟,電站建成后可維持幾十年甚至上百年長期穩(wěn)定運行,且裝機功率越大,電站的經(jīng)濟效益和社會效益越發(fā)明顯,因此潮汐電站一般用海面積大、時間長,是影響國計民生的大型發(fā)電工程。

海洋能示范工程用海主要是波浪能、潮流能或者是以海洋能為主,結合風能、太陽能、生物質能以及海水淡化的多能互補示范電站用海。目前國內(nèi)的海洋能示范工程總裝機容量一般都在百千瓦級以上,最大的可達兆瓦級,一般都要求設備的設計壽命達到15年以上,因此海洋能示范工程項目用海也屬于較長時間的用?；顒印?/p>

海洋能試驗場用海是基于海洋能發(fā)電裝置實海況試驗、檢測等公共服務體系研建的用?；顒?海洋能試驗場屬于海上大型工程建設,投資造價高,一經(jīng)建成將擔負起海洋能行業(yè)公共服務的職能,屬于較長時間的用?；顒印?/p>

海洋能研究試驗項目用海主要是指為檢驗海洋能發(fā)電裝置原型機或者工程樣機進行的短時間海上試驗,海試目的主要是為了取得試驗數(shù)據(jù),以此驗證海洋能發(fā)電裝置的原理設計和相關性能。試驗一段時間,取得數(shù)據(jù)后將收回裝置。

表1 我國主要海洋能項目用?，F(xiàn)狀

2.2 海洋能開發(fā)用海發(fā)展趨勢

2.2.1 海洋能開發(fā)用海需求穩(wěn)步釋放

2012年,國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布 《可再生能源發(fā)展 “十二五”規(guī)劃》,在重點任務中明確提出要促進海洋能技術進步,包括:“以提高海洋能開發(fā)利用技術水平為著力點,建設海洋能利用示范工程,支持海洋能利用裝備產(chǎn)業(yè)體系建設,突破海洋能開發(fā)利用關鍵技術瓶頸,逐步擴大海洋能利用規(guī)模。到2015年,建成總量5萬k W的各類海洋能電站,為更大規(guī)模的發(fā)展奠定基礎[1]?！薄度珖Ｑ蠊δ軈^(qū)劃》為我國管轄海域劃定十種主要海洋功能區(qū),其中包括海洋能利用區(qū), 《區(qū)劃》指出,海洋能是可再生的清潔能源,開發(fā)不會造成環(huán)境污染,也不占用大量的陸地,在海島和某些大陸海岸很有發(fā)展前景。我國海洋能資源蘊藏量豐富,開發(fā)潛力大,應大力提倡和鼓勵?！度珖u保護規(guī)劃》為我國無居民海島劃定了不同的發(fā)展方向,其中包括可再生能源用島,明確規(guī)定要統(tǒng)籌安排和綜合利用風能、太陽能、海洋能等可再生能源建設可再生能源島,并在重點任務中劃定了部分無居民海島作為可再生能源用島的范疇。為實現(xiàn) 《可再生能源發(fā)展 “十二五”規(guī)劃》提出的到2015年建成總量5萬k W的各類海洋能電站,我國海洋能開發(fā)的用海面積將達到500～3 500 hm2(參考表1,波浪能按照0.006 hm2/k W、潮流能按照0.007 hm2/k W、潮汐能按照0.033 hm2/k W計算)。

2.2.2 我國海洋能資源可開發(fā)量巨大,為海洋能開發(fā)用海提供了必要的支撐條件

根據(jù)有關文獻的統(tǒng)計結果,我國近海潮汐能資源可開發(fā)量為1.925×107k W,全部開發(fā)其用海面積將達到6.352 5×105hm2;潮流能資源可開發(fā)量1.395×107k W,全部開發(fā)其用海面積將達到9.765×104hm2;波浪能資源可開發(fā)量為1.285×107k W,全部開發(fā)其用海面積將達到7.71×104hm2,合計用海面積將達到8.1×105hm2,約占我國300萬km2海域總面積的0.27%[2](計算方法同上)。

2.2.3 海洋能技術的日益進步,提高了海洋能開發(fā)用海的緊迫性

我國的潮汐能發(fā)電技術相對于其他海洋能技術較成熟,但潮汐發(fā)電因需圍壩蓄水,工程建設用海、水庫蓄水以及防護用海等涉及海域使用面積較大,未來發(fā)展將重點集中到少數(shù)潮汐能資源豐富、庫容面積大并不與其他行業(yè)用海相沖突的少數(shù)海域,且一般集中在近海灣口,比如山東的乳山口[3]、浙江的健跳港、浙江的岳井洋、福建的八尺門、廈門的馬鑾灣等優(yōu)良站址。另外,國內(nèi)外專家也提出了不局限于天然的灣口,利用垂直于海岸線的T型縱壩在壩兩側形成較為可觀的水頭差進行發(fā)電的思路,這是潮汐能開發(fā)的一種新思路。該方法占用海域面積相對攔壩式較小,可與現(xiàn)有的人工碼頭、防波堤等相結合,工程造價也會降低,但該方法僅限于理論研究,未開展過實海驗證[4]。

我國潮流能技術相比潮汐能尚未完全成熟,但近年來成為我國海洋能開發(fā)利用技術的熱點方向,在其技術研發(fā)與示范過程中,將優(yōu)選潮流能資源豐富的地區(qū)。我國潮流能資源最豐富的地區(qū)集中在浙江舟山地區(qū),在國務院將舟山劃為新區(qū),且定義為海洋新區(qū)后,該地區(qū)在短期內(nèi)必將作為我國潮流能發(fā)展的重點區(qū)域。

我國波浪能資源以福建、廣東、海南和山東等地區(qū)所轄海域比較豐富。波浪能屬于連續(xù)變化且無規(guī)律的海洋能,設備無論采取哪種方式,都必須與海面打交道,所以更容易受惡劣天氣影響,設備穩(wěn)定性方面要求最高,目前波浪能發(fā)電技術還是以研究試驗為主,即使開展示范,也多靠陣列式布置取勝,因此用海方面,近期將維持科研短期用海為主,示范用海集中在少數(shù)海島。

我國溫差發(fā)電以南海海域為主,因其技術難度大、前期投入高等特點,溫差發(fā)電也將維持以短期科研用海為主。但利用溫差能制冷、供熱或制淡等技術也在蓬勃發(fā)展。

我國鹽差能主要集中在幾個江河入?？?但該方面技術尚處于實驗室原理驗證階段,短期不涉及到用海需求。

3 我國海洋能開發(fā)的用海特點

海洋能在我國屬于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),海洋能開發(fā)用海有著不同于傳統(tǒng)海洋產(chǎn)業(yè)的海域利用形式和作業(yè)方式,在海域使用方面具有其自身獨特的特點。

3.1 單位輸出功率占用的海域面積大

雖然我國海域的各種海洋能資源蘊藏總量和可開發(fā)量巨大,但是我國近海海域海洋能的平均功率密度并不很高,這是導致我國海洋能開發(fā)利用裝置單位面積攝取能量較低的決定性因素。另外,目前我國的海洋能裝置發(fā)電技術水平尚處于初級階段,單機容量較小,海洋能裝置的電能轉化率僅為10%～20%。以上因素導致單位面積海域的發(fā)電量不高,從另一方面來講,也就是我國海洋能發(fā)電裝置單位輸出功率占用的海域面積大。

3.2 用海立體化和網(wǎng)絡化

海洋能項目的施工內(nèi)容主要包括架設海洋能發(fā)電設備、建設升壓站和敷設海底電纜,涉及多種用海方式,利用海洋的多層空間,涉及海底、海水、海面甚至海面上空的空間。以水平軸座底式潮流能發(fā)電項目為例,固定潮流能水輪機的基礎需打樁到海底,樁基及機身部分浸泡在海水中,水輪機在高潮位時浸泡在海水中,低潮位時可能會矗立在海面以上,輸電管線縱橫交錯的鋪設在海底,并通過升壓站和路由延伸向海岸。所以,海洋能開發(fā)項目用海是一種綜合性的用海方式,具有明顯的利用空間化和網(wǎng)絡化特征。

3.3 具有明顯的排他性

由于海洋能項目用海范圍內(nèi)需要布置海洋能發(fā)電設備,發(fā)電設備之間敷設有許多海底電纜管道,為防止船只碰撞發(fā)電裝置或影響海底電纜,大多數(shù)區(qū)域內(nèi)將禁止船只通航。海洋能開發(fā)項目常用的區(qū)塊式布置不僅使區(qū)域內(nèi)其他的海洋開發(fā)活動的連續(xù)性被破壞,在海洋能開發(fā)項目海域除了網(wǎng)箱養(yǎng)殖和灘涂養(yǎng)殖以外無法開展其他海洋開發(fā)活動,項目范圍內(nèi)也不能開展捕撈、航運、帆船、采油和軍事訓練等其他活動,具有明顯的排他性。海洋能開發(fā)項目的排他程度與其運營和管理方式直接相關。

3.4 用海的資源指向性強、區(qū)域特征明顯

我國近海的潮汐資源主要集中在浙江和福建兩省,這些地區(qū)潮差大,為基巖港灣的海岸,海岸曲折多海灣,具有很好的潮汐電站建站條件。近海的潮流資源以浙江省近海最為豐富,占到了全國潮流能資源總量的50%以上,主要集中于杭州灣口和舟山群島海域,其次是山東、江蘇、海南、福建和遼寧,其他省份近海潮流能蘊藏量較少。波浪能豐富的地區(qū)集中在福建南部、廣東北部、海南西南部以及臺灣附近海域。

根據(jù)海洋能發(fā)展處于初級階段的特點,海洋能開發(fā)利用多受制于海洋能資源儲量,海洋能用海的區(qū)域性特征突出。因此,我國的潮汐能用海僅局限于少數(shù)幾個天然優(yōu)良的站址,潮流能主要集中于浙江舟山一帶,波浪能多集中于海島地區(qū),溫差能、鹽差能等區(qū)域性特征更加明顯。

4 我國海洋能開發(fā)用海存在的問題

4.1 缺乏針對海洋能特點的用海規(guī)定

可再生能源中的海上風電開發(fā)項目涉及用海,早在2011年,國家能源局和國家海洋局就聯(lián)合印發(fā)了 《海上風電開發(fā)建設管理暫行辦法》和實施細則[5],對海上風電開發(fā)建設過程中涉及的用海和海洋環(huán)評等工作做出了部署,明確了用海管理和審批標準,但海洋能項目至今沒有出臺用海方面的政策指導文件。目前我國海洋能項目用海過程基本參照其他用?；顒?按照透水構筑物和非透水構筑物進行分類管理,但對海洋能發(fā)電設備到底屬于透水構筑物還是非透水構筑物沒有明確界定。

4.2 對海洋環(huán)境的影響缺乏深入研究[6]

由于規(guī)?；暮Ｑ竽荛_發(fā)項目在中國起步較晚,此類項目對海洋環(huán)境、生態(tài)和資源影響的實證研究尚不深入,特別是磁輻射和噪聲對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響研究很少。目前的研究結果表明,單個項目對環(huán)境生態(tài)的影響也許是可接受的,但隨著海洋能開發(fā)項目的陸續(xù)建成,將造成沿海地區(qū)多個項目的集中布置,由此產(chǎn)生的累積效應目前尚無法評估。此外,海洋能開發(fā)項目與其他海洋資源開發(fā)項目對海洋生態(tài)環(huán)境的協(xié)同和累加效應也缺乏深入研究。

4.3 缺乏技術方法和規(guī)范

海域使用的相關技術方法和規(guī)范很大程度是落實用海管理規(guī)定的體現(xiàn),也是明確海域使用審批程序和征收海域使用金的具體操作依據(jù)。目前沒有明確的海洋能用海技術方法和規(guī)范,導致海洋能項目在海籍管理、面積測量等方面缺乏可操作性的指導,論證、環(huán)評的重點無法明確。

4.4 海域使用審批程序復雜、周期長

海洋能發(fā)電項目的總體設計、裝置設計等工作必須在落實具體實施海域,并完成海洋能資源和自然環(huán)境調查、工程勘測的基礎上開展,因此,確定具體實施海域是實施海洋能項目的前置條件。海洋能項目目前在立項過程中都按照科研類項目確定,但在實施過程中涉及的海域使用問題,往往按照工程建設類項目進行海域使用論證,導致論證過程很長,審批程序復雜,大幅度加長了海洋能項目的實施周期。

4.5 海域使用金征收缺乏合理的收費標準

目前對海洋能項目的海域使用金標準不統(tǒng)一,缺乏明確的減免政策。海洋能項目的海域使用金征收按照透水構筑物和非透水構筑物進行征收,一般非透水構筑物的海域使用金是透水構筑物的10倍以上。對同一海洋能設備,在不同地區(qū),征收海域使用金的參照標準不同,如按照非透水構筑物征收,海洋能項目的整體造價將上升很多。同樣是國家經(jīng)費資助的海洋能項目,有一大部分經(jīng)費通過海域使用金的方式返還到國庫中,無疑不利于海洋能的發(fā)展。

5 規(guī)范海洋能開發(fā)用海的對策建議

5.1 落實海洋強國發(fā)展戰(zhàn)略,積極鼓勵海洋能開發(fā)用海

隨著經(jīng)濟發(fā)展和常規(guī)能源的日益消耗,開發(fā)海洋已成為全民共識,特別是黨的十八大提出建設海洋強國的戰(zhàn)略思想后,海洋開發(fā)已成為國家重要的戰(zhàn)略支撐點和經(jīng)濟增長點。海洋能是我國能源的儲備能源,鼓勵海洋能開發(fā),并推向實海況試驗和示范,最終推動海洋能行業(yè)健康快速發(fā)展,將對促進我國經(jīng)濟結構轉型、改善能源供應模式,以及節(jié)能減排具有重要意義,也必將成為建設海洋強國的重要一面。

5.2 以海洋能資源豐富地區(qū)為試點,逐步研究制定海洋能開發(fā)用海政策

我國海域使用功能區(qū)劃已經(jīng)明確界定了十大功能區(qū),并預留了海洋能利用區(qū),鑒于目前海洋能開發(fā)尚處于初級階段,建議定義為科研性質非經(jīng)營性公益事業(yè)用海。近期發(fā)展過程中,我國海洋能開發(fā)用海必將優(yōu)先考慮在海洋能資源豐富的地區(qū)開展試驗和示范,待技術成熟后再逐步向資源儲量稍微差一點的海區(qū)推廣,因此建議以我國海洋能資源豐富的地區(qū)為海洋能開發(fā)用海試點區(qū),開展海洋能開發(fā)用海政策研究與示范,建立適應我國海洋能發(fā)展的用海政策體系并逐步完善。

5.3 簡化海域使用審批流程

按照我國海域使用的管理程序,科研類項目在申請海域使用時相對工程建設類項目要簡化很多,而目前我國的海洋能開發(fā)利用項目都屬于科研類項目,涉及的工程類項目也是示范性質,尚未達到建設工程的程度,因此建議按照國家批復海洋能項目的渠道和性質,明確區(qū)分海洋能科研類項目和建設工程類項目在海域使用審批過程中的具體流程,對現(xiàn)階段實施的海洋能科研項目按照科研用海的海域使用審批流程進行審查。簡化海洋能示范類項目海域使用審批流程,縮短海域使用審批周期。

5.4 完善相關技術方法和規(guī)范

技術方法和規(guī)范是完善管理體系的重要手段,也是落實具體工作的重要依據(jù)。建議對海洋能項目用海,在研究制定相關用海政策的同時,逐步建立健全海洋能項目用海的相關技術方法和規(guī)范,并充分結合海洋能項目發(fā)展階段的不同特點,對研究試驗項目、示范項目分別進行指導,同時應明確海洋能發(fā)電系統(tǒng)主體設備、配套設備、電纜等在用海方面的不同要求。

5.5 逐步建立完善海洋能公共服務體系,對海洋能項目用海實施動態(tài)監(jiān)管,并為海洋能裝備提供預警服務

我國近海海域屬于海洋災害頻發(fā)區(qū),而海洋能發(fā)電裝備偏向于大型化,且需長期在海上運行,特別是漂浮式海洋能裝備,主動避災能力較弱,經(jīng)常會因為災害天氣的到來,導致錨鏈斷裂,裝置隨流飄走,造成無法挽回的經(jīng)濟損失。因此建議建立完善海洋能公共服務平臺,并與我國近海全海域覆蓋的海域動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)相鏈接,一方面為海洋能裝置的實海況試驗、檢測提供有利條件,推動海洋能技術成熟;另一方面,通過海域動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)為海洋能裝備提供預警服務。

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