“十三五”期間我國海洋可再生能源發(fā)展的幾點思考

金翔龍

（國家海洋局第二海洋研究所，浙江　杭州 310012）

“十三五”期間我國海洋可再生能源發(fā)展的幾點思考

金翔龍

（國家海洋局第二海洋研究所，浙江杭州 310012）

我國海洋可再生能源開發(fā)利用在"十二五"期間取得了較快的發(fā)展，為"十三五"時期實現(xiàn)海洋能穩(wěn)定發(fā)電奠定了堅實基礎，為貫徹落實"建設海洋強國"和"21世紀海上絲綢之路"戰(zhàn)略，必須找準海洋能發(fā)展的戰(zhàn)略定位，設立科學有效的發(fā)展目標，促進我國海洋能技術(shù)早日走上產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路。

海洋可再生能源；戰(zhàn)略定位；發(fā)展目標；保障措施；產(chǎn)業(yè)化

海洋可再生能源（以下簡稱“海洋能”）具有開發(fā)潛力大、可持續(xù)利用、綠色清潔等優(yōu)勢，但其能量密度不高、分布不均勻、利用難度較大[1]。我國海洋能資源總量較為豐富，分布較廣，種類齊全，但各類型資源不均，多個類型資源的品質(zhì)不高[2]。當前，我國海洋能發(fā)展正迎來新的戰(zhàn)略機遇期。黨的十八大提出了“建設海洋強國”戰(zhàn)略，要求我們加快發(fā)展海洋能技術(shù)，提升海洋資源開發(fā)利用能力?！肮?jié)約、清潔、安全”的國家能源戰(zhàn)略的提出，成為推動我國海洋能技術(shù)不斷走向成熟的強大動力。沿海地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展為海洋能發(fā)展提供了穩(wěn)定而廣泛的市場需求。隨著我國海洋能核心關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破，海洋能裝備制造及運行維護有望早日成長為對經(jīng)濟社會長遠發(fā)展具有重大引領(lǐng)帶動作用的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

1　國際海洋能技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢

近年來，英國、美國、日本等海洋能強國持續(xù)加大對海洋能研發(fā)應用的投入力度，墨西哥、印度、尼日利亞等發(fā)展中國家也都開始加大對海洋能的支持[3]，在國際社會的持續(xù)支持和不斷努力下，國際海洋能技術(shù)得到了長足發(fā)展[4]。世界最大的潮汐電站裝機達254 MW；多個較成熟的潮流能發(fā)電機組單機已達1 MW，并開始應用于潮流能發(fā)電場建設；多種原理的波浪能發(fā)電技術(shù)已開展了多年的實海況試驗，個別技術(shù)已接近商品化；少數(shù)國家開展了溫差能綜合利用技術(shù)示范，美國計劃開工建設10 MW級溫差能電站；鹽差能技術(shù)進展略顯緩慢[5]。

1.1潮汐能技術(shù)方面

傳統(tǒng)攔壩式潮汐能技術(shù)早在數(shù)十年前就已實現(xiàn)商業(yè)化運行。近年來，韓國、俄羅斯等國非常重視建設百萬千萬級潮汐電站。例如，韓國選擇在始華湖建設潮汐電站（254 MW），通過引入外部海水，較好地解決了始華湖水體富營養(yǎng)化嚴重的狀況，自2011年建成運行以來，年均發(fā)電量接近5億kW·h。此外，英國、荷蘭等國研究機構(gòu)還開展了開放式潮汐能開發(fā)利用技術(shù)研究，提出了潮汐澙湖（Tidal Lagoon）、動態(tài)潮汐能（DTP）等具有環(huán)境友好特點的新型潮汐能技術(shù)，英國塞汶河口潮汐澙湖電站建設申請于2016年獲得政府批準。

可見，傳統(tǒng)攔壩式潮汐電站在向更大裝機規(guī)模發(fā)展，環(huán)境友好型潮汐能技術(shù)成為潮汐能研究新的熱點方向。

1.2潮流能技術(shù)方面

國際潮流能技術(shù)基本成熟，單臺機組最大功率已超過1 MW，基本完成了全比例樣機實海況測試，并進入試商業(yè)化運行。英國MCT公司研發(fā)的1.2 MW SeaGen潮流能發(fā)電裝置計發(fā)電已超過900萬kW·h。國際上正在進行的全球最大的潮流能發(fā)電場項目——MeyGen計劃于2015年開工，項目總裝機398 MW，一期工程由1臺ARC公司的AR1500及3臺Hammerfest公司的HS1000機組組成，2016年5月，項目并網(wǎng)工程完成建設[6]。

目前來看，水平軸式潮流能技術(shù)的成熟度更高，兆瓦級機組示范取得明顯進步，同時，為了適合在淺水區(qū)安裝并降低建造成本和海試風險，百千瓦級潮流能技術(shù)也正成為研究熱點。

1.3波浪能技術(shù)方面

國際波浪能發(fā)電技術(shù)在近幾年也取得了較快發(fā)展，基本進入了實海況示范試驗階段。波浪能發(fā)電技術(shù)類型較多，主要包括振蕩水柱式、振蕩浮子式和越浪式等，但基本還未具備商業(yè)化運行條件。如美國OPT公司的PowerBuoy發(fā)電裝置、英國綠色能源公司的Oyster發(fā)電裝置等代表性技術(shù)，仍處于測試階段。

可以看出，波浪能發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和生存性正在穩(wěn)步提高，陣列化應用會更好地降低開發(fā)成本和風險。

1.4溫差能技術(shù)方面

美國、日本、韓國、印度等國家比較重視發(fā)展海洋溫差能技術(shù)。除用于發(fā)電外，在海水制淡、空調(diào)制冷、海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖以及制氫等方面也有著廣泛的應用前景。2013年，日本在沖繩建成50 kW岸基式溫差能綜合利用示范電站[7]，美國和法國正在積極推進10 MW溫差能項目[8]。熱帶島嶼國家正成為溫差能發(fā)電應用的潛在市場。

1.5鹽差能技術(shù)方面

挪威、荷蘭、日本等國家比較重視發(fā)展鹽差能技術(shù)，2009年，挪威建成國際首個10 kW鹽差能示范裝置并運行長達 5 a[9]，2013年 10月，荷蘭REDStack公司和日本富士膠片公司合作在荷蘭Afsluitdijk攔海大壩開工建設50 kW基于反向電滲析原理的鹽差能示范電站[10]。

2　我國海洋能技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題

我國海洋能開發(fā)利用在“十二五”期間取得了較快的發(fā)展，代表性技術(shù)實現(xiàn)了長期實海況發(fā)電的突破，示范工程經(jīng)驗不斷積累，從業(yè)隊伍規(guī)模快速擴大，為“十三五”時期實現(xiàn)海洋能穩(wěn)定發(fā)電奠定了堅實基礎。

（1）初步摸清了重點區(qū)域資源特性

在海洋能資源普查基礎上，完成了渤海、黃海、東海等海洋能重點利用區(qū)資源評估及重點開發(fā)區(qū)選劃[11]。

（2）重點突破了潮流能和波浪能關(guān)鍵技術(shù)

100多項自主研發(fā)的海洋能新技術(shù)、新裝置進行了實海況驗證，部分技術(shù)達到了國際先進水平，我國成為世界上為數(shù)不多的掌握規(guī)?；Ｑ竽荛_發(fā)利用技術(shù)的國家之一。尤其是潮流能技術(shù)，我國近年來取得了較快發(fā)展，多個潮流能機組開展了長期海試，取得了較好示范運行效果，由舟山聯(lián)合動能新能源開發(fā)有限公司完全自主研發(fā)的LHD模塊化大型海洋潮流能發(fā)電機組，以水輪機渦輪集成的模式突破海洋潮流能發(fā)電設備大型化的技術(shù)瓶頸，擁有50多項國內(nèi)外核心技術(shù)專利，采用雙向可調(diào)節(jié)水輪機模塊化設計，大大提升了系統(tǒng)的能量采集效率和工作持續(xù)性，全天可發(fā)電18 h，關(guān)鍵設備均位于總成平臺上，便于安裝、調(diào)試、維修等工作，重達2 500 t的3.4 MW總成平臺于2016年3月在浙江舟山秀山島海域成功安裝，首批兩套渦輪發(fā)電模塊機組（1 MW）于8月26日并入華東電網(wǎng)，昭示著我國正式進入海洋潮流能利用領(lǐng)域世界先進國家行列。此外，哈爾濱工程大學研制的海能系列漂浮式潮流能發(fā)電裝置及浙江大學研制的漂浮式發(fā)電試驗裝置也在岱山海域開展了長期海試。波浪能技術(shù)方面，我國研發(fā)了多種原理的發(fā)電裝置并開展了長期海試，由中科院廣州能源所完全自主研發(fā)的100 kW鷹式波浪能發(fā)電裝置，累計發(fā)電量已超過3萬度[12]。

（3）持續(xù)積累了示范工程經(jīng)驗

在建海洋能示范工程總裝機規(guī)模超過10 000 kW。江廈潮汐能示范電站（4 100 kW）建成30多年來穩(wěn)定運行，積累了較為豐富的潮汐電站運行數(shù)據(jù)和運行管理經(jīng)驗，經(jīng)過幾次技術(shù)升級改造，在機組工況復雜程度、機組效率等方面達到世界先進水平。在浙江健跳港、福建八尺門等地完成了數(shù)個萬千瓦級潮汐能電站預可研，并開展了新型潮汐能發(fā)電技術(shù)研究。

“十三五”時期，我國海洋能開發(fā)利用面臨著較為有利的發(fā)展形勢。海洋、能源、制造、旅游等多產(chǎn)業(yè)融合形成的海洋能產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)對海洋能技術(shù)發(fā)展提出更高要求[13]。為滿足海島及深遠海開發(fā)等用電需求，搶占國際競爭戰(zhàn)略制高點，我國海洋能開發(fā)利用還面臨著一系列挑戰(zhàn)。

①資源精細化評估和高效轉(zhuǎn)換機理等理論研究較為薄弱。

②裝置可靠性、生存性等核心技術(shù)掌握不足，關(guān)鍵部件設計制造技術(shù)還較為缺乏。

③海洋能技術(shù)成熟度還未達到示范水平，高成本等因素制約了示范規(guī)模的提升。

④短期內(nèi)海洋能還不具市場競爭力，亟需營造與海洋能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展相適應的政策環(huán)境。

3　“十三五”海洋能發(fā)展目標及定位

國際海洋能技術(shù)尚未進入規(guī)模化應用階段[14]，為趕超國際先進水平，我們應緊抓“建設海洋強國”與“21世紀海上絲綢之路”戰(zhàn)略機遇，堅持“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”發(fā)展理念，圍繞海島及深遠海開發(fā)用電需求，遵循“夯實基礎、創(chuàng)新驅(qū)動、穩(wěn)定發(fā)電、拓展應用”的發(fā)展路徑，加快提升海洋能技術(shù)自主創(chuàng)新能力，完善發(fā)展布局，擴大利用規(guī)模，為海洋能產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)培育及其發(fā)展奠定堅實基礎。

提高基礎研究水平與公共服務能力。進一步創(chuàng)新海洋能發(fā)電理論、模型試驗、數(shù)值模擬、資源詳查及評估方法、水動力特性、海洋環(huán)境影響評估、陣列化應用、綜合利用等方面的基礎研究；開展海洋能發(fā)電裝置現(xiàn)場測試、運行維護、并網(wǎng)等公共測試技術(shù)基礎研究。到2020年，建成國家級海洋能海上綜合試驗場和專業(yè)試驗場，并實現(xiàn)業(yè)務化運行。

突破關(guān)鍵技術(shù)、提升技術(shù)成熟度。繼續(xù)提高海洋能發(fā)電裝置的可靠性、穩(wěn)定性及可維護性，掌握兆瓦級潮流能機組設計及制造能力，進一步提高百千瓦級波浪能裝置的俘獲效率、可靠性以及生存性[15]，開展50 kW級溫差能利用關(guān)鍵技術(shù)研究。到2020年，我國潮流能及波浪能等代表性發(fā)電技術(shù)的技術(shù)成熟度達到全比例樣機示范運行階段，溫差能發(fā)電技術(shù)的技術(shù)成熟度達到中試樣機海試階段，開放式潮汐能發(fā)電技術(shù)實現(xiàn)兆瓦級適用機組設計及加工能力。

強化示范效果、推進海島海洋能應用。依托現(xiàn)有示范工程，穩(wěn)步推進300 kW級潮流能發(fā)電裝置以及50 kW級波浪能發(fā)電裝置的海島應用示范，為海洋能發(fā)電裝置的持續(xù)改進提供實海況試驗依據(jù)[16]。到2020年，實現(xiàn)海洋能海島獨立電站及并網(wǎng)發(fā)電示范工程的穩(wěn)定、可靠運行。

4　保障措施及建議

（1）制定并出臺國家海洋能發(fā)展規(guī)劃

作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，海洋能裝備制造及運行維護對經(jīng)濟社會發(fā)展具有重大帶動作用，為搶占國際戰(zhàn)略制高點，有必要加強頂層規(guī)劃設計，研究制定我國海洋能中長期發(fā)展戰(zhàn)略目標及路線圖，抓緊出臺國家海洋能發(fā)展專項規(guī)劃，研究制定符合我國國情的海洋能電價補貼、費用分攤、綠色信貸等產(chǎn)業(yè)激勵政策，加快推動我國海洋能技術(shù)進步，培育海洋能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

（2）逐步建立國家財政引導、社會多元化投入的資金體系

我國海洋能技術(shù)仍然處于技術(shù)突破與示范應用的關(guān)鍵階段，應當堅持國家財政投入為主、社會多元化投入為輔的原則，繼續(xù)實施并發(fā)揮海洋能專項資金在推進技術(shù)創(chuàng)新、提升公共服務能力、加強示范應用等方面的帶動作用，并逐步實現(xiàn)由項目資助與補貼向裝備制造獎勵、電價補貼等多種方式的轉(zhuǎn)變。同時，積極發(fā)揮社會資金的重要作用，拓寬海洋能企業(yè)融資渠道，制定進出口設備及售電增值稅等稅收優(yōu)惠政策，提供貼息貸款或延長還款期限等金融政策，形成社會多元投入支持海洋能發(fā)展的良好局面。

（3）全方位完善海洋能創(chuàng)新體系建設

繼續(xù)瞄準世界海洋能科技發(fā)展前沿，在高等院校建立海洋能學科，加快專業(yè)基礎人才培養(yǎng)，不斷提升理論研究水平；支持科研院所加快建立海洋能重點實驗室和公共服務平臺，突破海洋能共性關(guān)鍵技術(shù)，迅速提升海洋能應用研究能力；加大以企業(yè)為主體的自主創(chuàng)新力度，掌握海洋能核心技術(shù)，培育一批海洋能產(chǎn)業(yè)化及中試基地，構(gòu)筑科研院所與企業(yè)對接的平臺，加強產(chǎn)學研結(jié)合，促進國內(nèi)逐步成熟的海洋能裝備進入規(guī)模化生產(chǎn)，推動我國海洋能產(chǎn)業(yè)化進程。

（4）深化海洋能國際合作，服務“一帶一路”戰(zhàn)略

拓展和深化海洋能國際合作，進一步提升我國在海洋能國際組織中的影響力和發(fā)言權(quán)；鼓勵企業(yè)與英國、美國等發(fā)達國家建立海洋能合作研發(fā)中心，開展聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)。圍繞國家“一帶一路”戰(zhàn)略的實施，推動與“一帶一路”沿線國的海洋能務實合作，聯(lián)合組建海洋能基礎設施合作網(wǎng)，啟動海洋能人才聯(lián)合培訓計劃，為我國海洋能技術(shù)、裝備和服務走向國際市場奠定堅實基礎。

[1]夏登文，康健.海洋能開發(fā)利用詞典[M].北京：海洋出版社，2014.

[2]羅續(xù)業(yè)，夏登文.海洋可再生能源開發(fā)利用戰(zhàn)略研究報告[M].北京：海洋出版社，2014.

[3]Carbon Trust.Technology Innovation Needs Assessment Marine Energy:Summary Report[R].2012.

[4]European Commission.Blue Energy:Action Needed to Deliver on the Potential of Ocean Energy in European seas and oceans by2020 and beyond[R].2014.

[5]REN21.Renewables 2014 Global Status Report[R/OL].[2014].http://www.ren21.net/REN21Activities/GlobalStatusReport.aspx.

[6]Jeffrey H.European Arrays and Array Research[C]//The 6th Annual Global Renewable Energy Conference,2013.

[7]Brochard E.DCNS Roadmap on OTEC[C]//The International OTEC Symposium，2013.

[8]Upshaw C R.Thermodynamic and Economic Feasibility Analysis of a 20 MW Ocean Thermal Energy Conversion(OTEC)Power Plant [R].2012.

[9]Kurihara M,M Hanakawa.Mega-ton Water System:Japanese National Research and Development Project on Seawater Desalination and Wastewater Reclamation[J].Desalination,2013,308:131-137.

[10]Vermaas D A.Energy Generation from Mixing Salt Water and Fresh Water,Smart Flow Strategies for Reverse Electrodialysis[R]. 2014.

[11]國家海洋技術(shù)中心.中國海洋能技術(shù)進展2014[M].北京：海洋出版社，2014.

[12]國家海洋技術(shù)中心.中國海洋能技術(shù)進展2015[M].北京：海洋出版社，2015.

[13]IEA OES-IA.Anuual Report 2015[R].2016.

[14]IRENA.Ocean Energy Technology Readiness,Patents,Deployment Status and Outlook[R].2014.

[15]IPCC.Special Report Renewable Energy Sources[R].2011.

[16]ECORYS Research and Consulting.Blue Growth[R].2012.

Several Considerations on the Development of China's Marine Renewable Energy Industry During the 13thFive-Year Plan Period

JIN Xiang-long
Second Institute of Oceanography,SOA,Hangzhou 310012,Zhejiang Province,China

The development and utilization of marine renewable energies(MRE)has achieved great progress in China during the 12th Five-Year Plan period,providing a solid foundation for stable MRE power generation in the 13th Five-Year Plan period.In order to implement China's national strategies of"Building China into a Maritime Power"and"the 21st Century Maritime Silk Road",it is essential to make proper strategic positioning for MRE development,and establish scientific and effective development targets,so as to boost the industrialization of China's MRE technologies.

marine renewable energy(MRE);strategic positioning;development targets;guarantee measures; industrialization

P74

A

1003-2029（2016）05-0001-04

10.3969/j.issn.1003-2029.2016.05.001

2016-03-06

海洋可再生能源專項資金資助項目：海洋能室內(nèi)測試評價與發(fā)展規(guī)劃研究，海洋能綜合支撐服務平臺建設（GHME2013ZC01）

金翔龍，中國工程院院士，中國海底科學奠基人之一。