關于我國海洋可再生能源產業(yè)化發(fā)展的思考

王項南 賈寧 薛彩霞 王冀 麻常雷

摘要：為推動我國海洋可再生能源產業(yè)發(fā)展，文章論述國內和國際海洋可再生能源開發(fā)利用在資源量、政策和技術等方面的發(fā)展現(xiàn)狀，分析我國現(xiàn)階段發(fā)展海洋可再生能源存在的主要問題，并提出未來我國海洋可再生能源產業(yè)化在頂層規(guī)劃、關鍵核心技術、公共服務平臺和標準體系建設、技術示范應用、成果轉化以及國際合作等方面的發(fā)展建議，從而促進我國生態(tài)文明和海洋強國建設。

關鍵詞：海洋能;可再生能源;發(fā)電裝置;能源結構;成果轉化

中圖分類號：P743;TM619文獻標志碼：A文章編號：1005-9857（2019）12-0014-05

The Industrialization Development of Marine Renewable Energy

WANG Xiangnan，JIA Ning，XUE Caixia，WANG Ji，MA Changlei

（National Ocean Technology Center，Tianjin 300112，China）

Abstract：In order to promote the development of China′s marine renewable energy industry，this paper discussed the current situation of the development and utilization of marine renewable energy at home and abroad in terms of resources，policies and technologies，and studied and analyzed the main problems existing in the development of marine renewable energy in China at this stage.Some suggestions for the future development of China′s marine renewable energy industrialization were put forward in terms of development planning，key core technology，public service platform and standard system construction，technology demonstration application，achievement transformation，international cooperation，etc.，which were of great significance for China to promote the construction of ecological civilization and build a marine power.

Key words：Marine energy，Renewable energy，Electric power equipment，Energy resource structure，Achievement transformation

0引言

目前全球能源格局已發(fā)生巨大變化，新一輪的能源轉型聚焦清潔、低碳、智能和高效的可再生能源。海洋能是以海水為介質，由潮汐、波浪和海流等物理海洋過程，河口海域水體的鹽度差以及表層與深層海水間的溫度差等產生的能量，具有儲量大、清潔和可持續(xù)等優(yōu)勢，越來越受到沿海國家的重視，并將其作為戰(zhàn)略資源進行技術儲備。我國海岸線長和島嶼眾多，發(fā)展海洋能是解決沿海地區(qū)、海島和海洋工程裝備用電需求的有效途徑，對促進我國海洋環(huán)境保護、海洋經濟發(fā)展和海洋權益維護具有重要的戰(zhàn)略意義[1-2]。

海洋能的開發(fā)利用潛力巨大。經濟合作與發(fā)展組織（OECD）2015年的研究報告表明，海洋能產業(yè)對未來中長期的經濟增長和創(chuàng)造就業(yè)具有重要貢獻潛力;歐盟藍色增長計劃提出，到2035年海洋能行業(yè)將創(chuàng)造近4萬個職位，并將發(fā)展海洋能視為彰顯海洋實力的重要指標;英國某項研究預計，全球海洋能裝備市場每年最高可實現(xiàn)290億英鎊的產值。因此，發(fā)展海洋能成為國際競爭的戰(zhàn)略制高點。我國近海海洋能的潛在量達697億kW，據(jù)估算可減排溫室氣體超過50億ta，隨著我國海洋能開發(fā)利用技術研發(fā)與應用的逐漸成熟，海洋能產業(yè)將促進我國海洋經濟新的增長[3]。

1海洋能發(fā)展狀況

11國內發(fā)展狀況

111資源量

為摸清海洋能資源家底，我國先后于1958年、1978年、1986年和2004年組織實施4次大規(guī)模的資源調查。在此基礎上，自2010年起，在海洋能專項資金的支持下，我國對重點區(qū)域進一步開展海洋能資源勘查與選劃。根據(jù)調查結果，我國近海海洋能資源（潮汐能、潮流能、波浪能、溫差能和鹽差能）的潛在量和技術可開發(fā)量分別為697億kW和066億kW（表1）。

由表1可以看出，我國近海海洋能資源總量較豐富，尤其是潮汐能、溫差能和鹽差能的占比可達965%，而波浪能和潮流能的占比較低。

112政策

我國十分重視對海洋能的開發(fā)利用，多年來相繼出臺法規(guī)政策，保障海洋能技術與產業(yè)的健康有序發(fā)展?！吨腥A人民共和國可再生能源法》從法律角度規(guī)范可再生能源產業(yè)的發(fā)展;“十一五”期間出臺多項發(fā)展規(guī)劃綱要;“十二五”期間出臺數(shù)十項各級規(guī)劃;“十三五”以來圍繞海洋能、海洋科技創(chuàng)新、海洋戰(zhàn)略性新興產業(yè)和海島保護等方面頒布一系列規(guī)劃，進一步明確我國海洋能技術和產業(yè)的發(fā)展方向[4]。

113技術

經過數(shù)十年的不懈努力，我國海洋能開發(fā)利用技術取得長足進展，尤其是在海洋能專項和國家自然科學基金等的持續(xù)支持下，在海洋能的基礎科學研究、關鍵技術研發(fā)、工程示范和標準體系建設等方面取得大量成果。

（1）潮汐能。經過50余年的發(fā)展與實踐，我國先后建設70余個潮汐電站，其中小型潮汐發(fā)電技術已基本成熟，在規(guī)劃設計、裝備制造和施工運營等各環(huán)節(jié)積累豐富經驗，具備開發(fā)萬千瓦級潮汐電站的技術條件。自2010年起，在海洋能專項的支持下，完成多個萬千瓦級潮汐電站的預可研工作，包括健跳港、乳山口、八尺門、馬鑾灣和甌飛等;完成潮汐發(fā)電設備的優(yōu)化升級和研制，并應用于江夏潮汐電站的擴容改造;完成動態(tài)潮汐能技術和潮波相位差發(fā)電技術等潮汐能新技術的研發(fā)。

（2）潮流能。我國潮流能技術研發(fā)起步于20世紀80年代，近年來在國家科技支撐計劃和海洋能專項的支持下快速發(fā)展，先后研制一批水平軸和垂直軸潮流能發(fā)電裝置，并研建模塊化潮流能發(fā)電機組，極大地促進潮流能發(fā)電技術的研發(fā)進程。研發(fā)約30個潮流能裝置，已有10余個完成海試，主要潮流能技術已進入全面海試階段。通過自主創(chuàng)新結合引進、消化和吸收，實現(xiàn)兆瓦級潮流能發(fā)電機組的開發(fā)和并網運行，例如：2016年8月15日，LHD34 MW模塊化潮流能發(fā)電機組一期（1 MW）成功發(fā)電運行，截至2017年10月累計發(fā)電48萬kW·h，實現(xiàn)并網送電超過21萬kW·h。與此同時，已海試的潮流能發(fā)電裝置仍存在運行時間短、轉換效率低和易損壞等問題，在實海況條件下運行的可靠性、穩(wěn)定性和功率特性有待進一步突破。現(xiàn)階段我國潮流能技術的研發(fā)重點是提高轉換效率、降低發(fā)電成本以及提高可靠性和可維護性等，并在現(xiàn)有大型潮流發(fā)電機組的基礎上開展規(guī)?；_發(fā)應用。

（3）波浪能。經過30余年的發(fā)展，我國波浪能技術立足自主創(chuàng)新，先后研制各類型波浪能裝置40余個，裝機容量可達百千瓦級（如國家海洋技術中心的擺式波浪能裝置以及中國科學院廣州能源研究所的鴨式和鷹式波浪能裝置等），并建立一批波浪能示范電站，在波浪能發(fā)電的關鍵技術研究方面取得重大突破。例如：“萬山”號波浪能發(fā)電裝置的裝機容量為300 kW，已在珠海萬山島海域開展實海況海試運行，累計發(fā)電量超過3萬kW·h，為珠海萬山島的建設提供必要的電力補充。從總體上看，我國波浪能發(fā)電裝置已逐漸由近岸、小功率和單一化向漂浮式、大功率和陣列化發(fā)展，但從海試的普遍情況看，發(fā)電裝置的轉換效率以及在實海況條件下運行的可靠性、穩(wěn)定性和功率特性有待進一步提高。

（4）溫差能等其他海洋能。我國海洋溫差能研究尚處于原理樣機階段，先后開展多項小型溫差能技術研發(fā)，如水下滑翔器（2004年）和200 W氨飽和蒸汽試驗用透平（2005年）等，其中研制小型溫差能發(fā)電原理樣機并開展海試運行，有效吸收和轉化海洋溫差能，成功為海洋觀測平臺供電。此外，我國還開展其他海洋能的技術研發(fā)，如100 W緩壓滲透式鹽差能發(fā)電技術和海泥電池生物供電技術等[5-7]。

12國際發(fā)展狀況

根據(jù)國際能源署海洋可再生能源系統(tǒng)實施協(xié)議（IEA OESIA，簡稱OES）于2014年3月發(fā)布的成員國“海洋能支持政策回顧”，各成員國的海洋能政策如表2所示。

英、美和歐盟等海洋能技術發(fā)達地區(qū)多年來持續(xù)加大資金支持力度，以促進海洋能技術的研發(fā)與應用。2016年歐盟發(fā)布“歐洲海洋能戰(zhàn)略路線圖”，規(guī)劃歐洲在海洋能領域的發(fā)展方向;英國通過CFD（Contract for Difference）計劃，對裝機容量不足30 MW的波浪能和潮流能電站給予差額合約電價，約合3元（kW·h），2017年度的資助金額已達29億英鎊。

目前國際潮汐能和潮流能技術已實現(xiàn)規(guī)?；虡I(yè)運營。2017年英國利用斯旺西海灣潮汐潟湖的潮汐環(huán)境特征建設潮汐電站，裝機規(guī)模達320 MW，年發(fā)電量可達530 GW·h，建成后將成為全球最大規(guī)模的潮汐電站;Mey Gen項目的計劃裝機容量達392 MW，于2018年3月正式完成建設并運營，是全球最大的潮流能電站。2017年法國啟動商業(yè)化潮流能發(fā)電場的公開招標工作，總裝機規(guī)模預計為50～100 MW;據(jù)法國海洋能研究所（FEM）預測，法國在2025年前將相繼實現(xiàn)波浪能、潮流能和溫差能的商業(yè)化運行。

2我國海洋能產業(yè)化發(fā)展存在的問題

21能源結構與發(fā)展需求不適應

目前我國仍以石油和煤炭等傳統(tǒng)能源為主。隨著社會和經濟發(fā)展對能源需求的日益擴大以及對綠色可持續(xù)發(fā)展要求的不斷提高，以化石能源為主的能源結構和粗放式的發(fā)展模式已不能適應發(fā)展形勢，亟須進一步促進能源結構轉型和加快發(fā)展可再生能源，從而解決能源需求量大、供給制約多和生態(tài)環(huán)境影響嚴重等現(xiàn)實問題。

22創(chuàng)新和示范作用未達預期

我國海洋能發(fā)電技術研發(fā)的自主創(chuàng)新不足，大部分關鍵核心技術處于“跟跑”階段。許多海洋能發(fā)電裝置在實海況海試前未開展充分的實驗室樣機試驗，導致普遍存在穩(wěn)定性和可靠性不高的問題，海試期間須多次上岸維修、維護甚至返廠加工，不僅增加研發(fā)成本，而且影響示范成效。此外，發(fā)電裝置的單機功率較小，示范應用規(guī)模普遍在百千瓦級，遠低于兆瓦級的國際水平[8-9]。

23公共服務平臺和標準建設滯后

海洋能技術在實現(xiàn)產業(yè)化前須經過反復、系統(tǒng)、長期和規(guī)范的試驗，且海試存在用海難、成本高和風險大等問題，目前我國海洋能發(fā)電裝置的實驗室試驗平臺和海上試驗場等公共服務平臺建設滯后，相關國家和行業(yè)標準也不足。

24激勵政策和產業(yè)鏈缺乏

在海洋能技術研發(fā)風險大和成本高的情況下，目前我國缺乏滿足海洋能產業(yè)化發(fā)展需求的激勵政策，對相關企業(yè)的支持力度以及對海洋能技術成果轉化的推動力度不足。海洋能產業(yè)鏈尚未形成，鏈條前端的技術研發(fā)占比較大，而裝備制造、工程建設和并網運行占比較小。

3建議

31加強頂層設計，制定發(fā)展規(guī)劃

通過加強海洋能發(fā)展頂層設計和制定海洋能發(fā)展規(guī)劃，提出海洋能發(fā)展的階段性目標任務，促進海洋能產業(yè)化發(fā)展。促進出臺國家海洋能中長期發(fā)展規(guī)劃，制定海洋能長期發(fā)展路線圖，并研究出臺配套的產業(yè)激勵政策。

32建設協(xié)同創(chuàng)新團隊，突破關鍵核心技術

瞄準國際海洋能技術的前沿和關鍵核心領域，加快對專業(yè)基礎人才的培養(yǎng)，加強對優(yōu)秀學科帶頭人、優(yōu)秀青年人才和創(chuàng)新團隊的培育和支持，構建開放式和多學科融合的創(chuàng)新平臺。研究海洋能發(fā)電的新原理，突破發(fā)電裝置轉換效率、可靠性、測試和評估的關鍵技術，提升發(fā)電裝置的技術成熟度，推動海洋能技術產品化。

33推進公共服務平臺和標準體系建設

搭建實驗室和海上試驗場，共享研發(fā)環(huán)境和經驗，降低海試成本和風險，有效提升海洋能技術研發(fā)水平和技術成熟度。建立海洋能發(fā)電裝置檢測認證體系，對發(fā)電裝置的綜合性能和技術成熟度進行科學評估，提高產業(yè)化水平[10-11]。推進海洋能標準體系建設，規(guī)范海洋能技術研發(fā)過程的各環(huán)節(jié)。

34因地制宜開展海洋能技術示范應用

在海島和我國南海海域因地制宜開展海洋能供電的示范應用，是我國海洋能技術產業(yè)化的重要途徑。在海島開展海洋能多能互補電站示范，有利于滿足有居民海島的用電需求、提升海島居民的生活水平以及促進海島資源的有效開發(fā)。在我國南海海域利用豐富的溫差能和波浪能資源，持續(xù)、穩(wěn)定和可靠地為深遠海海洋觀測儀器設備提供電力補充，保障其長期和穩(wěn)定運行，有利于海洋防災減災和海洋權益維護。

35激勵社會資本投入，促進技術成果轉化

由于海洋能技術研發(fā)的周期長、成本高、風險大和投資回報率低，目前主要以項目資助和補貼為主。應研究出臺適宜的財稅優(yōu)惠和風險投資等政策，以裝備制造獎勵和電價補貼等方式，引導社會資本投入，激勵企業(yè)自主創(chuàng)新，建立成果轉化基地，推進海洋能產業(yè)化進程。

36加強國際交流合作，推動海洋能技術輸出

加強與海洋能技術發(fā)達地區(qū)的交流合作，推動國家層面實施海洋能國際科技合作項目，引進國際前沿技術，提升我國海洋能技術水平，形成適應我國海域特點的技術優(yōu)勢。加強與“一帶一路”沿線國家的技術交流合作，制造適應沿線國家海域特點的海洋能技術裝備，實現(xiàn)技術輸出，并形成示范效應，為我國海洋能技術與產業(yè)“走出去”奠定基礎。

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