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海洋可再生能源包含什么?在能源转型中如何更好地开发海洋能源?

信息来源:中国环境 发布时间:2023-01-10 浏览量:609

海洋可再生能源通常指附着在海水上的潮汐能、潮流能、波浪能、温差能和盐差能,是一种能源源不断产生的清洁能源。在能源转型和应对全球气候变化的压力下,海洋可再生能源以其不占用土地空间、资源分布广泛、开发潜力大、可持续利用、绿色清洁等优势,成为全球可再生能源发展的重要组成部分和当前国际能源领域研究开发的热点和前沿。海洋能源有着巨大的减排潜力,每千瓦海洋能装机容量每年能够减少1.67吨二氧化碳排放量。全球海洋能总储量巨大,海洋能的实用化开发与商业化利用如果得以合理开发,各种海洋能发电量之和理论上将远超当前全球每年电力消费需求。

据国际可再生能源署预测,随着各类海洋能源技术的发展,全球海洋能装机容量预计未来5年可达3.0千兆瓦,至2030年和2050年分别可达70千兆瓦和350千兆瓦。在全球化石能源不断枯竭、生态环境恶化的今天,发展海洋能已经成为新一轮国际竞争的战略制高点。以海洋能作为未来发展的战略性技术储备,将为增强国家能源安全提供有效保障,并将为各国实现碳中和提供重要支撑。

加快海洋能开发利用意义重大

我国海洋资源丰富,海域面积大(管辖海域约为300万平方公里),海岸线长18000公里,海岛资源丰富(面积大于500 平方米的海岛达6900多个),在我国近岸及其毗邻海域蕴藏着丰富的海洋能资源,能量密度位于世界前列,具备规模化开发利用的有利条件。根据联合国环境规划署公布的全球海洋能源开发利用数据,中国占全球海洋能源发电储量的近1/5。其中,温差能是我国蕴藏最多的海洋能源类型,其资源可开发量估计超过13亿千瓦。我国的潮汐能资源可开发量约为2200万千瓦,处于世界中等水平。此外,现有潮流能和波浪能的可开发资源量分别约为1400万千瓦和1300万千瓦。

2020年,我国海洋能源累计装机容量约为8 兆瓦,位列全球第五。年并网发电量约为7吉瓦时。其中,浙江江夏潮汐电站以高达0.32万千瓦的装机容量位列全球第三。我国潮流能和波浪能的累计装机容量约为4 兆瓦,约占全球该类能源装机总容量的1/4。近年来,我国相继出台了13项关于海洋能利用的国家标准,以促进海洋能产业规范化发展。专利申请量多年高居世界首位,新技术和新方法不断涌现。

海洋能源及其相关产业属于典型的战略性新兴产业和绿色环保产业,包括装备制造、交通运输、电力运营等上下游产业,其特点为产业链长、带动性强。海洋能源的深化利用和推广不仅能优化能源结构,还将成为蓝色经济发展的新增长点。同时,海岛缺电现象严重,发展海洋能可为边远海岛提供充足、稳定的能源和淡水供给,有利于解决我国海防建设、宜居海岛和生态岛礁开发、沿海地区民生改善等用电用水问题,是维护我国海洋权益、建设海洋强国和海洋生态文明建设的重要保障和必然要求。

自2006年以来,我国海洋能源开发利用进入前所未有的机遇期,海洋能源发展被纳入《可再生能源法》《可再生能源发展第十三个五年规划》和《能源生产和消费革命战略(2016—2030)》等多个重大国家计划。2022年最新出台的国家《“十四五”可再生能源发展规划》从总体部署与关键任务等不同维度统筹规划发展进程,明确要“稳妥推进海洋能示范化开发”,始终坚持“引进来”和“走出去”相结合的技术创新发展战略,乘势大力推动海洋能开发,争取在海洋能开发利用领域有突破性进展,走在世界前列。党的二十大报告提出,要立足我国能源资源禀赋,坚持先立后破,深入推进能源革命,加快规划建设新型能源体系,坚定不移推动能源绿色低碳发展,积极稳妥推进碳达峰碳中和。

自“双碳”目标实施以来,海洋可再生能源的开发利用进程逐渐加快。大力发展海洋能不仅可为我国带来生态环境上的改变,对于推动经济发展也有很大的潜力,海洋可再生能源产业发展可提供大量的就业岗位。随着海洋可再生能源产业化加快,其创造的经济效益也在不断增加,应充分利用海洋能资源优势和产业基础,抢抓“一带一路”和“双碳”目标机遇,加快海洋能利用开发的相关研究,积极推进试验性项目,加快发展海洋可再生能源产业,并使之成为我国海洋经济的重要支柱。

我国发展海洋能还面临四个难题

与巨大的海洋能储量形成鲜明对比的是目前我国海洋能发电才刚起步。目前,我国海洋能源发展主要面临四方面问题:

首先,在理论技术层面,我国海洋能源基础研究相对薄弱,对能量捕获与转换机理、设备的抗腐蚀与疲劳机理等研究亟待加强。虽然潮汐能技术水平居世界前列,但万千瓦级潮汐电站的建设尚未实现。潮流能和温差能技术分别处于比例样机的海试和实验室验证阶段。盐差能则处于探索性研究阶段,距产品市场化应用尚有很大差距。多数发电装置在寿命、转换效率、稳定性和成本上落后于国际先进水平。

其次,在政策指引层面,多数海洋能研发项目设备制造投入巨大且缺乏稳定持续的资金,导致发电成本相对过高。国家目前尚未在上网电价、电价补贴等方面出台相关扶持政策和强有力的整体战略规划。大多数地方政府对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发展计划以及相关项目的海洋和土地使用等配套政策。缺乏激励政策和中长期规划目标,企业吸引力不足,难以实现海洋能开发利用的商业化运行。缺乏统一、协调的海洋新能源应用发展的管理机制,海洋环境保护形势和生态建设的任务依然较为严峻。

再次,在产业层面,由于海洋能资源不稳定、能量密度较低且具有多风险性,我国海洋能技术大多停留在科研院所和高校,示范工程的安装规模较小,应用效果不及预期,还处于产业发展的萌芽阶段,投入巨大且建成后维护管理困难,主要依靠政府财政引导,相关的配套技术和产业发展环境尚不成熟。另外,我国还没有针对海洋可再生能源发电设备的试验标准、技术标准和成熟的产品检测体系,这也成为制约我国海洋能产业规模化发展的一个瓶颈。

最后,在平台及能力建设层面,建立国家海洋可再生能源海上试验场等综合试验平台,可以提供统一的试验和认证服务,积累经营管理经验。我国在公共研发服务平台与示范区建设方面经验较少,相比于欧洲海洋能中心(EMEC)等国际先进公共测试场,相关工作亟待加强。现有的从事海洋能源领域的科技研发力量分散,尚未形成合力。人才缺口较大,在推动海洋可再生能源装备从“能发电”向“稳定发电”转变上力度不够。

六角度发力推动开发利用

目前,我国海洋能源开发利用正处于工业化、规模化发展的关键时期。基于当前我国海洋能发展情况,提出以下六点建议:

一要优化顶层设计。以党的二十大精神为指引,立足海洋能开发利用的全产业链,加快制定《海洋能发展“十四五“规划》的相关配套政策。科学制定符合我国国情的海洋能产业中长期发展路线图。明确我国海洋能产业在装机规模、技术创新、就业指标、生产总值、政策革新、电力消纳保障等方面的宏观战略目标、阶段发展进程与具体实施方案。完善海洋能用海用地优惠政策和审批政策,建立并形成绿色、低碳、循环可持续发展的经济体系。

二要加大政策保障。加大对海洋能基础理论研究、海试效果较好的海洋能装置等方面的持续性资金支持力度。拓宽产业融资渠道,准许凭借股权、债务等形式获得资本,探索商业性金融、股权融资等手段,积极引导、鼓励民间资本进入,逐步建立稳定持续的多元化资金投入机制。设立“海洋能源利用与转化基金”,加强海洋能研究与应用的资金保障。细化落实产业激励政策,加快制定海洋能上网电价激励政策。

三要重视基础研究。加强研发与技术人员培育,充分调动科研院所、高校与骨干企业的科研力量,重点突破提高多种海洋能综合利用的能量转换效率、装备稳定性、系泊避险技术、防腐防污技术、收放运维技术和多能互补技术等关键技术,超前部署重点领域前沿性、颠覆性技术攻关,构建面向未来的战略性技术储备优势。加强高效转换的基础理论与室内、海上先进测试技术的全面支撑,充分利用海上综合试验场的条件,引领国家在本领域的原始创新与技术创新。构建国际先进的多元化多层次海洋新能源开发科技创新平台,加速推进产学研合作项目,切实推动海洋能重大技术研发、重大装备制造和规模化水平。

四要强化示范应用。加强海洋能国家重点实验室和海上试验场等平台建设,加速威海、舟山、万山和南海海上试验场的建设,为我国波浪能、潮流能发电装置的研发定型、海洋科学研究和相关标准体系建设提供重要公共平台,为海洋能产业化发展奠定技术和标准化基础。加强海洋能资源高效利用技术装备开发和工程示范,促进海洋清洁能源多元化开发与应用,通过产研结合的方式,适时扩大各类海洋能示范工程规模,加快推进我国海洋能发电技术达到规模化、商业化应用水平。

五要深化国际合作。充分利用我国能源技术和产业优势,加强与发达国家的技术研发、转让和能力建设等合作,加速推动我国海洋能技术和产业实现跨越式发展。抓住“一带一路”机遇,依靠双多边合作机制和平台,推动沿线国家海洋能源技术和装备推广。积极参与世界海洋能合作平台和发展计划,逐步提高我国在国际可再生能源署、国际能源署海洋能系统技术合作计划等国际组织中的影响力。

六要拓展应用领域。积极拓展海水淡化和制冷、海水制氢、深海远洋开发、海岛开发、海上能源供应、海上国防建设等多个领域的应用。通过建设多能互补的海洋能源和海洋能源陆上传输网络,促进清洁海洋能成为偏远岛屿和深远海洋活动的能源保障。拓展海洋能应用新场景,除为海岛及其通讯、海洋监测等提供电力外,还应与海水养殖、海水淡化、海洋采矿等场景相结合,以实现海洋能技术和产业不断相互促进。做到按需定制,解决海上设备能源供给问题,形成海洋能应用新技术、新业态和新场景。