|
) P% o" I J# W+ A3 C
摘 要：中国海洋能可开发能量巨大，主要分布在浙江以南省份邻近海域与南海。但海洋能资源存在经济效益差、技术要求高与环境要求高等的缺点。本文主要介绍我国海洋能中海洋风能、潮流能、波浪能、盐差能、海岛能、海洋热能等海洋能资源开发现状与我国海洋能资源开发存在的问题。
( W. i5 R. P/ Y. k( V 关键词：海洋能、海洋风能、潮流能、波浪能、盐差能、海岛能、海洋热能、环境评价
; r, c j4 n" L0 ]- l$ S 海洋能是指依附在海水中的可再生能源，这些能量有在海水中的波浪能、潮汐能、温差能、盐差能等，以及在海表面的太阳能、风能等，以及依附在地域上的海岛能、海岸带能等。同时，这些能源也是可再生能源，因此得到较大关注。
) {$ j) M* G% v# i, s; R& F 我国海洋能资源开发现状
c9 n8 j4 F8 A* R& ^ 海洋风能/ E1 N+ }$ q! @0 I
我国海岸线长约一万八千多千米，岛屿六千多个，相对于陆地，我国近海风能资源更为丰富。根据中国气象局近期对我国风能资源的详查和评价结果，我国近海100米高度层5～25米水深区风能资源技术开发量约为2 亿千瓦，5～50米水深区约为5亿千瓦。[1] ) j) `4 u1 ^- n- O4 J6 ]
台湾海峡是中国近海风能资源最丰富的地区。海峡以南的广东、广西、海南近海风能资源亦较好。从福建省往北，近海风能资源逐渐减小，到渤海湾又有所增强。不过，福建、浙江南部、广东和广西近海风能资源丰富的原因与台风等热带气旋活动有关，开发时需要考虑灾害天气的影响。 ; p" V& c- J$ Q* w" ~
截止截至2021年底，全国海上风电累计装机2639万千瓦。占世界海上风电46%装机容量，位居世界第一。“十四五”时期，我国海上风电累计装机有望达到6000万千瓦以上，年发电量相当于5400万吨标准煤，相应减少碳排放超过1.4亿吨，2030年前累计装机将达到1.2亿千瓦以上，2035年以前的风电技术可开发量达5亿千瓦以上。 # n0 |6 W+ v# X( K7 i1 \
潮流能
P$ ?0 V A, F. T* `( ~+ v0 O 经调查和估算，我国海洋潮流能主要分布在沿海92个水道，可开发的装机容量为183万千瓦，年发电量约270亿千瓦时。我国对潮流能的开发从上世纪80年代就开始了，与浙江舟山设立了我国第一批潮流能发电机。[2] 2 u# i* P* \, _8 ~
2022年2月底我国与浙江舟山秀山岛海域安装了1.6兆瓦潮流能发电机组“奋进号”，居世界第一位。这也是亚洲首个，世界第三个兆瓦级潮流能发电机。 ! A" {$ r7 D+ s* \! ?' w! a; X. ]
波浪能% X! s: `/ {- b8 v4 X
经调查和估算，我国沿海波浪能总蕴藏量为0.23×108k W，主要分布在广东、福建、浙江、海南和台湾附近海域。近年来, 100 k W鹰式波浪能发电装置“万山号” (图3) 海试期间累计发电量超过3万度, 技术指标和成本与世界最先进的丹麦Wave Star设备相当, 转换效率已实现国际领先。
( M0 `! W! m! b: U9 U9 X% C1 r8 r! x 盐差能
4 K! e- P: d) K 据估算，我国沿海盐差能资源蕴藏量约为，理论功率约为其中，长江口及以南大江河口沿海的资源量占全国总量的92.5%。 $ H# q) D: y/ j2 D
无论是我国还是全球上，盐差发电的研究都还处于不成熟的规模较小的实验室研究阶段。 8 k. q5 L2 |0 s
海岛能
* X5 T7 H' ~$ M; J$ S+ j 据统计，我国超过500平米的无居民海岛有6000多个，主要分布于浙江、福建和广东三省，浙江省有2836个，占总数的42.37%，福建省有1419个，占总数的21.2%，广东省有796个，占总数的11.89%。无居民海岛分布总体上呈现南方多、北方少，近岸多、远岸少的特点。[7]但是在2011-2016年我国只有17个无居民海岛得到开发。而在海岛上，拥有大量的风能、太阳能、以及其他海洋能资源待利用开发，而海岛本身就是一个建设海洋能资源的有利地点。 # z; o% f/ ^9 t9 K8 d
我国在海岛能开发上也有一些进步，2022年四月份，由国网福建综合能源服务有限公司建设的宁德霞浦西洋岛“风光储”微电网示范项目并网运行。 % a: g# F, o M& O/ d
海洋热能1 T; a! @. z0 o7 ?. |
中国海洋热能资源丰富，按海水垂直温差大于18℃的区域估计，可开发的面积约，可利用的热能资源量约，主要分布在南海中部海域。[4]
3 q2 k5 _- J8 {/ a7 ` 中国海洋热能资源开发研究起步较晚，上世纪80年代就我国就开始了海洋热能技术研究，但直至2012年，自然资源部第一海洋研究所才建成我国首座海洋热能发电实验装置，而由于其利用的是电厂温排水温度，在实际归属方面仍然存在争议。
- w+ P9 U8 b3 ~% E! ~) a 但在技术上，我国热力循环技术处于国际先进水平，而热力循环技术正是海洋热能资源开发的关键技术，目前发展较好。
; u6 {* N. [$ K2 S3 e; Y0 w; d' a 国内外主要海洋热能发电装置如下表1所示，可以看出我国海洋热能发电装置装机容量较小且单一，仍处于实验室阶段，未来可期。
6 y$ i! [( W" ?0 ^ ; l, Z$ |& J8 O
% a, ?. ^6 {* I1 W8 H) { 0 a/ Z/ x$ z+ ^
电站 5 j* g& F# Y; N: i
建成年份 + k3 h f, ]0 g% L' u" @
额定功率 9 V- {8 O- `+ }& [! L% V
美国夏威夷海洋热能电站1 ) k" P8 E, n) n
1992 # i5 X0 Z' R% c$ L r! m
255kW ) H2 ]5 C9 k" {( g1 \
美国夏威夷海洋热能电站2 1 t3 C* i6 P3 ?/ _ F
1979
- K5 ~5 B0 w2 u, T 53kW ! J* G$ `* \0 V
日本德岛海洋热能电站
6 D6 A3 y+ r5 s 1982
* L( e1 K; F1 T* Y4 t! U" M* b 50kW 4 d# y, M( K k0 ]0 }
日本瑙鲁海洋热能电站 * n: E; d+ ^) a- k9 F$ i
1981 9 b) S9 ]. a9 _2 q t
120 kW
& g. U2 ?) F4 `6 i% ~6 ]$ V 日本冲绳海洋热能示范电站 " U: v- }4 d6 J& X/ v
2013 2 Z& J# U* ]# H$ m& S9 }
50 kW 2 g( K! U/ g5 `2 W' U
韩国海洋热能电站 , W2 w8 i) V4 x# `$ ^% b
2019 ; l _ k. _* Y$ R
1000 kW 4 ~3 H8 i3 _% v4 |6 y
中国海洋热能发电装置
1 B t: z* f+ Z: a( W 2012
- @( D: s0 O; `" y- t/ Q3 W 15 kW
" r; V* G9 o2 Y. W+ m
2 K! ^1 w8 e4 A t _
) ^0 j9 L h8 d p
& y h0 [0 j: j2 a d5 l 表1 世界范围内海洋热能电站情况
- X0 p1 p+ [3 v: }# s9 H 我国海洋能资源开发存在的问题! G$ T" D) G7 F! w
缺乏鼓励政策与产业引导% s. _+ F! h! M
我国也一直在关注着海洋能源的发展，从上世纪80年代投产的第一批潮流能发电站到海上丝绸之路的提出，我国陆续出台许多政策鼓励海洋能发展，2006年颁布的《可再生能源法》明确将海洋可再生能源纳入可再生能源范畴。《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》《可再生能源中长期发展规划》《国家“十二五”海洋科学和技术发展规划纲要》《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《可再生能源发展“十三五”规划》《海洋可再生能源发展纲要 (2013—2016年) 》《海洋可再生能源发展“十三五”规划》均明确提出了大力发展海洋可再生能源。标志着中国海洋可再生能源开发利用进入快速发展的机遇期。[5]
# M2 O/ O! C" ^ 国际上许多国家通过出台激励政策和加大支持力度, 促进海洋可再生能源开发利用的产业化进程。而中国在上网电价、电价补贴以及税务减免、投资补助及贷款贴息等财政优惠措施或指导意见方面尚有欠缺。对企业的吸引力不足, 缺乏企业的参与, 很难实现海洋可再生能源开发利用的产业化。同时, 作为一项全新的工作, 地方政府尚未制定地方海洋可再生能源发展规划, 相关海洋可再生能源项目用海、用地等配套政策还没有建立, 主动发挥作用还不够。
5 W: L7 e6 B+ v, g2 r. w4 u 开发难度高、开发力量不足5 Z/ S% o$ Q2 i9 i! s! X
海水是一种具有腐蚀性的液体，任何在海洋中长时间工作的设备都有待解决海水盐分腐蚀设备以及设备外壳密封性的问题。
( p0 C8 H4 X5 p& A 海洋能输出很不稳定。由于产生于天气，风和海浪本质上具有随机性、季节性，而且服从一定的年际变化特征。潮汐具有周期性循环往复的特点，并受到多个振荡因素的影响，包括半日、全日和大小潮，这都是由地球与太阳和月亮的相对位置引起的。时间尺度从几个小时到几年不等。
; R, J/ d& A. [( l$ p 在设备运行寿命内产生的电量能成功回收甚至超过开发成本也是一个很重要的目标，降低开发成本，提高发电效率是目前海洋能资源开发所面对的火热课题。下表2是我国各个发电模式下每度电的成本值。可以看出，海洋能资源发电成本仍然较高，需要国家补贴。
* X' j4 `3 D+ B& \4 R* p ' @4 N; c) a. _* ~5 D5 C4 C
_2 A1 ^. X. Z7 n
- k1 q: l1 m6 W 发电模式 : S3 a9 R" K2 ^& r- n: P: E
火电
: U! E! j. D" H$ V; g 水电 3 a. L$ b% ~) G4 M- @4 D
核电 4 i, J* u# }3 c& f6 }+ C! G' E& @/ }
陆上风电 + F F5 J) L3 G7 b5 P
海上风电
# S/ g5 ^$ @3 N7 s 核电
+ i0 l {0 s$ E! Y. l5 }% h7 t/ y 电价元/度
5 V# G5 p4 |$ W' z3 _( q 0.3
& v }& R5 \# Q 0.2
" f$ n8 Y' b6 o/ {; Q* ~9 ? 0.3
+ Q' B1 Q$ i3 b! A 0.48 - w9 X* D6 x' j! g
0.80 . X/ W5 h. r" g1 N. `2 d$ V" J% }
2.86
& x* m2 T: q- k G1 u$ X( B- Q$ g( A
- M, [4 {6 j ] J q* q9 G3 \
' D- c# P6 v" P; Z0 D( p+ {7 v
表2 我国发电模式对应电价情况
: Y% i% B* p3 O) H 而对应高额的开发难度，开发力量从来是不足的。这一点在世界范围内都是如此。国家对海洋能资源开发投入不足，而高校与科研院所对此热情稍显不足。
+ m$ y9 P7 T' X' K 环境监管、治理困难
" H. `! P8 c# C. U 对于海洋能资源开发设备所带来的长期的环境影响还没有得到足够的研究，并且由于海洋的特殊性质，进行此类研究也是较为困难的。海洋能资源对能否改变海底地形地貌、对当地生态系统是提供礁石促进生态系统壮大还是吸引外来生物入侵，废弃海洋能资源开发设备是否是污染物等，此类都缺乏一个明确的研究与定义。 , S( s* _3 |5 o9 X% L$ R& P
而且，对于一个产生大量电力的大工业设施，如果一旦产生污染，其治理也是十分令人头疼的。 ) L5 ?% l$ r" g0 U" C4 E
总结; a- _4 d* n3 {# N. w$ [
海洋蕴藏着巨大的能量，研究开采海洋能的新技术是非常值得的。它可以为我们提供源源不断的能源，保证能源安全，减少因燃烧化石燃料引起的碳排放。我国也正在逐步快速的开发海洋能资源。我们面临的挑战之一就是如何可持续性地、可靠地、经济有效地开采海洋能资源，以实现利用海洋能资源为整个城市供应能源。 ) M9 S0 h1 }$ M
参考文献： 周子勋,张一鸣.乘“风”而上 发展海上风电是大势所趋[N].中国经济时报,2023-04-13(004)李晓超,乔超亚,王晓丽等.中国潮汐能概述[J].河南水利与南水北调,2021,50(10):81-83.Alistair G.L.Borthwick.海洋可再生能源的前景[J].Engineering,2016,2(01):148-168.海洋能资源[J].能源与节能,2020,(03):91.刘媛，郭振.能源转型不可忽视海洋能开发.2022,12,9国内外海洋温差能发电技术最新进展及发展建议.河北省自然资源厅徐伟：我国无居民海岛开发的现状和出路$ J+ Q ]7 ~5 L8 |/ x
3 K$ _" H& X; O& ]
* z; m4 O( N% E
| 
