為緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染問題，可再生清潔能源的開發(fā)利用變得尤為重要。以潮汐能、海流能、波浪能等為代表的海洋能源取之不盡、用之不竭，且是可再生的清潔能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可再生能源中的海洋能約占世界能源總量的70%以上。
但是，我們開發(fā)利用的海洋能卻微乎其微。截至目前，全球已有70多家公司開發(fā)出了各種技術(shù)來利用海洋潮汐或海浪能發(fā)電，然而大多數(shù)從未超越試點(diǎn)階段邁入全面商業(yè)化。國際能源署(IEA)數(shù)據(jù)顯示，2018年僅僅利用了1.2TWh的全球海洋能源，僅占全球一次能源消費(fèi)(約170000TWh)的很小一部分。
開發(fā)利用潮汐或波浪等海洋能面臨著巨大挑戰(zhàn)，第一是過高的建設(shè)成本。在可再生能源領(lǐng)域，潮汐發(fā)電項(xiàng)目資金投入較高。早在1966年，法國拉蘭斯電站花費(fèi)了6.2億瑞士法郎(扣除通貨膨脹因素，現(xiàn)在也已超過10億美元);韓國華湖潮汐電站則花費(fèi)了5.6億美元;擬議中的英國斯旺西灣潮汐瀉湖項(xiàng)目為13億英鎊(合16.7億美元)。
相比之下，羅斯科風(fēng)電場的發(fā)電量為781MW，成本約為10億美元，成本效益是韓國華湖潮汐電站的1.7倍。與其他可再生能源系統(tǒng)相比，海洋發(fā)電項(xiàng)目的初始建設(shè)成本可能讓那些經(jīng)濟(jì)并不富裕的國家望而卻步。
第二大挑戰(zhàn)，是缺乏足夠的領(lǐng)域研究。以海洋動(dòng)力科技公司為例，這家公司自1984年成立以來，已經(jīng)背負(fù)了超過2億美元的債務(wù)。這家公司之所以失敗，主要是在研發(fā)方面投入的資金太少(每季度的研發(fā)費(fèi)用約為130萬美元)，這讓許多潮汐能技術(shù)根本無法在工業(yè)規(guī)模上部署。這也讓我們清醒地認(rèn)識到：將一個(gè)可行的科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為可盈利的商業(yè)應(yīng)用無疑是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
潮汐發(fā)電是以因潮汐引致的海洋水位升降發(fā)電。全球適合潮汐發(fā)電的地方并不多，蘇格蘭的島嶼群有著相對容易開發(fā)的海洋潮流。現(xiàn)在，蘇格蘭擁有世界上最大的水下渦輪陣列，其潮汐發(fā)電建設(shè)速度甚至超出了預(yù)期。目前，世界上最大的潮汐發(fā)電項(xiàng)目MeyGen，在蘇格蘭北部彭特蘭灣建造，裝機(jī)容量398MW，預(yù)計(jì)2021年竣工。
其他發(fā)展海洋發(fā)電技術(shù)的主要國家還有加拿大和英國，它們是世界上潮汐資源最豐富的國家。加拿大在大西洋沿岸有許多潮汐能計(jì)劃(主要是在新斯科舍省)，許多公司也正在那里測試各種原型;英國目前已有20多個(gè)項(xiàng)目在籌備中，其中一些還處于研發(fā)階段，但有許多項(xiàng)目正在進(jìn)行大規(guī)模部署。
此外，中國通過提供3倍于化石燃料價(jià)格的上網(wǎng)電價(jià)來鼓勵(lì)發(fā)展潮汐能。足夠高的激勵(lì)，以至于已經(jīng)有發(fā)電企業(yè)向主電網(wǎng)輸送海洋電力，并獲得了贏利。
隨著海洋能源技術(shù)的日新月異、節(jié)能減排戰(zhàn)略的推進(jìn)及政府政策的鼓勵(lì)，一些專家認(rèn)為藍(lán)色能源革命的時(shí)代已經(jīng)到來。近日，國際海洋能源系統(tǒng)(ocean energy systems，OES)發(fā)布報(bào)告，傳達(dá)了全球?yàn)橥七M(jìn)海洋能源技術(shù)商業(yè)化所做的巨大努力。該報(bào)告指出，近10年來全球波浪和潮汐能快速發(fā)展。波浪和潮汐發(fā)電的累計(jì)裝機(jī)容量從2009年的不足5GWh激增至2019年的45GWh，許多其他波浪和潮汐流設(shè)備已部署在公海進(jìn)行測試。
根據(jù)相關(guān)咨詢公司的數(shù)據(jù)，2010～2018年全球部署了大約19MW的波浪能發(fā)電設(shè)備，大部分項(xiàng)目都在英國和西歐，其他設(shè)備則部署在中國、澳大利亞、新西蘭和美國。目前，在全球有十幾個(gè)波浪能發(fā)電試驗(yàn)中心：在蘇格蘭的奧克尼群島，歐洲海洋能源中心有13個(gè)波浪和潮汐裝置;澳大利亞西部和韓國濟(jì)州島的新項(xiàng)目正在建設(shè)中;在夏威夷的美國海軍中心，哥倫比亞電力技術(shù)公司、西北能源創(chuàng)新公司和奧西拉電力公司三家開發(fā)商預(yù)計(jì)也將從2021年開始測試波浪能發(fā)電設(shè)備。
作為促進(jìn)可再生能源可持續(xù)發(fā)展的組織，國際可再生能源機(jī)構(gòu)(IRENA)認(rèn)為海洋能比太陽能或風(fēng)能發(fā)電的潛力更大。由美國、中國、大多數(shù)歐盟國家和印度在內(nèi)的24名成員國組成的國際海洋能源系統(tǒng)(OES)認(rèn)為，海洋能源由于其巨大的潛力可能成為可再生能源的“圣杯”;OES一直在不間斷地進(jìn)行各種研究，以期在不久的將來實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的海洋能源部署。
國際可再生能源機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示，世界上800000公里的海岸線中，有2%的海岸線擁有超過30kW/m的波功率密度，根據(jù)40%的轉(zhuǎn)換效率，估計(jì)全球技術(shù)潛力約為500千兆瓦。換而言之，只要利用2%的海岸線，每年產(chǎn)生的海洋電力足以滿足世界16.4%的電力需求。英國和美國表示，海洋能源可以分別提供該國20%和15%的電力消耗。
在可再生能源中，海洋能發(fā)電更具價(jià)值優(yōu)勢：清潔緊湊，具有比太陽能和風(fēng)能更高的能量密度，這意味著即便是國土面積較小、卻擁有較長海岸線的國家，也可以利用潮汐能與國土面積大的國家進(jìn)行能源競爭;相較于太陽能或風(fēng)能發(fā)電的不可控性，海洋能發(fā)電的可預(yù)測性更強(qiáng);用于海洋能發(fā)電部署的設(shè)備(如潮汐攔河壩)是長壽命的混凝土結(jié)構(gòu)，其使用壽命是太陽能或風(fēng)力發(fā)電場的4倍。
目前，國際海洋能源系統(tǒng)(OES)正試圖通過各國之間的協(xié)同研發(fā)來推進(jìn)這一發(fā)展進(jìn)程。據(jù)了解，OES已經(jīng)確定了發(fā)展目標(biāo)，主要圍繞可承受性、可靠性、可操作性、可安裝性、標(biāo)準(zhǔn)化、資金可用性和能力建設(shè)等。在海洋能源成為主流可再生能源之前，這些都是需要解決的問題。
OES特別強(qiáng)調(diào)，需要大幅度降低海洋能源技術(shù)所需的成本，以便與其它低碳技術(shù)進(jìn)行競爭。歐洲的目標(biāo)是到2030年將潮汐能降低到0.10歐元/千瓦時(shí)，波浪能降低到0.15歐元/千瓦時(shí)。此外，如果傳統(tǒng)能源必須支付捕獲和儲存其產(chǎn)生的二氧化碳費(fèi)用，海洋能將更具競爭優(yōu)勢。
行業(yè)專家指出，隨著全球領(lǐng)先大國大力發(fā)展新能源，國際上對海洋可再生能源的發(fā)展支持將持續(xù)加大。世界上許多國家已經(jīng)修訂或設(shè)定了減排目標(biāo)，并提高可再生資源的發(fā)展規(guī)劃，未來海洋能源將迎來更美好的前景。
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