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海南百川:世界海洋能开发“扬帆”

时间:2022-05-21 16:25:02 浏览次数:

“海洋,是人类生活的真正基础。生命本身,起源于海洋。”

这是联合国官网上对海洋所作出的描述,当然,海洋也早已从原先人类观念中浩瀚神秘的角色向可开发、可利用的角色转换。

国际能源署海洋能源系统实施协议主席何塞·路易斯·比利亚表示,“全球海洋能源现在处于小规模的预商业化示范阶段,相对于其他传统能源来说,大规模的商业化开发利用目前还难以实现。但全球海洋能储量巨大,其商业化前景非常可观。”

国际海洋能征程

何塞·路易斯·比利亚所指的“海洋能”是指海洋可再生能源,其中包括海洋中所蕴藏的潮汐能、潮流能(海流能)、波浪能、温差能、盐差能等。此外,广义的海洋能还包括海上的风能、海洋表面的太阳能等。

提及海洋能的开发利用,就不得不提当前全球环境日益恶化的现状以及迫在眉睫的全球能源危机。事实上,自19世纪末20世纪初,世界进入石化能源阶段。到上世纪70年代中期,石化能源日趋枯竭,能源供应安全遭受挑战,再至上世纪90年代初期,人口容量开始快速膨胀,各国经济迅猛发展,电力需求呈现几何倍数递增,继而进一步带来了石化能源加速消耗的局面,也由此影响着环境安全,环境污染和破坏情况层出不穷。

国家海洋局海洋可再生能源开发利用管理中心办公室主任王海峰在与本刊记者交流的过程中,也不时流露出对当前环境污染和破坏的痛心,“环境破坏一旦发生,就很难恢复。”他强调。也正如此,对具有总蕴藏量大、可永续利用、绿色清洁等特点的海洋能开发利用日益成为国际社会关注的焦点。统计数据显示,全球海洋能理论储量为766亿千瓦(不包括海洋风能和海洋表面的太阳能以及海洋生物质能)。

王海峰告诉本刊记者,“日前,国际社会基本都已经认识到海洋可再生能源发展的重要性,并且作为高科技前沿技术,海洋能的开发利用必定是国际竞争的重中之重。”正如他所言,近年来诸多国家都高度重视海洋能在未来能源领域的战略地位,不仅发布了海洋能战略计划,还制定了海洋能发展路线图,通过引导私有资本投入海洋能领域,推动海洋能技术研发。

据公开资料显示,目前,英国无论从发展海洋能的政策支持,还是从实验和示范,都走在了世界前列。包括近年来,英国政府正在积极推动其成为世界上第一个利用海洋能大量发电的国家,并在奥克尼郡的欧洲海洋能源中心建立了一个波浪和潮汐测试中心,用于测试发电装置的性能。

此外,美国、法国、加拿大等国家的海洋能发展也在“你追我赶”,如美国在温差能开发利用技术方面领先于其他国家,2008年该国能源部还宣布增拨专款用于开发潮汐能、海流能和波浪能技术。法国电力公司则在此前宣布在法国西北部的布列塔尼海岸线之外计划建立一个海水涡轮发电系统。

而亚洲国家如日本、中国、韩国也都“埋头苦干”积极加大研发投入,如日本成立了海洋能转换委员会,在海洋能发电系统和换热器技术上取得了成绩。当前,世界上有多座潮汐电站在商业运行,其中装机规模最大的韩国始华湖潮汐电站已于2011年正式发电,装机容量达25.4万千瓦。中国的江厦潮汐能电站则运行30多年,也非常成熟。与此同时,其他如意大利、俄罗斯、印度等国家也都在海洋能的开发利用上开展着大量的工作。

“远航”中的困境

如上文所示,各个国家都在海洋能的开发利用上卯足了劲,并积极行动着,同时也正因为海洋能的开发利用涉及到的是高、精、尖技术,所以各国在发展过程中都不可避免会面临一些困境和难题。

“相比陆地环境,海洋环境下的能源开发利用,无论是工程还是装备,技术难度都很大,这是目前海洋能发展所面临的主要挑战。”在公开场合中,何塞·路易斯·比利亚对海洋能发展所面临的困境如是坦言。

对此,王海峰也表示,海洋能除了取之不尽、用之不竭、不污染环境、不消耗燃料等优点外,海洋可再生能源的开发利用瓶颈主要集中在技术不成熟,能量稳定性、可靠性较差等方面。另外,还有经济效益差,成本高等也成为阻碍海洋能大规模商业化的难点。当然,海洋能源在空间上的不可移动性,也造成海洋自然能量的获取只可在水介质及沿岸的立体空间内进行。

众所周知,作为海洋能开发利用的“排头兵”——潮汐能的开发利用被公认为技术成熟度较高。但是,由于传统的潮汐能开发利用主要采用拦坝式发展,所以面临着会与海湾养殖、港口建设、旅游开发争抢资源的尴尬,同时在一定程度上也影响着周边环境。“在发展潮汐能时,特别要注意有所取舍。”王海峰强调。

从现行的运行结果来看,世界上较大的潮汐能电站运行都较为正常,虽然一定程度证明了潮汐发电技术的可行性,但与此同时,另一组数据也说明了为何从20世纪80年代至今30年间几乎没有新的潮汐电站在建:数据显示,法国朗斯潮汐电站总的基建费用为5.7亿法郎(约1亿美元),若以1973年的实际发电量作为基准计算,每度电的成本大概是常规水力发电的2.5倍。中国的江厦潮汐能电站2013年照成本核算,电价为2.58元/度,与光伏和风电相比竞争优势明显较弱。

另一支活跃的“脉络”是对波浪能的研究和开发。统计数据推算,地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。据悉,目前海上的导航浮标和灯塔已用上了波浪发电机发出的电来照明。而来自数年前的一项不完全统计显示,已有28个国家(地区)对波浪能展开研究和开发,建设大小波力电站上千座(台),总装机容量超过80万千瓦,其建站数和发电功率分别以每年2.5%和10%的速度上升。

“波浪能开发利用日趋多样化,但稳定性较差,要靠维护来提高可靠性。”王海峰指出。此前,有进行波浪能开发的项目组也对此表示,“波浪能发电装置比例样机投放后,确实出现过遇大台风后受损的情况。”与此同时,波浪大小不稳定,如何保持输送的稳定性、提高发电效率就成为需要解决的关键问题。

实际上,大约在17年前,美国俄勒冈州就开始了波浪能的开发利用,由于技术等条件限制,波浪能的发展计划并未顺利进行。虽然2006-2012年的6年时间里,俄勒冈波浪能信托公司在波浪能科学研究和补助方面投入了1,000万美元,但是同样在成本问题上,受到了来自葡萄牙里斯本技术大学教授、非营利组织“波浪能中心”主任安东尼奥·萨尔门托(António Sarmento)的严肃表态,“波浪能的开发成本非常昂贵,投资者希望看到全球范围的发展潜力。”言下之意,波浪能发电项目的成功与否关系到大批私人投资的流向。

此外,温差能、盐差能技术则尚处于技术研发阶段。“现在温差能的技术不是很成熟,转换效率相对较低,国际上对此开发的国家不是很多。”王海峰透露。而根据各个国家的实际发展情况,在温差能的研发方面也仅有美国、日本、印度等一些国家有所开展。“盐差能目前的开发可操作性略弱,丹麦有一定研究,但尚未到实际应用阶段。”他表示。

走出困局,“海阔”可为

尽管如海明威名著《老人与海》中所描述的,人类在征战海洋的路途中并非一帆风顺,但在与自然的和谐相处以及可持续发展中,海洋所展现出的广阔前景,还是激励着更多国家在开发利用海洋能的困局面前不断开拓和探索。

为了解决技术上的难题,诸多国家不仅增加了投资力度,还积极制定鼓励开发新能源的法律法规,以及制定海洋能开发的长期计划,并通过设立政府或民间机构管理协调和促进海洋能的发展利用。与此同时,包括国际能源署海洋能源系统实施协议(IEA OES-IA)也由最初的英国、丹麦、葡萄牙发起国参与,逐渐扩大至包括中国、美国、加拿大、德国、西班牙、日本、澳大利亚、墨西哥等在内的19个成员国。该协议通过增强海洋能领域的国际性合作与信息交流,通过促进海洋能的研究、开发及示范,逐步引导海洋能技术向可持续、高效、可靠、低成本及环境友好的商业化应用方向发展。

此外,我们也看到,以大型潮汐能电站的兴建为例,包括英国、俄国、中国、加拿大等在前期资源环境的调查、规划、设计论证方面都采取足够重视的态度。“国家海洋局一项强调要加强对海洋的保护,要求充分论证利益相关者之间的关系,慎重考量,统筹兼顾。”王海峰也表示。而一般前期论证都要求全面细致深入,包括对保护生态环境要有利、技术方案要最优以及可靠、经济是否有利等。

与此同时,值得关注的还有电站除了基础的电站运营外,还延伸出的其他建设效益,推动多元化产业发展,以弥补前期投入成本高昂以及后续商业化拓展的问题。以中国江厦潮汐能电站为例,数据显示该电站建成后为当地围垦5,600亩农田,可耕地4,700亩,围垦土地种植水稻、棉花或建果园种植柑橘的年收入超过1,000万元,其库区水产养殖年产值在1,500万元以上。

“未来,对于海洋能的开发会更日趋成熟,而以资源为先导,因地制宜发展,积极鼓励自主创新,加强对市场的培育都将成为重点”,王海峰向记者强调。同样,2012年召开的第三届国际海洋能大会也明确提出与近海石油、自然气和风能等工业进行合作并加强自身的电网建设也将是海洋能行业发展的重点。

毕竟,正如何塞·路易斯·比利亚所言,“海洋能源的开发是一个长期的过程。”在陆地资源日趋紧缺的当下,开发海洋资源不仅可为经济发展提供巨大的动力,也为国际竞争提供充足的后劲,世界性海洋能开发热潮正在蓬勃兴起。

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