海島海洋能應用需求和發展建議探討

吳亞楠，吳國偉，武賀，汪小勇

(國家海洋技術中心 天津 300112)

海島海洋能應用需求和發展建議探討

吳亞楠，吳國偉，武賀，汪小勇

(國家海洋技術中心 天津 300112)

海島海洋能是海島地區綠色、清潔、低碳的海洋可再生能源，主要包括海島潮汐能、海島潮流能、海島波浪能、海島溫差能等，與海島風能、海島太陽能統稱為海島可再生能源?！逗Ｑ罂稍偕茉窗l展“十三五”規劃》明確提出“積極利用海島可再生能源”，為其開發利用指明了方向。我國海島海洋能資源儲量豐富，其開發利用有助于解決制約海島發展、海上裝備運行、深海資源開發等用電問題，對于調整海島能源結構、保護海島海洋生態環境也具有十分重要的戰略意義。文章總結了發展海洋能的重要意義，描述了我國海洋能產業的發展現狀，對海島海洋能開發利用成果進行了梳理，分析了海洋能在海島應用的需求及前景，從頂層設計、激勵政策、實施科技創新、開放共享等方面給出了促進海島海洋能產業化的發展建議。

海島海洋能；應用需求；發展建議；科技創新

海洋可再生能源(以下簡稱“海洋能”)是綠色、清潔、低碳的可再生能源，是指蘊藏在海洋中的可再生能源，包括潮汐能、波浪能、潮流能、溫差能和鹽差能等。隨著世界煤炭和油氣等化石能源供需矛盾的加劇和溫室氣體過量排放引起的全球變化，發展清潔能源，減少碳排放，成為全球發達國家和發展中國家的必然選擇。海洋能是可再生能源和清潔能源的重要組成部分，歐美等發達海洋國家非常重視開發利用海洋能，將其作為戰略性資源進行技術儲備[1]。我國海洋能資源儲量豐富，近年來，我國政府非常重視海洋能的開發利用，逐步加大在海洋能開發利用方面的投入，尤其是海洋能專項的實施極大地促進了我國海洋能技術水平的提升。

海島海洋能是海島地區綠色、清潔、低碳的海洋可再生能源，主要包括海島潮汐能、海島潮流能、海島波浪能和海島溫差能等，與海島風能、海島太陽能統稱為海島可再生能源。海島作為人類開發海洋的遠涉基地和前進支點，是第二海洋經濟區，在國土劃界和國防安全上也有特殊重要的地位。我國面積大于500 m2以上的海島(除港、澳、臺地區)有6 900個以上，總面積超過6 600 km2，其中有居民的489個，人口470多萬人。東海是我國島嶼最多的海域，其中舟山群島為我國第一大群島,還有洞頭群島和福建沿海島嶼；黃海有長山群島及獐子島等；渤海有廟島群島；南海有廣東沿海島嶼及東南西沙群島等。開發海島，對于建設海洋經濟強國具有重大意義。但能源供給一直是制約海島發展的關鍵問題[2]。海島海洋能作為海洋可再生能源的重要組成部分，具有分布式、可持續利用且對環境影響小的特點，十分適合在海島地區的應用和推廣，是優化海島能源供給方式、促進海島可持續發展的重要途徑。

1 發展海島海洋能的意義

我國海洋能資源豐富，島嶼眾多，具備規模化開發利用海島海洋能的條件。海洋強國、生態文明建設等國家戰略和“一帶一路”倡議的提出，為海洋能發展帶來了前所未有的歷史機遇?！秶窠洕蜕鐣l展第十三個五年規劃綱要》將發展可再生能源作為推動能源結構優化升級的重點。

1.1 發展海洋能是開發保護海島(礁)的重要選擇

我國擁有長達18 000 km余的大陸海岸線和14 000 km的島嶼海岸線，1萬多個大大小小的海島和島礁，沿海地區能源消耗大，海島缺電現象嚴重，通常情況下,邊遠海島的電力供應采用柴油發電形式。但柴油發電既消耗不可再生的傳統能源，又不環保，而海島周邊擁有天然的海洋能資源，有效開發海島海洋能資源，發展海洋能發電和海水淡化等綜合利用，可為海島提供充足、穩定的能源和淡水供給，建設宜居可守海島。更重要的是，海島有自身的特殊性，島上土地寸土寸金，而海洋能發電裝備位于海上，不占用珍貴的土地資源，因地制宜，海能海用，是開發保護海島(礁)的重要選擇。

1.2 發展海洋能是生態文明建設的時代要求

煤炭、石油、天然氣等大部分傳統能源是一次性非再生的，其利用過程往往伴隨著相當程度的污染，經濟社會發展面臨著巨大的環境壓力,隨著我國《能源發展戰略行動計劃(2014—2020年)》“節約、清潔、安全”戰略的實施，要求包括海洋能在內的可再生能源快速發展減少碳排放、減輕環境壓力。海島作為人們開發海洋、利用海洋的重要載體，在開發過程中更要吸收經濟發展的經驗教訓，避免先污染、后治理，努力建設海洋生態文明。按照國際上的一般標準折算，利用海洋能發電比用煤炭發電每度電約減排0.997 kg二氧化碳和0.03 kg二氧化硫。如果建設5萬kW海洋能電站，每年便可減排二氧化碳40萬t 余。我國近海海洋能資源可開發量達6億kW，粗略估計，每年可實現二氧化碳減排50億t余。

1.3發展海洋能是拓展藍色經濟空間的本質要求

我國正處于經濟結構深度轉型期，發展戰略性新興產業意義重大，海洋能產業作為典型的戰略性新興產業，涉及工程裝備設計、加工制造、海上安裝和運行維護等，具有產業鏈條長、帶動性強等特點，代表未來海洋產業發展方向。隨著我國海洋能技術的成熟與商業化，海洋能產業規模的不斷壯大，海島應用前景更加明朗，將有效地促進海洋裝備制造、特種材料、交通運輸、水產養殖、海洋防腐、海洋工程、電力配送、海水綜合利用、無碳制氫、燃料電池等一大批上下游產業和技術的發展，推動海島第二經濟區的積極發展。培育發展海洋能產業是增強我國經濟發展的重要方向，將對我國經濟社會發展起到全局帶動和重大引領作用。

2 海島海洋能應用需求

我國擁有1萬多個海島和島礁，絕大多數海島都面臨不同程度的電力短缺問題，生產及生活用電極為緊張。目前我國海島能源利用方式以大陸供給常規能源為主，主要包括海底電纜鋪設直接供電及柴油發電兩種方式。前者適用于距離大陸較近的海島，后者適用于具備一定條件，但因距離大陸較遠等因素無法通過電纜直接供電的海島。

2.1近岸海島供電現狀存在電力不足和安全隱患

以廣東省近岸海島為例，據統計71.7%的海島電力供應來自大陸，13.0%的海島依靠柴油發電，其余海島采用火力、太陽能、風力等其他方式發電。目前，近岸海島用電存在以下兩方面的困難：一是電力供應不足。二是用電存在安全隱患。多數有居民海島電路敷設不合理，亂搭亂接現象嚴重，加上臺風等自然災害侵襲，電線老化、破損嚴重，居民用電安全得不到保障。

2.2 深遠海島礁開發新能源電力需求迫切

目前由于深遠海島礁距離大陸較遠，通常難以鋪設海底電纜或加設海上輸電線，用電多以柴油發電為主，所使用的柴油從大陸由油船運輸至各島礁。柴油發電技術雖然成熟可靠，但缺點也非常明顯。①海上運輸柴油的附加成本非常高，導致每度電單價高，政府須投入大量補貼，才能降低到當地居民能夠接受的價格水平。②柴油發電會產生大量的空氣和海水污染，不利于海洋環境保護。③須在各海島建設大量存放燃油的油庫，占用了寶貴的海島陸地資源，且存在安全隱患。④石油資源為非可再生資源，無法作為一種長久的能源供應手段。以上種種表明，深遠海島礁對新型海洋能資源開發需求迫切。

2.3 海洋能為缺電海島提供電力來源

海島周邊豐富的海洋能資源及其他可再生能源資源為缺電海島電力穩定供應提供了最佳的選擇。隨著國家對海島可再生能源利用的重視，在全國海島保護規劃的實施指引以及海洋能專項資金項目、國家科技攻關計劃等國家科技計劃的大力支持下，多個海洋可再生能源示范工程啟動建設。廣東、福建、浙江、山東等地，先后開展了大管島、大萬山島、東澳島、嵊山島、齋堂島、岱山島和中央山島等多能互補示范電站工程和電網系統工程建設，為海島居民、海島旅游、航標燈塔等提供電力。一方面保障了人民生活基本穩定用電需求，另一方面降低了人民生活用電成本。通過示范工程逐步提高了可再生能源在海島能源消費中所占比例。例如，東澳島多能互補分布式智能微電網示范工程持續運行，使全島可再生能源發電比例全年達到60%以上，在海島旅游淡季基本不啟用柴油發電，且發電成本由原來2.8元/度降至2.0元/度，民用電價不再需政府補貼。長島間歇式可再生能源海島電網示范工程，實現島上可再生能源發電比例超過60%以上，形成風、光、波浪能發電等多種可再生能源、燃氣輪機等多種能源結構的新型電力交換系統。

3 我國海洋能開發利用現狀

在財政部的大力支持下，自2010年起中央財政安排海洋可再生能源資金，從海洋能示范工程、關鍵技術裝備產業化、新技術研究試驗以及公共支撐服務體系建設等方面重點予以支持，極大地推動了我國海洋能的發展，具備了開發利用海島海洋能的充分條件。以下從資源、技術、支撐服務體系、政策等方面介紹海洋能開發利用現狀。

3.1我國海洋能蘊藏量豐富，分布狀況基本摸清

海洋能資源量可用蘊藏量和技術可開發量兩種形式表示。海洋能的蘊藏量是指理論上地區每年擁有的可再生能源資源量(也稱理論裝機容量和理論年發電量)，技術可開發量是指在當前技術條件下可開發利用的可再生能源資源量(也稱技術裝機容量和年發電量)。根據國家海洋局實施的“我國近海海洋綜合調查與評價”專項(“908”專項)調查成果[3]，我國近岸海洋能(潮汐能、潮流能、波浪能、溫差能、鹽差能、海洋風能)資源儲量約為15.8×108kW，理論年發電量為13.84×1012kW·h；總技術可開發裝機容量為6.47×108kW，年發電量為3.94×1012kW·h。其中，潮汐能蘊藏量19 286萬kW，主要集中在浙江、福建海域；潮流能蘊藏量883萬kW，主要集中在浙江、山東海域；波浪能蘊藏量1 600萬kW，主要集中在廣東、海南、福建、浙江海域；溫差能36 713萬kW，主要集中在南海海域；鹽差能11 309萬kW，主要集中在上海、廣東、山東、福建、遼寧海域；海洋風能蘊藏量88 300萬kW，主要集中在江蘇、福建、山東、廣東、遼寧、浙江海域。我國近海海洋可再生能源蘊藏量和技術可開發量見表1。

表1 我國近海海洋可再生能源資源統計

統計范圍：潮汐能，① 近海10 m等深線以淺海域的蘊藏量；② 500 kW以上的171個潛在站址的技術可開發量。潮流能，我國近海主要水道的潮流能資源蘊藏量和技術可開發量。波浪能，我國近海離岸20 km一帶的波浪能資源蘊藏量和技術可開發量。海洋風能，我國近海50 m等深線以淺海域10 m高度風能蘊藏量和技術可開發量。溫差能，南海表層與深層海水溫差不低于18℃水體蘊藏的溫差能。鹽差能，我國主要河口鹽差能資源蘊藏量和技術可開發量。不包括臺灣省。

我國海島潮流能資源豐富，區域多位于海島之間的水道中，如舟山群島所隔開的諸水道，占到我國潮流能資源總量的一半以上，此外，渤海海峽的廟島群島海域、長山群島海域等海島周邊同樣蘊藏著豐富的潮流能、波浪能等海洋可再生資源。

3.2我國海洋能技術水平顯著提升，部分達到國際先進水平

近年來，部分海洋能發電裝置走出實驗室，開始在海上進行可靠性驗證，逐步向裝備化發展，具備在海島地區應用及推廣的能力，甚至接近國際先進水平，具有一定的國際競爭力[4]。目前，潮汐能發電技術基本成熟，基本實現了商業化運行，我國裝機規模最大的是已運行30多年的江廈潮汐試驗電站，總裝機容量4.1 MW，海洋風能進入了規模開發階段，潮流能、波浪能處于試驗樣機和工程樣機示范應用階段，溫差能處于原理樣機研發階段。舉例來說，由中國科學院廣州能源所研制的100 kW鷹式波浪能發電裝置，是針對我國海洋能資源的特點設計研發的新型波浪能發電裝置，從鷹式波浪能發電裝置在廣東萬山島海域的海試結果來看，該發電裝置在相對較低的研發成本情況下，多項關鍵性指標已達到或接近國際上較為成熟的波浪能技術——丹麥的“Wave Star”波浪能發電裝置，具有在海島等缺電地區應用推廣的前景。在潮流能技術開發方面，浙江大學研制了60 kW半直驅水平軸潮流發電系統，在舟山摘箬山島海域進行海試，海試累計運行時間超過一年，與海洋風能建立了多能互補系統，將摘箬山島建成了海島可再生能源科技示范島；浙江舟山聯合動能新能源有限公司，作為一家民營企業，在海洋能專項資金引導下，自籌資金近1億元，開發潮流能機組總裝機容量達3.4 MW，是世界裝機容量最大的潮流能發電機組，目前該潮流能裝置1 MW發電機組于舟山群島岱山南部海域已成功并網發電，半年時間累計發電量達17萬度，我國成為亞洲首個、世界第三個實現兆瓦級潮流能并網發電的國家。此外，中國海洋大學海泥電池能源供電關鍵技術及驅動監測儀器海上試驗也取得重要突破，填補了國內空白，首次實現國內最大海泥發電裝備驅動監測儀器長期穩定運行，為海洋、海島監測、探測及其技術的發展提供了能源支撐。

3.3我國海洋能支撐體系初步形成，服務水平明顯提升

“908”專項的實施基本摸清了我國海洋能資源富集區的總體分布狀況，編制了海洋能資源分布圖集，填補了國內海洋能領域中勘查和選劃方面的空白，對海洋能開發與利用試驗基地、示范工程選址及海洋能電站規劃具有重要意義。2013年，國家海洋局印發《海洋可再生能源發展綱要(2013—2016年)》，根據海洋能資源分布特點和海島需求狀況，布局了廣東萬山波浪能示范區、浙江舟山潮流能示范區、山東威海海洋能研究試驗區，在海洋能海上試驗場等支撐服務體系建設的帶動下，吸引研發單位、裝備制造企業以及能源開發企業進駐，海洋能產業正在不斷集聚。海洋能研發單位已增加到近150家，其中企業占比42%，包括國電、南網、中海油、華能、三峽等大型企業，海洋能從業人員隊伍也已近2 000余人。此外中國海洋大學設立了“海洋能利用技術”碩士點；國電集團設立了“國家能源潮汐海洋能發電技術重點實驗室”，海洋能產業發展所需人才及社會基礎進一步夯實。同時，海洋能海上試驗平臺逐步啟動海洋能裝備測試試驗服務，國家海洋技術中心海洋能室內綜合測試平臺初步建成，測試規程及標準、運行管理辦法編制完成，初步形成了從試驗水槽、測試平臺、測量系統、數據采集系統到運行管理的試驗與測試能力，目前已開展了包括潮流能發電裝置室內定型測試試驗、水平軸潮流能發電裝置尾流測量試驗、點吸收式波浪能發電裝置模型試驗等海洋能裝置試驗等多項。另外在成果集成方面，國家海洋技術中心建立完成了我國首個海洋能技術成果展廳，至今接待了50余批次領導和國內外專家，成為海洋能宣傳的一個重要窗口，也是天津市南開區科普教育基地之一，對于宣傳我國海洋能發展成效具有重要意義。

3.4海洋能發展“十三五”規劃發布，多部門聯合推動

《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》積極開發沿海潮汐能資源，《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030年)》，提出到2030年，建成與國情相適應的完善的能源技術創新體系。明確指出“加強海洋能開發利用，研制高效率的波浪能、潮流能和溫(鹽)差能發電裝置，建設兆瓦級示范電站，形成完整的海洋能利用產業鏈”?？萍疾繃抑攸c研發計劃“可再生能源與氫能”重點專項明確要研究海洋能資源特性及高效轉換利用機理方法，并研發海洋能利用核心裝備技術與實海況發電系統。

2016年底，國家海洋局印發了《海洋可再生能源發展“十三五”規劃》，明確“十三五”期間海洋發展的思路和目標，即堅持需求牽引、堅持創新引領、堅持企業主體、堅持國際視野，以顯著提高海洋能裝備技術成熟度為主線，著力推進海洋能工程化應用，夯實海洋能發展基礎，實現海洋能裝備從“能發電”向“穩定發電”轉變，務求在海上開發活動電能保障方面取得實效。其中，“積極利用海島可再生能源”作為“十三五”期間的第二大工作任務，從開展海島可再生能源評估、發展適應海島環境的技術及裝備、開展海島可再生能源多能互補示范等3個方面予以重點部署，提出建設海島多能互補示范工程，在山東、浙江、福建、廣東、海南等地區，優選已有一定前期工作基礎的海島，到2020年建設5個以上海島可再生能源多能互補獨立微網系統示范工程，具備為海島提供持續、穩定電力的能力?？傮w來講，國家多部門的聯合推動，為海島海洋能發展提供了良好的政策環境。

但是，海島海洋能存在分布不均勻、能量密度不高等缺點，在新能源開發時，減少開發成本和提高利用效率是研究的重點。另外相比之下，海洋能開發在技術方面要比常規能源復雜許多，涉及工程設計、裝備制造、材料制造、資源評價、管理和配發等諸多領域，必須要有多個領域的科研人才進行聯合，由于我國科研技術成果相對封閉，共享程度不高，其中還有很多問題有待解決。經過“十二五”期間的快速發展，我國海洋能工作的整體水平得到明顯的提升，取得了顯著的成效，但依然面臨技術基礎薄弱、技術成熟度不高、示范規模偏小、綜合人才缺乏、公共平臺服務能力不足等問題。

4 發展建議

4.1加強頂層設計，統籌謀劃好海洋能發展布局

貫徹落實《海洋可再生能源發展“十三五”規劃》，明確海洋能產業發展的總方向、總目標及發展重點和優先發展對象，以避免管理上的混亂和無序的開發[5]。堅持以需求為導向、以應用為核心，落實海洋能發展布局。注重發揮政府部門的協調作用，在項目組織、用海用地、運行維護等方面統籌謀劃，確保海洋能重大示范工程高效實施和有效運行。同時，著眼于未來，扎實做好海洋能發展路線圖等戰略研究，支撐海洋能產業持續、健康、有序發展。

4.2 探索制定產業鼓勵政策，推動市場化發展

借鑒風電、光伏產業發展經驗，研究制定上網電價、電價補貼等海洋能產業激勵政策體系，探索“后補助”方式，爭取國家出臺海洋能電價進行補償政策和稅收減免優惠。在金融方面，爭取建立支持海洋能發展的多元投融資體系，以國家資金為牽引，充分發揮社會力量，推動海洋能市場化發展。以此帶動海洋能技術的革新和快速升級，解決海島海洋能發電成本偏高的問題。

4.3實施科技創新發展，推進技術突破和示范應用

突破海洋能核心裝備技術，提高技術成熟度，促進可靠、穩定、快速提升，發展適應海島環境的技術及裝備，擴大示范規模，真正做到海洋能發電裝備示范運行。堅持“大中有小、小中有大”兩條腿走路，即發展大型裝機容量海洋能裝備，積極開發利用海島可再生能源，加大海島并網或微網供電示范運行，保障特殊缺電海島地區用電，堅持發展海洋能“民生工程”；發展小型裝機容量海洋能裝備，結合海上開發活動、海底觀測網建設、網箱養殖等用能需求，實施“海洋能+”工程，為海島居民生活提供穩定的電力供給，有效拓展海洋能應用領域空間。

4.4建立企業主體產業聯盟，實現海洋能開放共享發展。

產業發展關鍵在企業，應當建立以企業為主體的海洋能產業聯盟，吸納各高校、科研院所等技術優勢，培養高層次復合型人才，從而達到各家優勢互補、拓展發展空間、提高產業競爭力、實現超常規發展的目標，以快速實現海洋能從“能發電”向“穩定發電”的轉變；強調推進海洋能技術、裝備、支撐平臺、工程應用的協同發展，完善海洋能產業體系框架，縮短與發達國家的差距。此外，堅持國際視野，立足我國海洋能技術與產業優勢，主動融入國家“一帶一路”建設，加強海洋能技術“引進來”和“走出去”，強化國際交流合作，形成多層次、寬領域、高水平的海洋能技術和產業合作態勢。

[1] 麻常雷,夏登文.海洋能開發利用發展對策研究[J].海洋開發與管理,2016,33(3):51-56.

[2] 崔琳,吳姍姍,欒富剛,等.可再生能源利用對海島可持續發展的貢獻與問題思考[J].海洋開發與管理,2016,33(z2):34-41.

[3] 韓家新.中國近海海洋:海洋可再生能源[M].北京：海洋出版社,2015.

[4] 國家海洋技術中心.中國海洋能技術進展[M].北京：海洋出版社,2015.

[5] 朱永強,王欣,賈利虎,等.政府在我國海洋能產業發展中的角色定位[J].海洋開發與管理,2016,33(2):14-17.

IslandsMarineRenewableEnergyApplicationRequirementandDiscussiononDevelopingProposal

WU Yanan,WU Guowei,WU He,WANG Xiaoyong

(National Ocean Technology Center,Tianjin 300112,China)

Islands marine renewable energy (IMRE) is green,clean,low carbon,including tidal energy,tidal current energy,wave energy,thermal energy and so on around islands area,with islands wind energy,solar energy together are collectively called islands renewable energy.The 13th Five-Year Plan of IMRE development clearly puts forward actively exploiting islands renewable energy,which shows the developing direction.IMRE is abundant in China and its exploitation contributes to resolving the restrict power problems such as island development,marine equipment running,deep-ocean resource exploitation.Also,it has important implications for adjusting the energy structure and protecting ecosystem of islands.This paper summarized the significance of developing IMRE,analyzed the application requirement at islands,described the development situation and achievements.Finally,developing proposal to promote the development of IMRE was given from top design,incentive policy,scientific and technological innovation,opening and sharing.

Islands marine renewable energy，Application requirement，Developing proposal,Scientific amp; technological innovation

2017-04-07;

2017-06-19

海洋可再生能源資金項目(GHME2012ZC05;CHME2014ZC01;GHME2013ZC01;CHME2016ZC01;CHME2017ZC01).

吳亞楠,研究實習員,碩士研究生,研究方向為海洋能開發與項目管理

P74

A

1005-9857(2017)09-0039-06