中国波浪能、潮流能、潮差能运行装机规模分别居全球第一、第二和第三 海洋能技术突破驱动全球规模化竞逐
来源:中国能源网 2025年05月16日 10:55 作者:王林
2025-05-16 10:55 来源:中国能源网 作者:王林

海洋能是重要的绿色可再生能源,包括潮汐能(含潮差能和潮流能)、波浪能、温差能、盐差能等,据《中国能源报》记者不完全统计,1—4月已有几十项有关波浪能、潮汐能的发明专利在国家知识产权局提出申请,其中包括气动式波浪发电消浪装置、利用波浪能的漂浮式海上发电用维护、电子设备及存储介质等。

海洋能是重要的绿色可再生能源,包括潮汐能(含潮差能和潮流能)、波浪能、温差能、盐差能等。据《中国能源报》记者不完全统计,1—4月已有几十项有关波浪能、潮汐能的发明专利在国家知识产权局提出申请,其中包括气动式波浪发电消浪装置、利用波浪能的漂浮式海上发电用维护、电子设备及存储介质等。

从2022年我国首台兆瓦级潮流能发电机组“奋进号”成功投运,到2023年我国首个单台装机功率1兆瓦的漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”成功并网,近年来我国海洋能技术迎来快速发展。与此同时,海外围绕波浪能、潮汐能等海洋能技术研发和投资也在持续升温,澳大利亚、英国等国都在推进相关技术研发和商业部署。

■■我国海洋能规模化利用加速

我国在波浪能、潮汐能等多个领域实现了从跟跑、并跑到赶超的突破,技术从前期的实验室研究逐步走向了工程实用化,处于产业化、规模化的关键时期。根据自然资源部《2024年中国海洋经济统计公报》,2024年全国海洋生产总值首次突破10万亿元,潮流能、波浪能等海洋能研发稳步推进。

国家海洋技术中心主任、党委书记彭伟指出,立足我国海洋能资源特性,我国先后布局实施一批潮流能、波浪能规模化示范工程项目,截至目前,我国波浪能、潮流能、潮差能运行装机规模分别居全球第一、第二和第三,海洋能装备与国际先进水平基本同步,积累了较丰富的工程技术经验,为实现规模化利用奠定了良好基础。

去年9月,我国首套发电功率达到100千瓦并通过中国船级社审核认证的可自航波浪能发电平台——“集大4号”可自航混流气动式波浪能发电平台正式下水。该平台拥有多项独立知识产权核心技术,能够高效地俘获波浪能,并具有更宽的波浪响应频带宽度,提高了波浪能的转换和传递效率。同时,该平台还配备了完整的油电混合驱动装置、舵机和驾驶装置,能够以一定航速自由航行于海面,灵活前往任何需要的海域进行发电,且具备有效躲避台风的能力。

2月,自然资源部、国家发展改革委、工业和信息化部、财政部、中国科学院、国家能源局六部门联合发布《关于推动海洋能规模化利用的指导意见》指出,力争到2030年,海洋能装机规模达到40万千瓦,建成一批海岛多能互补电力系统和海洋能规模化示范工程。其中,探索潮流能、波浪能开发利用前沿技术,支持兆瓦级潮流能发电、波浪能发电以及大功率温差能综合利用等关键核心装备技术攻关等;实施百兆瓦级潮流能重点工程,在潮流能资源富集区域,支持将潮流能发电作为沿海地区及海岛绿色能源补充解决方案之一;推进波浪能规模化利用,在波浪能资源富集区域,稳步推进建设兆瓦级波浪能规模化试点工程。

■■海洋能技术研发和创新不断

中国石油企业协会《中国低碳经济发展报告蓝皮书(2023—2024)》指出,2024年全球海洋能装机容量稳步提升,波浪能、潮汐能等技术取得显著突破。

根据美国能源信息署数据,美国沿海波浪理论年发电潜力高达2.64万亿千瓦时,相当于2023年全美公用事业规模总发电量的63%。欧洲、日本、澳大利亚和新西兰海岸也有巨大的波浪能发电潜力,其中欧洲波浪能年发电潜力估计高达2800太瓦时,约是2023年全球核电发电量的107.6%。

当前,欧盟已出台政策措施鼓励更多的波浪能项目,目标是2030年前开发1吉瓦的产能,2050年前开发40吉瓦的产能。去年9月,美国能源部水力发电技术办公室表示,将在未来5年为波浪能开发和测试提供高达1.125亿美元资金,这是迄今美国对波浪能最大投资。

3月,西澳大学海洋能源研究中心研究团队宣布,在澳西南海岸奥尔巴尼海域测试一个名为Moored Multi-Mode Multibody的新型波浪能转换器。《自然》期刊指出,该装置采用铰接浮筒连接双钢架结构设计,浮筒随波浪起伏运动时,钢架会像蝴蝶翅膀般上下扇动,带动铰接处发电机产生电能。

西澳大学海洋能源研究中心指出,波浪能技术当前仍呈现零散突破状态,开放共享原则将推动研发进程。西澳大学海洋能源研究中心主任克里斯托夫·高丹表示:“以往波浪能产业各自为战,我们是首个完全开放信息的波浪能项目,将公开分享所有经验教训、采集数据及发电成果。”

英国作为波浪能发电技术研究和应用的领先国家之一,拥有多个波浪能发电示范项目。此外,英国还拥有全球第二大潮汐差,一直希望通过潮汐发电获得长期可靠电力并强化海岸防护。英国兰卡斯特大学日前提出一个潮汐发电方案,可以抵御海平面上升对栖息地与海岸线威胁。

■■高成本是影响商业落地关键

国际能源署预计,到2050年全球海洋能源装机有望达到300吉瓦、发电量将达到87太瓦时,为全球创造68万个就业机会,减少5亿吨碳排放,贡献3400亿美元的总增加值。波浪能、潮汐能等海洋能源技术突破将对全球脱碳进程产生深远影响,包括为缺乏稳定电网的沿海及岛屿社区提供清洁替代方案、为人工智能带来的“电力饥渴”提供高效供能解决方案等。

以波浪能为例,相较于“风光”发电的波动性,波浪能可以提供稳定的基荷电力,这将极大增强可再生能源占比提升后的电网韧性,大幅降低对锂离子电池等储能技术的依赖。不过,波浪能技术仍面临成本高企、安装复杂、并网困难等商业化障碍。一方面,波浪能的能量特性复杂多变,其波高、波长、周期等参数随时间和空间的变化较大,这给波浪能发电装置的设计和优化带来了很大的困难。另一方面,波浪能发电装置长期处于恶劣的海洋环境中,受到海水腐蚀、海浪冲击、海生物附着等多种因素的影响,其可靠性和耐久性面临严峻挑战。更重要的是,波浪能发电装置研发、制造、安装和维护产生的高成本,仍是制约其大规模商业化落地的关键因素。

当前,全球多国通过技术创新、规模化部署、政策支持及跨领域协同等策略破解波浪能、潮汐能等海洋能开发的高成本难题。根据《关于推动海洋能规模化利用的指导意见》,我国引导央企投入海洋能开发利用,鼓励各类金融机构依法合规加大支持力度。鼓励民营企业和社会资本投入海洋能开发利用。美国和欧盟在资金补贴与市场机制方面下功夫,法国朗斯潮汐电站就是通过政府补贴实现电价0.10欧元/千瓦时,接近陆上风电水平。

规模化是推动海洋能开发成本下降的最有效路径。根据国际能源署海洋能系统技术合作计划预测,按照全球1.8亿千瓦潮流能部署规模,以12.5%适度成本下降率估算,预计可在2049年实现平价上网,并拉动直接投资1700亿美元。


【责任编辑:李扬子 】

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