海洋能： 海洋经济发展的新动力

海洋能优势日益凸显

    21世纪以来，全球能源消费不断增长，能源可持续发展问题日益成为全球瞩目的焦点。今后，世界能源格局将进一步向高效、清洁、低碳方向发展，世界各国纷纷调整发展战略，以争取可持续发展的主动权，能源高新技术成为竞相抢占的战略制高点。目前，我国经济社会持续快速发展，随着能源消费需求的不断攀升和供给压力的不断增大，资源结构不良、效率偏低和能源安全等问题日益凸显。2010年我国煤炭进口已超过1.3亿吨，石油进口2.4亿吨，对外依存度已达55%。因此，我国迫切需要在世界能源环境中寻求全新的发展战略与格局。
　　20世纪50年代后期，中国曾兴起潮汐发电热，建设了一批潮汐能电站；1965年，日本研制用于航标灯的波力发电装置研发成功；70年代，石油危机的爆发开启了海洋能开发的热潮；80年代中期到90年代末，海洋能的开发陷入低谷。21世纪以来，煤炭、石油等传统能源价格不断上涨，国际社会对气候变化、环境保护等问题日益关注，寻找可替代能源的需求迫在眉睫，于是，人们将目光投向了占地球总表面积70%以上的海洋。
    我国海洋热能主要分布在南中国海。潮流、盐度差能等主要分布在长江口以南海域。在1亿千瓦时的潮汐能中，80％以上资源分布在福建、浙江两省。我国如果能从海洋能的蕴藏储量中开发1％，并用于发电的话，那么其装机容量就相当于我国现在的全国装机总容量。我国的海洋能利用经过了20世纪50年代末以及70年代初两次高潮，得到一些经验和教训。20世纪80年代以来，海洋能的开发处于充实和稳步推进时期。1985年建成的江厦潮汐电站完成5台装机，发电能力超过设计水平，达3200千瓦，它的建成是我国海洋能发电史上的一个里程碑。
    从国外海洋能利用技术与发展来看，海洋能开发装置本身也经历了理论探索、试验与大规模开发这样一条发展之路。由于海洋能能量密度低，现有的研究大都集中于提高转化效率方面。在装置容量上看，有逐渐增大并向商业应用推广的趋势。
　　随着国际社会对海洋能关注的急剧升温，目前，已有10多个国家为开发海洋能出台了专门的扶持政策，包括英国在内的一些国家建立了全方位的海洋能测试中心。此外，全球已经提出了超过4000种波浪能转化技术。根据欧洲海洋能协会去年发布的《欧洲2010—2050年海洋能路线图》，欧洲海洋能发电的装机容量到2020年可达3.6吉瓦（GW），到2050年可达近188吉瓦，将分别占到欧盟27国电力需求的0.3%和15%。
　　相对于其它类型的海洋能来说，目前人类在利用潮汐能方面已经积累了相对比较丰富的经验，中国、法国、英国、韩国等多个国家都拥有自己的潮汐能电站项目，有的甚至已经运营了数十年时间，实现了一定程度上的商业化，但其经济效益仍有待提高。
　　对于目前的海洋能行业来说，寻找将海洋能转化为电能的可靠装置并尽量提高其经济性是未来发展的关键所在,与近海石油、天然气和风能等产业进行合作并加强自身的电网建设也是海洋能行业发展的重点之一。
　　海洋能的开发潜力虽然巨大，但与太阳能、风能等其它传统新能源相比，其总体发展程度还比较落后，尚未形成一定规模。波浪和潮流发电仍然处于发展初期，目前还没有开发出领先的技术，对于其工业化所需要的资源量也没有可靠的统计数据。据欧洲可再生能源委员会发布的报告称，鉴于目前海洋能利用面临的技术和非技术性障碍，海洋能产业要从实验阶段发展至商业化阶段可能需要5到10年，甚至更长时间。

海洋能开发科技先行

    海洋能的蕴藏量非常巨大，据估计有750多亿千瓦，其中波浪能700亿千瓦，温度差能20亿千瓦，海流能10亿千瓦，盐度差能10亿千瓦。从各国情况看，潮汐发电技术相对比较成熟。利用波能、盐度差能、温度差能等海洋能进行发电还不成熟，目前尚处于研究试验阶段。这些海洋能至今没被利用的原因主要有两方面：第一，经济效益差，成本高；第二，技术不过关。不少国家一面组织研究解决这些问题，一面在制定宏伟的海洋能利用规划。从发展趋势来看，海洋能必将成为沿海国家，特别是那些沿海发达国家的重要能源之一。
　　最近，据中国工程院重大咨询项目《中国能源中长期（2030、2050）发展战略研究》指出，目前，我们要科学认识2050年前我国能源发展阶段的战略定位。2050年前的40年，是我国能源体系的转型期。能源体系要从现在比较粗放、低效、高排放、欠安全的能源体系，逐步转型为节约、高效、洁净、多元、安全的现代化能源体系，能源的结构、“颜色”、质量都将发生革命性的变革。2050年后，我国将拥有一个中国特色的能源新体系，我国将进入比较自由的绿色、低碳能源发展阶段。我国未来的能源是可持续发展的，这是一个重要的战略判断。2030年前的20年，是上述能源转型期中的攻坚期（困难期）。其间，要花大力气形成节能提效机制、实现新型能源（包括核能、可再生能源等）的突破、化石能源的洁净生产和利用、实现污染排放和温室气体排放的控制。石油安全供应和替代、电力系统优化发展、农村能源形态的显著进步等一系列重大问题得到基本解决。2020年前的10年，特别是“十二五”，是上述攻坚任务能否完成的关键期，是全面转向科学发展轨道的关键期。为经济转型应实现重大调整，能源消费增长结构将有显著变化，节能、提效、减排取得新的明显成效，并逐步实现能源供需模式的转变，实现可持续的供需平衡以支撑科学发展。
　　因此，诸多专家学者呼吁，全社会都应关注和重视海洋能源开发利用问题。据初步预测，我国海洋能总资源量达到10亿千瓦。开发利用海洋能资源，应着手长远，抓紧研究，统筹规划，积极示范，逐步推进，尤其是要在科研上加大力度，促进我国海洋能产业的进一步发展，为我国300多万平方公里蓝色国土的开发利用，为保卫和巩固祖国的海防，建设新型的可持续发展的海洋能供应体系。
　　任何一种新能源的开发利用均需要科技的支撑，没有先进的科学技术，哪怕再丰富的新资源也无异于“纸上谈兵”。对于海洋技术而言，更不例外。据悉，2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40-45%，非石化能源占一次能源消费的比重达15%左右，在非化石能源15%的指标中，可再生能源比重大约占45%左右。这就对作为传统能源替代品的海洋能等新能源提出了更高的开发利用要求，因此，从某种意义上说，科学技术将决定海洋能的未来。
    目前，国家海洋新能源研究院正针对我国海洋能开发中的共性关键技术进行科研攻关，重点围绕已初步开发的潮汐能、波浪能、海流能发电装备和新技术开展研发，主要包括低水头、大流量、变工况水轮机组设计研发等。这些科研攻关将为我国海洋新能源的开发利用提供科研探索和技术储备。

海洋能发展前景广阔

    目前，随着国家加快发展清洁能源，优化能源结构，海洋新能源对我国的海洋经济结构调整、沿海地区经济的发展以及在国际上抢占海洋高新技术发展的制高点都具有特别重要的意义。
　　前不久，美国剑桥能源咨询公司（HIS）发布《全球海洋能市场展望》报告指出，全球海洋能发展正处于转折阶段，未来市场前景可观。据统计，目前全球有16个国家开展了海洋能开发项目，总装机容量超过1.8吉瓦。全球共有超过45个海浪能和潮汐能示范项目，正陆续接受最终检测。剑桥能源咨询公司表示，如果上述45个示范项目最终都获得成功，未来全球海洋能项目将得到进一步扩展。报告还指出，英国在政府的各项政策支持下，已经发展成为全球领先的海洋能产业市场。相关数据显示，目前英国有大约300兆瓦装机容量的海洋能项目正在申请，将在未来5年内正式安装投产。另外，爱尔兰、法国、葡萄牙、韩国以及澳大利亚也是目前重要的海洋能市场。研究表明，未来10年间，这些国家都将是海洋能工业重点关注的市场。
    近年来，全球海洋能产业蓬勃发展，极大地吸引了世界众多能源公司的参与，特别是那些希望发展可再生能源的企业，其中也包括了欧洲领先的电力企业和技术供应企业。这些公司大多有着丰富的水电、风电开发经验。持续的政策支持，加上现有能源企业的竞相加入，推动了海洋能开发技术的日益成熟，未来10年，海洋能产业的潜力将得到进一步开发，市场前景十分可观。
　　以海洋中的核能为例，迄今为止，全世界已建成的原子能电站和正在建设的约有上千座。随着原子能发电技术的发展，对燃料铀的需要量也在不断增加。然而，陆地上铀的储藏量并不丰富，按目前的消耗量，只够开采几十年。可是，海水中溶解的铀的数量可达45亿吨，超过陆地储量的几千倍，若全部收集起来，可保证人类几万年的能源需要；不过， 海水中含铀的浓度很低，1000吨海水只含有3克铀。要从海水中提取铀，需要处理大量海水，技术工艺十分复杂。海水中氘的含量为十万分之三，即1升海水中含有0.03克氘。这0.03克氘聚变时释放出来的能量等于300升汽油燃烧的能量。据计算，1千克氘和氚燃料，至少可以抵得上4千克铀燃料或l万吨优质煤燃料。海水的总体积为13．7亿立方公里，所以海水中总共含有几亿亿千克的氘。这些氘的聚变能量，足以保证人类上百亿年的能源消费。而且，氘的提取方法简便，成本较低，核聚变堆的运行也十分安全。
　　早在1991年，14个欧洲国家合资在联合环型核裂变装置上，成功地进行了首次氘-氚受控核聚变试验，反应时发出了1．8兆瓦电力的聚变能量，持续时间为2秒，温度高达3亿度，比太阳内部的温度还高20倍。核聚变比核裂变产生的能量效应要高达600倍，比煤高1000万倍。因此，科学家们认为，氘-氚受控核聚变的试验成功，是人类开发新能源历程中的一个里程碑。
　　在21世纪，核聚变技术和海洋氘、氚提取技术将会有重大突破。这两项技术的发展与成熟，将对整个人类社会产生重大影响。