為緩解能源危機和環(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。據統(tǒng)計，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)出了各種技術來利用海洋潮汐或海浪能發(fā)電，然而大多數從未超越試點階段邁入全面商業(yè)化。國際能源署(IEA)數據顯示，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(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)，第一是過高的建設成本。在可再生能源領域，潮汐發(fā)電項目資金投入較高。早在1966年，法國拉蘭斯電站花費了6.2億瑞士法郎(扣除通貨膨脹因素，現在也已超過10億美元);韓國華湖潮汐電站則花費了5.6億美元;擬議中的英國斯旺西灣潮汐瀉湖項目為13億英鎊(合16.7億美元)。
相比之下，羅斯科風電場的發(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)電項目的初始建設成本可能讓那些經濟并不富裕的國家望而卻步。
第二大挑戰(zhàn)，是缺乏足夠的領域研究。以海洋動力科技公司為例，這家公司自1984年成立以來，已經背負了超過2億美元的債務。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)費用約為130萬美元)，這讓許多潮汐能技術根本無法在工業(yè)規(guī)模上部署。這也讓我們清醒地認識到：將一個可行的科研項目轉化為可盈利的商業(yè)應用無疑是一個巨大的挑戰(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)電建設速度甚至超出了預期。目前，世界上最大的潮汐發(fā)電項目MeyGen，在蘇格蘭北部彭特蘭灣建造，裝機容量398MW，預計2021年竣工。
其他發(fā)展海洋發(fā)電技術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多個項目在籌備中，其中一些還處于研發(fā)階段，但有許多項目正在進行大規(guī)模部署。
此外，中國通過提供3倍于化石燃料價格的上網電價來鼓勵發(fā)展潮汐能。足夠高的激勵，以至于已經有發(fā)電企業(yè)向主電網輸送海洋電力，并獲得了贏利。
隨著海洋能源技術的日新月異、節(jié)能減排戰(zhàn)略的推進及政府政策的鼓勵，一些專家認為藍色能源革命的時代已經到來。近日，國際海洋能源系統(tǒng)(ocean energy systems，OES)發(fā)布報告，傳達了全球為推進海洋能源技術商業(yè)化所做的巨大努力。該報告指出，近10年來全球波浪和潮汐能快速發(fā)展。波浪和潮汐發(fā)電的累計裝機容量從2009年的不足5GWh激增至2019年的45GWh，許多其他波浪和潮汐流設備已部署在公海進行測試。
根據相關咨詢公司的數據，2010～2018年全球部署了大約19MW的波浪能發(fā)電設備，大部分項目都在英國和西歐，其他設備則部署在中國、澳大利亞、新西蘭和美國。目前，在全球有十幾個波浪能發(fā)電試驗中心：在蘇格蘭的奧克尼群島，歐洲海洋能源中心有13個波浪和潮汐裝置;澳大利亞西部和韓國濟州島的新項目正在建設中;在夏威夷的美國海軍中心，哥倫比亞電力技術公司、西北能源創(chuàng)新公司和奧西拉電力公司三家開發(fā)商預計也將從2021年開始測試波浪能發(fā)電設備。
作為促進可再生能源可持續(xù)發(fā)展的組織，國際可再生能源機構(IRENA)認為海洋能比太陽能或風能發(fā)電的潛力更大。由美國、中國、大多數歐盟國家和印度在內的24名成員國組成的國際海洋能源系統(tǒng)(OES)認為，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一直在不間斷地進行各種研究，以期在不久的將來實現大規(guī)模的海洋能源部署。
國際可再生能源機構的數據顯示，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40%的轉換效率，估計全球技術潛力約為500千兆瓦。換而言之，只要利用2%的海岸線，每年產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)電更具價值優(yōu)勢：清潔緊湊，具有比太陽能和風能更高的能量密度，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行能源競爭;相較于太陽能或風能發(fā)電的不可控性，海洋能發(fā)電的可預測性更強;用于海洋能發(fā)電部署的設備(如潮汐攔河壩)是長壽命的混凝土結構，其使用壽命是太陽能或風力發(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)來推進這一發(fā)展進程。據了解，OES已經確定了發(fā)展目標，主要圍繞可承受性、可靠性、可操作性、可安裝性、標準化、資金可用性和能力建設等。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特別強調，需要大幅度降低海洋能源技術所需的成本，以便與其它低碳技術進行競爭。歐洲的目標是到2030年將潮汐能降低到0.10歐元/千瓦時，波浪能降低到0.15歐元/千瓦時。此外，如果傳統(tǒng)能源必須支付捕獲和儲存其產生的二氧化碳費用，海洋能將更具競爭優(yōu)勢。
行業(yè)專家指出，隨著全球領先大國大力發(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修訂或設定了減排目標，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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