歐洲海洋能中心為發展波浪能和潮汐能技術部署港口基礎設施和測試。 圖片來源：歐洲海洋能中心（EMEC）
■本報見習記者 韓揚眉
前不久，歐洲海洋能組織（OEE）發布了《2019年度海洋能發展趨勢與統計》報告（簡稱《報告》）。《報告》預測，2020年將是海洋能的豐收年。
無獨有偶，2020年也是我國《海洋可再生能源發展「十三五」規劃》（簡稱《規劃》）的最後一年。按照目標，我國海洋可再生能源裝備將實現從「能發電」向「穩定發電」轉變，海洋能開發利用水平步入國際先進行列。
蔚藍的海洋中蘊藏著巨大能量，今年，我國海洋能可否迎來爆發與轉折？
戰略資源 全球競賽
萬有引力、太陽輻射對海洋「施加」各種影響，使得海洋發生潮汐、潮（海）流、波浪、溫差、鹽差等多種形式的變化。這些變化形式可化作能量存在於海洋之中，它們有個統一的名字「海洋能」。
海洋能全球總儲量巨大，資源分布極為廣泛，被認為是「取之不盡，用之不竭」的能源。在全球化石能源不斷枯竭、生態環境惡化的今天，發展海洋能也成為國際競爭的戰略制高點。
今年以來，歐美國家和地區持續加大對海洋能研發應用的支持，建立了更為完善的政策體系。美國推出清潔可再生能源債券等用於海洋可再生能源開發的市場激勵。英國多個規模化研究項目和商業化項目正在實施。歐盟H2020計劃將持續支持潮流能示範、波浪能發電及海水淡化綜合利用等海洋能發展。
「近年來，我國高度重視海洋可再生能源的開發利用，發展前景十分廣闊。」中國科學院廣州能源研究所（簡稱廣州能源所）海洋能研究室研究員吳必軍對《中國科學報》說。
中國海洋大學工程學院教授史宏達告訴《中國科學報》，海洋能資源特點與海域環境有關，不同緯度、氣候帶、岸線、水深，有不同的資源。我國海洋能的主要特點是分布廣泛、類型多樣、資源豐富，但密度較低。
自然資源部國家海洋技術中心發布的《中國海洋能2019年度進展報告》顯示，截至2018年底，我國海洋能電站總裝機達7.4兆瓦，累計發電量超2.34億千瓦時。另據「908專項」以及海洋可再生能源專項評估結果，我國近海的潮汐能、潮流能、波浪能、溫差能、鹽差能的資源潛在量約為6.97億千瓦，技術可開發量約為0.66億千瓦，開發潛力較大。
「目前的海洋能的開發利用較10年前更理智，因此腳步反而更穩健些。」在史宏達看來，現階段我國每一年都有進步，但尚未出現成果爆發的跡象，談「海洋能的豐收年」為時尚早。
多「能」並舉 突破難關
海洋能的主要利用方式是發電。小功率海洋能裝置可用於海島燈塔、航道燈標及海洋觀測浮標系統；大功率海洋能裝置可實現併網或獨立供電，為偏遠海島及海洋資源開發設施等提供清潔能源。
為了充分高效獲取海洋可再生能源，依據能源分布和特點，我國推動多「能」並舉，各種新技術不斷湧現。
在潮汐能方面，我國的技術研究起步較早，與國際先進水平差距不大，1980 年建成的江廈潮汐試驗電站（4.1兆瓦），目前裝機規模位居世界第四。2010年以來，我國相繼開展了健跳港、乳山口、八尺門、馬鑾灣等多個萬千瓦級潮汐電站工程。主要潮流能發電技術已全面進入海試階段，實現兆瓦級潮流能發電機組開發和併網運行。
就波浪能而言，「有海的地方就有波浪，而波浪能就是海洋表面波浪所具有的動能和勢能。」吳必軍說，與潮汐能、溫差能、鹽差能等分布有局限相比，波浪能是分布較為廣泛的一種海洋能，開發技術形式最為豐富。
當前，波浪能能量轉換技術主要包括振蕩水柱式、振蕩浮子式、越浪式等。針對傳統的結構簡單、安全可靠但轉換效率低的振蕩水柱技術，廣州能源所進行了深入研究，並實現了技術突破。作為該技術負責人，吳必軍告訴記者，2019年，這一技術經國家海洋技術中心測試結果表明，波電轉換效率最高達50.73%，實現了轉換效率、可靠性和安全性「三高」，可作為海上「充電寶」為海上測量儀器、海洋牧場、海島等供電。
海洋能技術成熟度從低到高分為1~9級。「就我國而言，保障在颱風等災害性海洋氣候條件下安全運行、提高轉換效率，是波浪能裝置開發利用的難題和方向。」吳必軍說。「轉換效率的提高，為發電造價成本降低打下技術基礎。保守估計，經過未來幾年的發展，波浪能裝機造價從1千瓦10萬元降至3萬元。」此外，溫差能、鹽差能等也在開展相應的技術原理探索與試驗。
「我國擁有各能種的技術積累，也擁有失敗的教訓。總體來看，我國海洋能技術發展基本接近6級，也就是說形成了模型樣機；有的衝入8級，即在海上進行了投放和試運行，但這並不絕對。」史宏達表示，當前，新理念、新裝置仍然在推出，只是並未像風能發電那樣定型。
站在商業化的門口
《規劃》指出，要加速我國海洋能商業化進程。「當今我們站在商業化的『門口』，但還沒有進門。」史宏達坦言，目前海洋能還存在著建造技術、系泊避險技術、防腐防汙技術、收放運維技術和多能互補技術等開發瓶頸。
國家海洋局第一海洋研究所研究員劉偉民也在《海洋可再生能源開發利用與技術進展》一文中指出，中國海洋能發電裝備系統集成技術、關鍵部件設計與製造技術、海洋能裝備試驗測試技術等核心技術仍未取得根本突破。裝置轉換效率、可靠性和穩定性普遍不高，示範工程進展和效果不如預期。
在不斷進行技術突破的過程中，究竟滿足什麼條件才可以進入商業化的「大門」？史宏達表示，要想充分利用海洋能，就要有「場」。就像風電場一樣，要有海洋能電場，形成陣列，單一裝置是不行的，某一個小的海區也不能算。吳必軍則指出，降低成本十分關鍵，除了探索發電裝置平臺的綜合利用，還要尋找其他更好的技術路線。
我國由於獨特的海洋資源稟賦及條件，應走一條怎樣的特色發展之路？
史宏達對各個能種分析認為，潮流能可能是下一個產業化能種，但依賴選址；潮汐能技術最充分，但由於佔用岸線資源，並不太符合我國國情；波浪能分布最廣泛，但技術成熟程度還待提高，尤其是安全性成本過高。
「在發展時，第一步先進行海能海用，建設多能互補的海島微網；第二步是海能陸輸，開發海洋能電場，實現併網。」史宏達說。
「值得注意的是，歐洲企業與高校均投入了研發力量，但真正的投入源於國家政策及與其相關聯的風險投資。在資金得到保障、風險得到控制的前提下，海洋能才得以被開發。」 對於海洋能未來商業化之路，史宏達表示，「總體看好，但需要建設持之以恆的團隊與平臺，要準備再走10年艱苦的道路。」
《中國科學報》 (2020-04-29 第3版 能源化工)