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海洋發電可能將是最終的可再生能源
2020/4/22 18:26:54    新聞來源:晨經網

為緩解能源危機和環境污染問題,可再生清潔能源的開發利用變得尤為重要。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多家公司開發出了各種技術來利用海洋潮汐或海浪能發電,然而大多數從未超越試點階段邁入全面商業化。國際能源署(IEA)數據顯示,2018年僅僅利用了1.2TW?h的全球海洋能源,僅占全球一次能源消費(約170000TW?h)的很小一部分。

開發利用潮汐或波浪等海洋能面臨著巨大挑戰,第一是過高的建設成本。在可再生能源領域,潮汐發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相比,海洋發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,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,主要是在研發方面投入的資金太少(每季度的研發費用約為130萬美元),這讓許多潮汐能技術根本無法在工業規模上部署。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應用無疑是一個巨大的挑戰。

潮汐發電是以因潮汐引致的海洋水位升降發電。全球適合潮汐發電的地方并不多,蘇格蘭的島嶼群有著相對容易開發的海洋潮流?,F在,蘇格蘭擁有世界上最大的水下渦輪陣列,其潮汐發電建設速度甚至超出了預期。目前,世界上最大的潮汐發電項目MeyGen,在蘇格蘭北部彭特蘭灣建造,裝機容量398MW,預計2021年竣工。

其他發展海洋發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?。?,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階段,但有許多項目正在進行大規模部署。

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展潮汐能。足夠高的激勵,以至于已經有發電企業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、節能減排戰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(ocean energy systems,OES)發布報告,傳達了全球為推進海洋能源技術商業化所做的巨大努力。該報告指出,近10年來全球波浪和潮汐能快速發展。波浪和潮汐發電的累計裝機容量從2009年的不足5GW?h激增至2019年的45GW?h,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、西北能源創新公司和奧西拉電力公司三家開發商預計也將從2021年開始測試波浪能發電設備。

作為促進可再生能源可持續發展的組織,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(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,海洋能發電更具價值優勢: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電的不可控性,海洋能發電的可預測性更強;用于海洋能發電部署的設備(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電場的4倍。

目前,國際海洋能源系統(OES)正試圖通過各國之間的協同研發來推進這一發展進程。據了解,OES已經確定了發展目標,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勢。

行業專家指出,隨著全球領先大國大力發展新能源,國際上對海洋可再生能源的發展支持將持續加大。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展規劃,未來海洋能源將迎來更美好的前景。

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