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蓝色低碳能源宝库 海洋能助力实现“碳中和”

2022年05月24日 10:24:07来源:仪器网作者:羊舌木

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  【仪器网 时事聚焦】今年是推动落实“十四五”规划、实现生态文明建设新进步的重要一年,做好生态环境保护工作意义重大。而目前全球能源格局已经开始发生改变,新一轮的能源转型聚焦清洁、低碳、智能和高效的可再生能源。
 
  地球上的海洋面积远远大于大陆面积,是地球上最广阔的水体。海洋是一个巨大的能源宝库,许多能源都蕴藏在海洋之中。海洋能这种以以海水为介质,有着潮汐、海流、波浪等物理海洋能量,以及河流和海洋交汇处的盐度差以及深层与表层海水之间的温度差等产生的能量,有着清洁和可持续发展的优势,并且其理论储量是全球各国每年耗能量的几百倍甚至几千倍。
 
  2017-2020年,全球海洋能市场融资规模逐年上升。其中2020年全球海洋能市场的融资金额达到3.6亿美元,相较2019年增长9%。而根据数据显示,2020年,全球累计装机容量最大的水能,装机量达到1170GW,占全球新能源装机容量的41.30%;而海洋发电在可再生能源发电中所占比例最小,仅有0.02%。
 
  可以看出,海洋能源的资源潜力空间很大,近些年来,海洋能市场越来越受到沿海国家的重视,海洋能的开发和利用不仅能够服务于海洋资源开发缓解能源紧缺,还能够将其作为战略资源进行技术储备。但在开发海洋能上,也仍然存在着大量的问题。
 
  潜力空间巨大的海洋能
 
  海洋能中所蕴含的能源主要包括潮汐能、潮流能、波浪能、温差能以及盐差能等。按照能量储存形式的不同,海洋能可以分为三类:一是海洋机械能,其中包括潮汐能、潮流能、波浪能;二是海洋热能,其中包括温差能;三是海洋物理化学能,包括盐差能。
 
  潮汐汹涌澎湃卷潮而来的磅礴气势,其中还蕴含着巨大的能量。潮汐能指的是涨潮和落潮过程中所产生的势能,其强度通常和潮头数量以及落差有关。现代潮汐能主要是利用在潮汐能发电,在海湾、河口等有利地形上建筑水堤,形成水库,以便能够大量储蓄海水,通过水轮发电机组进行发电。
 
  潮流能是指海水流动的动能,主要是海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动。风力的大小和海水密度的差异是产生海流的主要原因。与其他可再生能源,潮流能有着规律性强、能量密度大以及潮流发电水轮机在海平面下不占用陆地面积、不影响景观、对周围海洋生态影响小的优势。
 
  海洋表面的波浪所具有的动能和势能就是所谓的波浪能。事实上,波浪能是海洋能中最不稳定的一种能源,但分布广、能流密度大,我国波浪能技术立足自主创新,先后研制各类型波浪能装置几十余个,还建立了一批波浪能示范电站,在波浪能发电的关键技术研究方案中还取得了重大突破。
 
  温差能是指以表、深层海水的的温度差的形式所储存的海洋热能,其能量的主要来源是蕴藏在海洋中的太阳辐射能。温差能有着稳定、全时段以及可再生等优点。不过温差能发电及综合利用是在温差能开发技术及装备的发展过程中复杂程度最高的。
 
  海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间所产生的化学电位差能就是盐差能,同时盐差能也是海洋能中能量密度最大的一种。盐差能主要存在河海交汇处,也就是江河入海口,我国地域广阔、河流众多,盐差能的蕴藏量十分丰富。
 
  开发海洋能困难重重
 
  但事实上,目前很多海洋能至今也没有被利用起来。目前我国还面临着技术装备落后、专业人才缺乏、开发进程缓慢等问题,海上平台建设长期依赖于国外技术,其自主创新和装备制造能力提升也较为缓慢。例如盐差能,在渗透压发电技术上,需要建立落差很大的坝,蒸汽压发电技术则需要建流量很大的管路和汽轮机,其施工和成本都是问题所在。
 
  前几十年我国在海洋能资源开发利用的过程中,主要是在海洋能发电技术的研究和应用上进行了相关工作,但在如何发挥海洋优势,围绕海洋能发电技术的开发以及积极开展海洋能资源的综合利用方面,也暂未形成统一方案。
 
  并且目前尽管我国已有许多相关部门逐渐开始涉足海洋能资源的开发利用,但仍然缺乏整体规划和部署,力量较为分散,难以形成整体优势,在开发布局、发展优先次序、关键技术攻关、人才培养、资金投入等建设方面出现脱节现象。
 
  多方面攻克难题 聚焦海洋能发展
 
  潮差能、潮流能和波浪能是未来海洋能重点发展方向。通过制定海洋能发展规划,提出海洋能发展的阶段性目标任务,能够有效促进海洋能产业化发展。国务院原则同意《“十四五”海洋经济发展规划》,要求加强组织领导,明确工作责任,创新体制机制,发挥自身优势,坚持陆海统筹,以陆促海、以海带陆。并围绕建设现代海洋产业体系、打造可持续海洋生态环境、深度参与全球海洋治理等方面重点推进,加速建设中国特色海洋强国。
 
  近段时间,我国瞄准国际海洋能技术的前沿和关键核心领域,加快对专业基础人才的培养,加强对优秀学科带头人、优秀青年人才和创新团队的培养支持,提高碳达峰碳中和相关专业人才培养质量。科技部发布“可再生能源与氢能技术”国家重点研发计划,支持有关海洋能高效转换机制、关键技术与装备的研究。
 
  各省紧随政策脚步,对海洋能相关项目给予资助及补贴,研究并出台相关适宜的财税优惠和风险投资等政策,以相关奖励及补贴等方式来引导社会资本投入,不断鼓励企业自主创新,建立成果转化基地,持续推进海洋能产业化进程。
 
  海洋能源开发利用快速发展,成为助力实现我国“双碳”目标的蓝色路径。同时,我国也在不断加强与海洋能技术发达地区的交流合作,持续推动国家层面实施海洋能国际科技合作项目,持续引进国际前沿技术,以能够提升我国海洋能技术水平,并逐渐形成适应我国海域特点的技术优势。在技术不断交流合作的基础上,逐渐制造出适应我国海域特点的海洋能技术装备,以不断推进我国海洋能资源的运用。
 
  从我国实施的一系列气候变化战略、措施和行动能够得知,海洋能的开发已经不仅仅是研究和建设成本上的问题,而更多的是该思考如何提高海洋能利用技术的可靠性和稳定性,让海洋能发电能够在商业上真正具有应用前景。而海洋能的开发利用,也必将成为我国沿海社会经济持续发展、快速、健康的发展提供可靠、经济和清洁的新能源。
 
  (资料参考来源:前瞻网、中国工程科学、科技日报、中国自然资源报、百科、知网等)
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