中國儲能網(wǎng)訊：海洋中蘊藏著豐富的資源，海洋能具有開發(fā)潛力大、可持續(xù)利用、綠色清潔、開發(fā)難度較大、能量密度不高等特點。我國擁有長達1.8萬千米的大陸海岸線和1.4萬千米的島嶼海岸線，1萬多個大大小小的海島和島礁。開發(fā)海洋能資源，發(fā)展海洋能發(fā)電，為邊遠海島提供充足、穩(wěn)定的能源具有重要意義。
什么是海洋能發(fā)電？
地球上的海洋面積占地球總面積約71%，海洋是個巨大的蓄能庫，蘊藏著豐富的資源與能量。海洋能包括潮汐能、潮流能、波浪能、溫差能和鹽差能，除潮汐能和潮流能是由月球和太陽引潮力的作用產(chǎn)生外，其他種類的海洋能均由太陽輻射產(chǎn)生。
海洋能具有開發(fā)潛力大、可持續(xù)利用、綠色清潔等優(yōu)勢。但是，海洋能利用存在開發(fā)難度較大、能量密度不高、穩(wěn)定性較差、分布不均勻等不足。國際上非常重視海洋能的開發(fā)利用，將其作為戰(zhàn)略性資源開展技術(shù)儲備，但國際海洋能技術(shù)研發(fā)還面臨著很多風險和不確定性。
潮汐能發(fā)電技術(shù)一般是通過建筑攔潮壩，利用潮水漲落形成的水位差，使具有一定水頭的潮水流過安裝在壩體內(nèi)的水輪機、帶動發(fā)電機發(fā)電的技術(shù)，原理與水力發(fā)電相似。
潮流能的發(fā)電原理和風力發(fā)電類似，英國是目前世界上潮流能發(fā)電技術(shù)最先進的國家。
波浪能既不穩(wěn)定，也無規(guī)律。波浪發(fā)電是波浪能利用的主要方式，此外，波浪能還可用于抽水、供熱、海水淡化及制氫。目前，全球有16個國家在進行波浪能發(fā)電研究，英國、美國、澳大利亞、丹麥和西班牙等國家的波浪能開發(fā)技術(shù)和應(yīng)用規(guī)模居世界領(lǐng)先地位。
溫差能是海洋表層溫海水與深層冷海水之間的溫差所儲存的熱能。溫差晝夜波動小，比較穩(wěn)定，可開發(fā)量大，可用來發(fā)電。除海洋溫差發(fā)電外，溫差能還可以用來獲得淡水和深層海水。
鹽差能是海水與淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學電位差能，主要存在于河海交界處。鹽差能資源豐富穩(wěn)定，主要利用方式是鹽度差發(fā)電。
目前，國際潮汐能技術(shù)已達到商業(yè)化運行階段，潮流能技術(shù)已進入全比例樣機實海況測試階段，波浪能技術(shù)已進入工程樣機實海況測試階段，溫差能技術(shù)已進入比例樣機實海況測試階段，鹽差能技術(shù)處于實驗室驗證階段。同時，為了充分高效地獲取海洋可再生能源，各種新技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)。
海洋可再生能源發(fā)展趨勢包括：更大規(guī)模的環(huán)境友好型潮汐能技術(shù)成為新的技術(shù)研究方向；大型潮流能機組與小型潮流能機組并重，漂浮式技術(shù)成為未來發(fā)展方向之一；波浪能發(fā)電裝置穩(wěn)定性和生存性穩(wěn)步提高，探索裝置陣列化應(yīng)用，布放海域由近岸向深遠海發(fā)展；海洋溫差能混合工質(zhì)高效熱力循環(huán)的使用和海水淡化、空調(diào)制冷的綜合利用；低成本專用膜的規(guī)模化生產(chǎn)是鹽差能技術(shù)發(fā)展的重點。
中國海洋能發(fā)電
我國《海洋可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出，要著力推進海洋能工程化應(yīng)用，夯實海洋能發(fā)展基礎(chǔ)，實現(xiàn)海洋能裝備從“能發(fā)電”向“穩(wěn)定發(fā)電”轉(zhuǎn)變。
目前，中國潮汐能技術(shù)與國際先進水平差距不大。國家海洋管理局曾對適宜建設(shè)潮汐能電站的壩址進行勘察和統(tǒng)計，全國可開發(fā)潮汐能發(fā)電最佳壩址有424處，而這些最佳壩址的80%以上是在浙江省、福建省的沿海及島嶼海域中。
新中國成立以來，中國先后建設(shè)了100多座小型潮汐電站。后來，由于電站技術(shù)水平、地方規(guī)劃、運營管理等多種因素，目前在運的潮汐電站只有浙江江廈潮汐試驗電站。江廈潮汐試驗電站裝機容量位居世界第四位。2010年以來，中國先后完成了健跳港、乳山口、八尺門、馬鑾灣、甌飛等多個萬千瓦級潮汐電站工程預(yù)可研。
自2017年5月以來，我國在潮流能技術(shù)進展方面，共驗收6個潮流能項目，新支持3個潮流能項目，總體技術(shù)接近國際先進水平，已成為世界上為數(shù)不多的掌握規(guī)?；绷髂荛_發(fā)利用技術(shù)的國家。在波浪能技術(shù)進展方面，共驗收6個波浪能項目，新支持4個波浪能項目，基本接近國際先進水平，并研發(fā)了小功率發(fā)電裝置，約30臺裝置完成了海試。共驗收2個溫差能項目、1個鹽差能項目。
中國潮流能開發(fā)利用技術(shù)研究開始于20世紀80年代，近年來，在國家相關(guān)科技計劃和專項資金等的支持下，中國潮流能技術(shù)得到快速發(fā)展。我國的潮流能開發(fā)和利用的最佳海域以浙江和福建為主，尤其是浙江省的舟山市擁有大小1339個島嶼，加之地處長江和錢塘江的入?？?，是我國潮流能擁有量最大的海域片區(qū)。
2014年，LHD海洋潮流能發(fā)電項目開始施工，2016年7月，該項目首期1兆瓦機組（由2臺300千瓦和2臺200千瓦機組組成）在舟山順利下海發(fā)電。2017年，浙江大學完成了650千瓦潮流能機組試運行，目前，裝置大部分處于比例樣機海試階段。
中國科學院廣州能源所研制了漂浮式波浪能發(fā)電裝置——鷹式波浪能裝置，容量為10千瓦。2012年12月，裝置進行了一年半的海試。運行期間，裝置單次無故障連續(xù)運行超過6個月。在該技術(shù)基礎(chǔ)上，2014年工作人員開始研制100千瓦鷹式波浪能發(fā)電裝置工程樣機，截至2015年12月，裝置（萬山號）已完成布放，正在進行海試并成功發(fā)電。
中國溫差能發(fā)電技術(shù)研究起步較晚，裝置的裝機容量較??；鹽差能利用技術(shù)還處于原理研究階段，
截至2018年年底，我國海洋能電站總裝機達7.4兆瓦，累計發(fā)電量超過2.34億千瓦時；潮汐能電站裝機4.35兆瓦，累計發(fā)電量超過2.32億千瓦時；潮流能電站總裝機2.86兆瓦，累計發(fā)電量超過350萬千瓦時；波浪能電站總裝機0.2兆瓦，累計發(fā)電量超過15萬千瓦時。
LHD海洋潮流能發(fā)電
2014年5月，LHD海洋潮流能發(fā)電項目在浙江岱山縣秀山島的東南海域開始施工。2016年7月27日，該項目首期1兆瓦機組（由2臺300千瓦和2臺200千瓦機組組成）在舟山順利下海發(fā)電，8月成功并入國家電網(wǎng)。2017年5月25日開始，該1兆瓦機組實現(xiàn)全天候發(fā)電并網(wǎng)運行。截至2018年年底，該項目第二代、第三代機組相繼順利下海發(fā)電。截至2019年7月20日，LHD海洋潮流能發(fā)電項目累計上網(wǎng)電量為995720千瓦時。
截至2019年8月26日，LHD海洋潮流能發(fā)電機組實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電并網(wǎng)運行27個月，穩(wěn)定運行時間打破世界紀錄。在此前，世界上最先進的潮流能機組由GE、勞斯萊斯、阿爾斯通三家國際巨頭聯(lián)合研發(fā)，該機組最長發(fā)電并網(wǎng)時間未超過4個月。
2019年8月，LHD海洋潮流能發(fā)電項目與浙江岱山縣供電公司正式簽訂了購售電合同，并進行了已并網(wǎng)發(fā)電量的首次結(jié)算。
LHD海洋潮流能發(fā)電技術(shù)已獲批國際、國內(nèi)專利50多項，著重解決了抗臺風、防海洋鹽腐、貝類及海藻附生、主軸冷卻、維修保養(yǎng)、洋流自適應(yīng)控制等關(guān)鍵性技術(shù)。
江廈潮汐電站
江廈潮汐電站位于浙江溫嶺市樂清灣江廈港，總裝機容量為4.1兆瓦，年發(fā)電量720萬千瓦時。電站共6臺機組，前5臺在1980年~1985年投入運行，第6臺機組于2007年投入運行。江廈港潮汐為半日潮，平均潮差5.08米，最大潮差8.39米，最小潮差1.53米。
電站樞紐由堤壩、泄水閘、廠房和開關(guān)站等建筑物組成。電站采用單庫雙向發(fā)電方式。
世界上裝機排名前3位的潮汐電站依次為：韓國始華湖潮汐電站裝機254兆瓦，法國朗斯潮汐電站裝機240兆瓦，加拿大安納波利斯潮汐電站裝機20兆瓦。江廈潮汐電站裝機位居世界第4位。江廈潮汐電站水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑、額定水頭、額定流量、額定功率及總裝機功率較小，額定效率與國外電站大體相同。
江廈潮汐電站自建成以來運行良好，積累了豐富的電站運行數(shù)據(jù)。2007年，電站6號機組進行了技術(shù)改造。2012年，1號機組開始擴容增效改造，2015年8月完成改造，機組在工況復雜程度、機組效率等方面達到世界先進水平。
除發(fā)電外，工程人員還在電站開展潮汐能的特點、海工建筑物技術(shù)、潮汐機組研制、防污防腐技術(shù)及綜合利用等科學實驗。
版面內(nèi)容來源于《中國海洋能2019年度進展報告》《海洋可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《海洋科學進展》《中國電力百科全書》、浙江岱山縣供電公司等。湯志成、張圓、王杏蕓對本文有貢獻。特別感謝：劉偉民
