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儀器網 時事聚焦】今年是推動落實“十四五”規劃、實現生態文明建設新進步的重要一年,做好生態環境保護工作意義重大。而目前全球
能源格局已經開始發生改變,新一輪的能源轉型聚焦清潔、低碳、智能和高效的可再生能源。
地球上的海洋面積遠遠大于大陸面積,是地球上最廣闊的水體。海洋是一個巨大的能源寶庫,許多能源都蘊藏在海洋之中。海洋能這種以以海水為介質,有著潮汐、海流、波浪等物理海洋能量,以及河流和海洋交匯處的鹽度差以及深層與表層海水之間的溫度差等產生的能量,有著清潔和可持續發展的優勢,并且其理論儲量是全球各國每年耗能量的幾百倍甚至幾千倍。
2017-2020年,全球海洋能市場融資規模逐年上升。其中2020年全球海洋能市場的融資金額達到3.6億美元,相較2019年增長9%。而根據數據顯示,2020年,全球累計裝機容量最大的水能,裝機量達到1170GW,占全球新能源裝機容量的41.30%;而海洋發電在可再生能源發電中所占比例最小,僅有0.02%。
可以看出,海洋能源的資源潛力空間很大,近些年來,海洋能市場越來越受到沿海國家的重視,海洋能的開發和利用不僅能夠服務于海洋資源開發,緩解能源緊缺,還能夠將其作為戰略資源進行技術儲備。但在開發海洋能上,也仍然存在著大量的問題。
潛力空間巨大的海洋能
海洋能中所蘊含的能源主要包括
潮汐能、潮流能、波浪能、溫差能以及鹽差能等。按照能量儲存形式的不同,海洋能可以分為三類:一是海洋機械能,其中包括潮汐能、潮流能、波浪能;二是海洋熱能,其中包括溫差能;三是海洋物理
化學能,包括鹽差能。
潮汐洶涌澎湃卷潮而來的磅礴氣勢,其中還蘊含著巨大的能量。
潮汐能指的是漲潮和落潮過程中所產生的勢能,其強度通常和潮頭數量以及落差有關。現代潮汐能主要是利用在潮汐能發電,在海灣、河口等有利地形上
建筑水堤,形成水庫,以便能夠大量儲蓄海水,通過水輪發電機組進行發電。
潮流能是指海水流動的動能,主要是海底水道和海峽中較為穩定的流動以及由于潮汐導致的有規律的海水流動。風力的大小和海水密度的差異是產生海流的主要原因。與其他可再生能源,潮流能有著規律性強、能量密度大以及潮流發電水輪機在海平面下不占用陸地面積、不影響景觀、對周圍海洋生態影響小的優勢。
海洋表面的波浪所具有的動能和勢能就是所謂的波浪能。事實上,波浪能是海洋能中最不穩定的一種能源,但分布廣、能流密度大,我國波浪能技術立足自主創新,先后研制各類型波浪能裝置幾十余個,還建立了一批波浪能示范電站,在波浪能發電的關鍵技術研究方案中還取得了重大突破。
溫差能是指以表、深層海水的的溫度差的形式所儲存的海洋熱能,其能量的主要來源是蘊藏在海洋中的太陽輻射能。溫差能有著穩定、全時段以及可再生等優點。不過溫差能發電及綜合利用是在溫差能開發技術及裝備的發展過程中復雜程度最高的。
海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間所產生的化學電位差能就是鹽差能,同時鹽差能也是海洋能中能量密度最大的一種。鹽差能主要存在河海交匯處,也就是江河入海口,我國地域廣闊、河流眾多,鹽差能的蘊藏量十分豐富。
開發海洋能困難重重
但事實上,目前很多海洋能至今也沒有被利用起來。目前我國還面臨著技術裝備落后、專業人才缺乏、開發進程緩慢等問題,海上平臺建設長期依賴于國外技術,其自主創新和裝備制造能力提升也較為緩慢。例如鹽差能,在滲透壓發電技術上,需要建立落差很大的壩,蒸汽壓發電技術則需要建流量很大的管路和汽輪機,其施工和成本都是問題所在。
前幾十年我國在海洋能資源開發利用的過程中,主要是在海洋能發電技術的研究和應用上進行了相關工作,但在如何發揮海洋優勢,圍繞海洋能發電技術的開發以及積極開展海洋能資源的綜合利用方面,也暫未形成統一方案。
并且目前盡管我國已有許多相關部門逐漸開始涉足海洋能資源的開發利用,但仍然缺乏整體規劃和部署,力量較為分散,難以形成整體優勢,在開發布局、發展優先次序、關鍵技術攻關、人才培養、資金投入等建設方面出現脫節現象。
多方面攻克難題 聚焦海洋能發展
潮差能、潮流能和波浪能是未來海洋能重點發展方向。通過制定海洋能發展規劃,提出海洋能發展的階段性目標任務,能夠有效促進海洋能產業化發展。國務院原則同意《“十四五”海洋經濟發展規劃》,要求加強組織領導,明確工作責任,創新體制機制,發揮自身優勢,堅持陸海統籌,以陸促海、以海帶陸。并圍繞建設現代海洋產業體系、打造可持續海洋生態環境、深度參與全球海洋治理等方面重點推進,加速建設中國特色海洋強國。
近段時間,我國瞄準國際海洋能技術的前沿和關鍵核心領域,加快對專業基礎人才的培養,加強對優秀學科帶頭人、優秀青年人才和創新團隊的培養支持,提高碳達峰碳中和相關專業人才培養質量。科技部發布“可再生能源與氫能技術”國家重點研發計劃,支持有關海洋能高效轉換機制、關鍵技術與裝備的研究。
各省緊隨政策腳步,對海洋能相關項目給予資助及補貼,研究并出臺相關適宜的財稅優惠和風險投資等政策,以相關獎勵及補貼等方式來引導社會資本投入,不斷鼓勵企業自主創新,建立成果轉化基地,持續推進海洋能產業化進程。
海洋能源開發利用快速發展,成為助力實現我國“雙碳”目標的藍色路徑。同時,我國也在不斷加強與海洋能技術發達地區的交流合作,持續推動國家層面實施海洋能國際科技合作項目,持續引進國際前沿技術,以能夠提升我國海洋能技術水平,并逐漸形成適應我國海域特點的技術優勢。在技術不斷交流合作的基礎上,逐漸制造出適應我國海域特點的海洋能技術裝備,以不斷推進我國海洋能資源的運用。
從我國實施的一系列氣候變化戰略、措施和行動能夠得知,海洋能的開發已經不僅僅是研究和建設成本上的問題,而更多的是該思考如何提高海洋能利用技術的可靠性和穩定性,讓海洋能發電能夠在商業上真正具有應用前景。而海洋能的開發利用,也必將成為我國沿海社會經濟持續發展、快速、健康的發展提供可靠、經濟和清潔的新能源。
(資料參考來源:前瞻網、中國工程科學、科技日報、中國自然資源報、百科、知網等)
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