潮涨潮落带动水下的涡轮转动，日出日落又激发水面上的太阳能光伏板发电。2022年5月，中国首座潮光互补型光伏电站在浙江实现并网，媒体将这个同时利用月球引力和太阳光照的电站形容为“日月同辉齐发力、水上水下齐发电。”该电站开创了光伏与潮汐协调发电的新能源综合运用新模式，意味着中国在海洋能源综合利用方面又迈出了重要一步。预计该电站可满足约3万户家庭一年的用电需求。

  在全球能源转型迫在眉睫的当下，蕴藏在潮汐、潮流、波浪等海水运动中的海洋能因其全球总储量巨大、资源分布极为广泛开始得到更多关注。

  近年来，欧盟、美国、澳大利亚、中国等纷纷出台政策框架，推动海洋能加速发展，其中以欧洲发展最为迅速：2021年欧洲潮汐能、波浪能新增装机容量分别占到全球总量的2/3和1/2。

  据国际可再次生产的能源署（IRENA）预测，全球海洋能装机容量预计在未来5年间可迅速增加至3.0GW，到2030年和2050年分别实现70GW和350GW，相当于数十上百个三峡水电站（2.25GW）。

  尽管相对于中国超过2000GW的总发电装机容量来说，海洋能的贡献还属于“杯水车薪”，但发展海洋能也已被视为确保国家能源安全、解决沿海和海岛地区电力紧张、提升海洋科技国际竞争力的重要举措。中国已出台多项海洋能的研究与开发利用的顶层规划推动海洋能发展。自然资源部国家海洋技术中心发布的《中国海洋能2019年度进展报告》显示，截至2018年底，中国海洋能电站总装机达7.4MW，累计发电量超2.34亿千瓦时。

  中国海洋能分布广泛，类型多样，但密度较低。目前主流海洋能利用方式有五种，其中，潮汐能已实现商业化应用；潮流能、波浪能经过近十年的发展，分别进入商业化运行前期和工程样机实海况测试阶段，技术能力接近世界领先水平——今年3月，中国首台兆瓦级潮流能机组“奋进号”在浙江实现并网，预计年发电量不少于100万千瓦时。另外，温差能、盐差能也已分别处于比例样机测试和实验室验证阶段。

  不过，全国人大常委会委员、青岛市政协副主席吴立新认为，目前中国海洋能产业还缺乏战略规划及政策法规配套支撑，且项目及电力成本仍然较高，他建议通过制定海洋能中长期发展的策略、完善配套法规及资金支持政策等加速海洋能发展进程。

  我们将以上述五种海洋能为例，回顾中国几十年海洋能源发展历史，展望未来海洋能利用前景。

  潮汐能发电原理与水力发电相似，即通过拦潮坝上的涡轮发电机组，将潮水涨落形成的水位势能转化为电能。潮汐能是目前全球范围内商业化程度最高的海洋能利用方式，已商业化应用数十年。于1966年建成投产、至今仍在运行的法国朗斯潮汐电站是世界上最早建成的潮汐发电站之一，也曾是世界上最大的潮汐发电站。

  中国对潮汐能的利用可以追溯到上世纪50年代甚至更早。在过去的70年间，中国已先后建设了100多座小型潮汐电站，但由于电站技术水平、地方规划、运营管理等多种因素，目前在运行的潮汐电站只有浙江江厦潮汐试验电站和浙江海山潮汐电站。其中，江厦潮汐试验电站经过持续扩容增效改造，目前总装机容量4.1MW，是世界第四大潮汐能电站。

  不过，因其波动性和间歇性，潮汐能的发电机组利用效率不高，发电成本难与其他可再次生产的能源竞争。在中国，沿岸地区平均潮差较小这一自然因素，也制约着潮汐能发电效率。2009—2015年间，中国开展了针对台州三门湾健跳港、温州瓯飞、威海乳山口等多个万千瓦级潮汐电站的预可行性研究，研究测算出的平均出厂电价区间为1.386-2.6元/千瓦时，与国际潮汐能电站发电价格相当，但高于水电、光伏等可再次生产的能源电价——2021年中国风电和光伏每度电指导价格最高还不到0.5元。

  近年来，新技术的发展让弥补潮汐能发电不足成为可能：潮光互补型光伏电站的能源综合利用，虽暂不能减少相关成本，但可提升电力供应的稳定性；为减少传统拦坝式电站截断水道造成的生态影响，包括英国、荷兰、澳大利亚等国的研究人员已开始着手研究开放式潮汐能开发利用技术探讨研究，并提出了动态潮汐能等更加环境友好的新型潮汐能技术。

  不同于潮汐能发电利用水位差，潮流能发电虽然也有赖于太阳月亮的引潮力形成的潮流，但借助的是水流本身的动能。海中的潮流就像空气中的风，潮流能的发电装置也与风力发电机更为类似。

  从2003年英国在德文郡林恩茅斯（Lynmouth）外海安装首台300kW潮流能发电机组至今，国际潮流能技术已基本成熟。2015年，英国、瑞士等国联合启动目前全球最大的潮流能发电项目MEYGEN的建设。一年后，该项目一期装机容量已达398MW，近百倍于江厦潮汐试验电站。该项目的成功建设加速了全球潮流能发电市场发展，潮流能发电也从示范项目进入商业应用阶段。

  从全球范围看，潮流能规模化利用是海洋能商业化的重点方向。在欧盟联合研究中心的《未来海洋能新兴技术：创新和改变规则者》报告中，四项潮流能专用技术、三项有关技术入选十大促进海洋能市场发展的新兴技术。

  中国自上世纪80年代开始潮流能研究，目前是世界上少数几个掌握规模化潮流能开发利用技术的国家之一，浙江舟山林东LHD潮流能装置首期机组已连续运行超过50个月，今年3月，世界最大单机容量潮流能发电机组“奋进号”在浙江舟山秀山岛实现并网，装机容量达1.03MW。截至2021年，潮流能总装机规模居全球第二位，仅次于英国，商业化运行前景可期。

  中国潮流能资源储备丰富，根据1988年中国沿海农村海洋能资源区划（下称《区划》）的数据，潮流能资源理论平均功率为13.95GW，受当时的技术水平和调查方法所限，中国潮流能资源量应大于这一数字。其中，浙江沿岸是中国潮流能资源储备最为丰富的地区，占到全国储备的超40%，特别是杭州湾和舟山群岛海域的潮流能蕴含量与世界潮流能富集区相当，可以说中国发展潮流能具备一定“先天优势”。

  波浪能是由风能转化而来的能量，风吹过海洋，将能量传递给海水，并储存为海水动能和势能。波浪能发电技术即利用波浪上下运动的势能，以及往复运动的冲击力驱动发电机发电。比起潮汐能和潮流能，波浪能的捕捉效率和稳定能力都更低。

  英国、美国、澳大利亚、中国等国在波浪能研发上的大力投入让波浪能发展迅速，但因技术种类分散，波浪能利用整体仍处于工程样机测试阶段，距离商业化应用还有较大空间。

  目前，全世界内研发、海试和商业化进展较快的波浪能发电装置包含英国绿色能源公司的Oyster装置、美国海洋电力公司（OPT）的PowerBuoy装置、丹麦的Wave Dragon装置等，均已实现长时间海试，并开始并网发电。

  在中国，波浪能能源储量丰富，受地形、季风等因素影响，浙江、广东、福建等省附近海域的波浪能资源较为富集，但单位面积内的波浪能蕴含量较低：中国沿岸单位面积波浪能蕴含量较高的地区也仅为世界中等水准的1/10，这也导致中国波浪能装置的单机装机容量不易扩大，度电成本难以降低。

  此外，如何在台风等灾害性海洋天气特征情况下确保波浪能装置的安全运行，以及怎么样提高转换效率也是当前波浪能开发利用的难点，广州能源研究所海洋能研究员吴必军曾在接受各个媒体采访时说。

  为兼顾结构相对比较简单、安全可靠和高转换效率，吴必军所在团队对主流波浪能技术振荡水柱技术进行了深入研究。2019年，有关技术经国家海洋技术中心测试，波电转换效率最高达50.73%，该装置可为海上测量仪器、海洋牧场、海岛等进行供电。

  盐差能和温差能，也是在探索中的海洋能利用方式，不过相比之下它们距离商业化应用更远。

  海水温差能是指以表层海水和深层海水的温度差的形式所储存的海洋热能。海洋温差能转换（OTEC）发电技术最早于19世纪提出。上世纪初，全球首个温差能试验装置在古巴坦萨斯海湾沿海建成。21世纪以来，随着高效热循环技术、陆上温差发电技术等技术的发展，OTEC迎来又一轮开发热潮。

  中国海洋温差能的资源蕴藏量在各类海洋能中位居第一，据国家海洋局第二海洋研究所研究员王传崑等计算，若装机容量达到技术可开发装机容量的1%（约360GW），就将超过中国当前累计光伏装机容量。不过，中国海洋温差能研究到上世纪80年代才开始，当前发电样机尚处于海况实测阶段。

  盐差能的开发技术探讨研究比上述几种海洋能更短，因装置成本高企目前还处于原理探讨和实验室研究阶段。这种蕴藏于以化学能的形式存在于淡水和海水、或两种不同浓度海水之间，最典型的就是河海交界处。

  从世界上首个盐差能发电示范系统——挪威Stat-Kraft公司于2009年完成的10kw盐差能示范装置来看，其发电原理可以简化为：海水和淡水经过预处理后放置在膜组件两侧形成渗透压差，淡水向浓水渗透，使得浓水体积增大，并以此将盐差能转化为压力势能，推动涡轮发电。

  在国际范围内，海洋温差能技术综合利用趋势日趋明显，特别是将温差能应用在海水制氢、深水养殖等领域。长期关注海洋可再次生产的能源利用的国家海洋局第一海洋研究所研究员刘伟民曾撰文提及，从温差能资源以及经济可行性角度来看，海洋温差能技术非常适合于热带海域的偏远岛屿国家，通过综合利用将温差能发电与海水空调制冷和海水淡化等功能结合在一起。

  自上世纪80年代以来，中国支持了过百项海洋能研发项目，当前有了数百人的研究力量和可观的研究基础。成本虽然仍是海洋能利用的主要障碍，但伴随滨海海岛和海上开发活动的发展，海洋能的优势应用场景已更加清晰。

  据浙江大学海洋研究院海洋能研究团队首席研究员李伟在受访时介绍，除了能就近为滨海区域供电，当前海岛上度电成本2-6元的柴油发电，已可完全用海洋能替换；此外，深远海等开阔海域的大量海上设施、水下装备对海洋能的需求也十分迫切。

  用李伟的话说，在碳中和碳达峰背景之下，海洋能作为中国可再次生产的能源、海洋和先进制造三大战略领域的重要交汇点，“既具有非常好的研究基础和产业化转化条件，也将迎来重大发展机遇。”

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