中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：海洋中蘊(yùn)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(diǎn)。我國(guó)擁有長(zhǎng)達(dá)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(gè)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(yuǎn)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(gè)巨大的蓄能庫，蘊(yùn)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(shì)。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(guó)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(chǔ)備，但國(guó)際海洋能技術(shù)研發(fā)還面臨著很多風(fēng)險(xiǎn)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(jī)、帶動(dòng)發(fā)電機(jī)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(fēng)力發(fā)電類似，英國(guó)是目前世界上潮流能發(fā)電技術(shù)最先進(jìn)的國(guó)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(gè)國(guó)家在進(jìn)行波浪能發(fā)電研究，英國(guó)、美國(guó)、澳大利亞、丹麥和西班牙等國(guó)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(chǔ)存的熱能。溫差晝夜波動(dòng)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(xué)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(guó)際潮汐能技術(shù)已達(dá)到商業(yè)化運(yùn)行階段，潮流能技術(shù)已進(jìn)入全比例樣機(jī)實(shí)海況測(cè)試階段，波浪能技術(shù)已進(jìn)入工程樣機(jī)實(shí)海況測(cè)試階段，溫差能技術(shù)已進(jìn)入比例樣機(jī)實(shí)海況測(cè)試階段，鹽差能技術(shù)處于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段。同時(shí)，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(shì)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(jī)組與小型潮流能機(jī)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(yuǎn)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(diǎn)。
中國(guó)海洋能發(fā)電
我國(guó)《海洋可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出，要著力推進(jìn)海洋能工程化應(yīng)用，夯實(shí)海洋能發(fā)展基礎(chǔ)，實(shí)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(guó)潮汐能技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平差距不大。國(guó)家海洋管理局曾對(duì)適宜建設(shè)潮汐能電站的壩址進(jìn)行勘察和統(tǒng)計(jì)，全國(guó)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(guó)成立以來，中國(guó)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(yùn)營(yíng)管理等多種因素，目前在運(yùn)的潮汐電站只有浙江江廈潮汐試驗(yàn)電站。江廈潮汐試驗(yàn)電站裝機(jī)容量位居世界第四位。2010年以來，中國(guó)先后完成了健跳港、乳山口、八尺門、馬鑾灣、甌飛等多個(gè)萬千瓦級(jí)潮汐電站工程預(yù)可研。
自2017年5月以來，我國(guó)在潮流能技術(shù)進(jìn)展方面，共驗(yàn)收6個(gè)潮流能項(xiàng)目，新支持3個(gè)潮流能項(xiàng)目，總體技術(shù)接近國(guó)際先進(jìn)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(guó)家。在波浪能技術(shù)進(jìn)展方面，共驗(yàn)收6個(gè)波浪能項(xiàng)目，新支持4個(gè)波浪能項(xiàng)目，基本接近國(guó)際先進(jìn)水平，并研發(fā)了小功率發(fā)電裝置，約30臺(tái)裝置完成了海試。共驗(yàn)收2個(gè)溫差能項(xiàng)目、1個(gè)鹽差能項(xiàng)目。
中國(guó)潮流能開發(fā)利用技術(shù)研究開始于20世紀(jì)80年代，近年來，在國(guó)家相關(guān)科技計(jì)劃和專項(xiàng)資金等的支持下，中國(guó)潮流能技術(shù)得到快速發(fā)展。我國(guó)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(gè)島嶼，加之地處長(zhǎng)江和錢塘江的入?？冢俏覈?guó)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(xiàng)目開始施工，2016年7月，該項(xiàng)目首期1兆瓦機(jī)組（由2臺(tái)300千瓦和2臺(tái)200千瓦機(jī)組組成）在舟山順利下海發(fā)電。2017年，浙江大學(xué)完成了650千瓦潮流能機(jī)組試運(yùn)行，目前，裝置大部分處于比例樣機(jī)海試階段。
中國(guó)科學(xué)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(jìn)行了一年半的海試。運(yùn)行期間，裝置單次無故障連續(xù)運(yùn)行超過6個(gè)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(jī)，截至2015年12月，裝置（萬山號(hào)）已完成布放，正在進(jìn)行海試并成功發(fā)電。
中國(guó)溫差能發(fā)電技術(shù)研究起步較晚，裝置的裝機(jī)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(guó)海洋能電站總裝機(jī)達(dá)7.4兆瓦，累計(jì)發(fā)電量超過2.34億千瓦時(shí)；潮汐能電站裝機(jī)4.35兆瓦，累計(jì)發(fā)電量超過2.32億千瓦時(shí)；潮流能電站總裝機(jī)2.86兆瓦，累計(jì)發(fā)電量超過350萬千瓦時(shí)；波浪能電站總裝機(jī)0.2兆瓦，累計(jì)發(fā)電量超過15萬千瓦時(shí)。
LHD海洋潮流能發(fā)電
2014年5月，LHD海洋潮流能發(fā)電項(xiàng)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(xiàng)目首期1兆瓦機(jī)組（由2臺(tái)300千瓦和2臺(tái)200千瓦機(jī)組組成）在舟山順利下海發(fā)電，8月成功并入國(guó)家電網(wǎng)。2017年5月25日開始，該1兆瓦機(jī)組實(shí)現(xiàn)全天候發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行。截至2018年年底，該項(xiàng)目第二代、第三代機(jī)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(xiàng)目累計(jì)上網(wǎng)電量為995720千瓦時(shí)。
截至2019年8月26日，LHD海洋潮流能發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行27個(gè)月，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間打破世界紀(jì)錄。在此前，世界上最先進(jìn)的潮流能機(jī)組由GE、勞斯萊斯、阿爾斯通三家國(guó)際巨頭聯(lián)合研發(fā)，該機(jī)組最長(zhǎng)發(fā)電并網(wǎng)時(shí)間未超過4個(gè)月。
2019年8月，LHD海洋潮流能發(fā)電項(xiàng)目與浙江岱山縣供電公司正式簽訂了購(gòu)售電合同，并進(jìn)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(guó)際、國(guó)內(nèi)專利50多項(xiàng)，著重解決了抗臺(tái)風(fēng)、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(jī)容量為4.1兆瓦，年發(fā)電量720萬千瓦時(shí)。電站共6臺(tái)機(jī)組，前5臺(tái)在1980年~1985年投入運(yùn)行，第6臺(tái)機(jī)組于2007年投入運(yùn)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(jī)排名前3位的潮汐電站依次為：韓國(guó)始華湖潮汐電站裝機(jī)254兆瓦，法國(guó)朗斯潮汐電站裝機(jī)240兆瓦，加拿大安納波利斯潮汐電站裝機(jī)20兆瓦。江廈潮汐電站裝機(jī)位居世界第4位。江廈潮汐電站水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑、額定水頭、額定流量、額定功率及總裝機(jī)功率較小，額定效率與國(guó)外電站大體相同。
江廈潮汐電站自建成以來運(yùn)行良好，積累了豐富的電站運(yùn)行數(shù)據(jù)。2007年，電站6號(hào)機(jī)組進(jìn)行了技術(shù)改造。2012年，1號(hào)機(jī)組開始擴(kuò)容增效改造，2015年8月完成改造，機(jī)組在工況復(fù)雜程度、機(jī)組效率等方面達(dá)到世界先進(jìn)水平。
除發(fā)電外，工程人員還在電站開展潮汐能的特點(diǎn)、海工建筑物技術(shù)、潮汐機(jī)組研制、防污防腐技術(shù)及綜合利用等科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
版面內(nèi)容來源于《中國(guó)海洋能2019年度進(jìn)展報(bào)告》《海洋可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《海洋科學(xué)進(jìn)展》《中國(guó)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(duì)本文有貢獻(xiàn)。特別感謝：劉偉民
