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海洋可再生能源——我国沿海经济可持续发展的重要支撑

2012-04-25

世界经济与政治论坛 2012年3期
关键词:沿海地区波浪发电

晏 清 刘 雷

引 言

在我国四大经济板块中,东部沿海地区经济发展速度最快,最具活力、潜力和创造力。这里曾贡献了具有鲜明时代特色的“东部速度”,东部地区经济的高速增长为全国的经济建设做出巨大贡献。从经济总量上看,2010年我国东部沿海地区生产总值260 057.79亿元,占全国国内生产总值的64.82%。如果从工业增加值来看,2010年沿海地区工业增加值为114 957.33亿元,占全国工业增加值的71.46%。从出口总量来看,如果按照经营单位所在地进行核算,2010年沿海11个省、直辖市出口总额达13 756.90亿美元,占全国出口总额的87.20%①以上数据是根据《2011年中国统计年鉴》相关数据整理得到。。但是,支撑我国东部沿海地区经济增长的源动力,有相当一部分是靠高投入、高消耗和高污染、粗放型的经济增长方式实现的。

以能源消耗为例,2010年我国东部沿海地区工业用煤为279 888.53万吨,工业石油消费量为15 962.9万吨,工业电力消费量为26 854.49亿千瓦时,分别占我国原煤产量的86.52%、原油产量的78.63%、电力消费总量的72.52%①以上数据是根据《2011年中国统计年鉴》相关数据整理得到。。由此我们可以发现,我国东部沿海地区在贡献了相当规模的GDP的同时,更消耗了令人惊讶的能源。我国东部地区的经济增长已经呈现出对能源的高依赖性、能源消费收入高弹性的特点,其能源消费的收入弹性为西部地区能源消费收入弹性的2倍多②Taiwen Feng,Linyan Sun,Ying Zhang.The Relationship between Energy Consumption Structure,Economic Structure and Energy Intensity in China.Energy Policy,2009(37):5475-5483。毫无疑问,这种增长方式主导下的沿海地区经济“列车”,在高速运行中必然隐含着巨大的风险。

能源是人类生存和发展的重要物质基础。人类的能源利用经历了薪柴时代、煤炭时代,目前处在以石油和天然气为主的时代。随着人类大量的使用化石能源,能源对经济社会发展的制约和对人类赖以生存的地球生态环境的影响越来越明显。当前,能源短缺和与能源相关的环境污染问题日益突出,已经成为制约我国经济社会可持续发展的两大问题。传统意义上的能源利用只是就能源论能源,忽视了能源的可衰竭性以及能源—经济—环境之间的内在联系,而可再生能源可以不断再生、永续利用,具有取之不尽,用之不竭的特点。实际上,能源利用不仅与经济系统密切相关,如产业结构、工业增加值的能耗等,还与环境系统直接相连。如果能源利用效率能够得到有效改善,可以直接为经济增长提供动力,甚至在经济不断增长的情况下,能源消费也有可能不再增加甚至是减少,而与能源消费紧密相关的环境污染也有可能大大减轻。

进入21世纪,世界范围内的能源必将出现新的转型,从目前的发展趋势看,可再生能源将是最具现实性的选择。可再生能源的使用是解决目前能源短缺和环境污染的一个重要手段,也是我国经济可持续发展的关键所在。实际上,能源、经济和环境三者之间是相互影响、相互制约的,三者形成了一个既相对独立又相互开放的能源-经济-环境系统(如图1所示)。

图1 能源-经济-环境系统内在关系

因此,如果能源系统是可再生的话,整个系统将会永久性、持续性运转。相对于可能穷尽的化石能源来说,可再生能源在自然界中却可以循环再生,能源、经济和环境组成的系统将成为“永动机”,将会为经济增长提供不竭动力。毫无疑问,对于我国沿海地区来说,海洋可再生能源的开发和利用将为我国东部地区经济的可持续性发展提供重要支撑和保障。

海洋可再生能源开发状况分析

近几十年来,由于受到化石燃料能源危机和环境变化压力的驱动,作为主要可再生能源之一的海洋能事业取得了很大发展,在相关高新技术的支持下,海洋能应用技术日趋成熟,为人类在本世纪充分利用海洋能展示了美好的前景。

海洋约占地球表面的71%,作为资源的宝库,是地球上尚未充分开发利用的最大领域,海水潮汐、海流和波浪等运动周而复始,永不休止,海洋能是可再生能源,属于一种洁净能源。因此,开发利用海洋可再生能源替代化石能源可以有效减少CO2的排放。按照国际上的一般标准折算,利用海洋可再生能源发电比用煤炭发电每KWh电约减排CO20.997kg和SO20.03kg。根据我国《可再生能源中长期发展规划》的目标,建立一个10万KW级的潮汐能电站,仅此每年便可减排CO2约80万吨。按此计算,如果我国可开发的海洋能的利用率达到1%,每年可发电约378亿KWh,比用煤炭发电约减排CO2380亿吨①Bassi A M,Yudken J S.Climate Policy and Energy-intensive Manufacturing:A Comprehensive Analysis of the Effectiveness of Cost Mitigation Provisions in the American Energy and Security Act of 2009.Energy Policy,2011(39):4920-4931。

由于海洋处于十分重要的地位,因此各国都在加强发展海洋科学技术,这有利于正在开拓中的海洋可再生能源在不久的未来形成具备一定规模的海洋产业。而充分利用海洋潮汐发电,已成为人类理想的新能源之一。不过,由于海洋能具有如下特点,使得开发充满着困难:海洋能量多变,具有不稳定性,运用起来比较困难;总量巨大,但分布分散、不均,能流密度低,利用效率不高,经济性差。不过,虽然海洋能的利用问题很多,难度很大,但随着现代高新技术的不断发展,人类开发利用海洋能的前景越来越广阔。有关专家预言:随着世界科技的飞速发展,本世纪人类将进入海洋能源开发利用的新时代。

1.国内外海洋可再生能源发展现状

海洋能通常是指海洋本身所蕴藏的能量,主要为潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、海流能和化学能,不包括海底或海底下储存的煤、石油、天然气等化石能源和“可燃冰”,也不含溶解于海水中的铀、锂等化学能源。更广义的海洋可再生能源还包括洋海上空的风能、海洋表面的太阳能等。全球海洋可再生能源理论储量为766亿KW(不包括海洋风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能)①Asselt H V,Biermann F.European Emissions Trading and the International Competitiveness Energyintensivei Industries:a Legal and Political Evaluation of Possible Supporting Measures.Energy Policy,2007(35):497-506。

由于海洋是一个巨大的能源转换场,海洋中再生能源可供利用的能量约为70多亿KW,是目前全世界发电能力的十几倍②Lund P.Impacts of EU Carbon Emission Trade Directive on Energy-intensive Industries-Indicative micro-economic Analyses.Ecological Economics,2007(63):799-806。据初步统计,各类海洋能全球总储量和我国可开发的能量如下表1所示。

表1 各类海洋能全球总储量及我国可开发的能量

(1)潮汐能。目前,只有潮汐能发电技术比较成熟,其他形式海洋能的应用大都还停留在探索阶段。潮汐能是海水受到月球、太阳等天体引力作用而产生的一种周期性海水自然涨落现象,是人类认识和利用最早的一种海洋能。潮汐能发电与水力发电的原理、组成基本上是一样的,也是利用水的能量使水轮发电机发电。问题是如何利用海潮所形成的水头和潮流量,去推动水轮发电机运转。海水的垂直涨落运动称为潮汐,海水水平运动叫潮流。人们通常把潮汐和潮流中所包含的机械能统称为潮汐能。潮汐能利用一般分两种形式:一是利用潮汐的动能,直接利用潮流前进的力量来推动水车、水泵或水轮发电机;二是利用潮汐的位能,在电站上下游有落差时引水发电。由于利用潮汐的动能比较困难,效率又低,所以潮汐发电多采用后一种形式,潮汐电站就是利用海洋潮位涨、落与库水位形成落差进行涨落潮发电。利用潮汐能发电可以采用单库单向、单库双向或双库单向等三种形式。

国外利用潮汐发电始于欧洲,20世纪初德国和法国已开始研究潮汐发电。德国在1912年建成了布苏姆潮汐电站,法国则于1966年在希列塔尼米岛建成一座最大落差为13.5m、坝长750m、总装机容量24万KW的朗斯河口潮汐电站,年均发电量为5.44亿KWh,它使潮汐电站进入了实用阶段。之后,美、英、加拿大、前苏联、瑞典、丹麦、挪威、印度等国都陆续研究开发潮汐发电技术,兴建各具特色的潮汐电站,并已取得巨大成功。

表2 国内外已建主要潮汐电站

我国大陆海岸线长1.8万公里,曲折的海岸线,众多的潮汐河流,蕴藏着丰富的潮汐能源。潮汐能利用的近代发展,起始于20世纪50年代后期。从1958年起,我国陆续在广东顺德、东湾、山东乳山、上海崇明等地建立了几十座潮汐能发电站,其中浙江省温岭市西南角乐清湾江厦潮汐试验电站装机容量最大,功率为3 200KW,仅次于法国的郎斯潮汐发电站和加拿大安纳波利斯潮汐发电站,是亚洲最大的潮汐电站。目前,国内外已建的主要潮汐电站如表2所示。

潮汐能发电是一项潜力巨大的事业,经过多年来的实践,在工作原理和总体构造上基本成型,可以进入大规模开发利用阶段。随着科技的不断进步和能源资源的日趋紧缺,潮汐能发电在不远的将来将有飞速的发展,潮汐能发电的前景是广阔的。

(2)波浪能。波浪能发电是继潮汐发电之后发展最快的一种海洋能源利用措施。波浪能是由大气层和海洋在相互影响的过程中,由于在风和海水重力作用下形成永不停息、周期性上下波动的波浪,这种波浪具有一定的动能和势能。波浪能的大小与波高的平方和波动水域面积成正比。目前,日本、英国、美国、德国、加拿大、中国等都在研究波浪能发电,以日本、英国、挪威等国开发利用的水平较高。

解决波浪能发电的关键是波浪能转换装置。目前,人们运用最多的几种方式有气动式波浪能发电、液动式波浪能发电、蓄水波浪能发电等。气动式波浪能发电是利用波浪的起伏力量,均匀地把波浪能转换成气流能,以推动空气涡轮机发电。世界上第一台小型气动式波浪能发电装置是日本人益田在1964年发明的。液动式波浪能发电装置是把波浪能转换成液压能,再通过液压电机发电。比较典型的是英国人索尔特博士发明的“点头鸭”式波浪发电装置,“鸭体”吸收波浪能效率可达80%—90%。1985年,英国在苏格兰的艾莱岛建造了一座75KW的振荡水柱波力电站,1995年又建成一座输出功率为2MW的波浪能发电站,可满足2 000户家庭用电。蓄水波浪能发电是利用气泵原理,使海浪“聚集”,并提高波浪的高度,以涌进岸边高处的蓄水池,再用高水头来冲击水轮电机发电。

我国波浪能资源丰富,估计约有5亿KW以上。但我国波浪能发电的研究起步较晚,1990年才在大万山岛建成第一座20KW级的试验性波浪发电站。

(3)温差能。温差能是由于深部海水与表面海水温度差而产生的能量。温差能发电与地热能发电相似,其方式有三种:第一种是开放循环式,即将海水直接在低压下蒸发,产生蒸汽,去推动涡轮发电机发电。最早提出开放循环式温差发电的是法国的阿松瓦尔,他的学生克劳德在1926年试验成功海水温差发电,并于1930年在古巴海滨建成世界上第一座海水温差发电站,功率为10KW。1948年,法国在非洲象牙海岸建造了一座7 000KW的海水温差发电站。开放循环式发电除得到电能外,还可以得到大量的淡水和副产品。第二种是封闭循环式,即利用海水上下温度差来使低沸点物质(如氟里昂、氨等)产生蒸汽,再用蒸汽推动涡轮发电机发电。闭路循环式发电是美国安德森父子1964年提出来的,1979年美国在夏威夷正式建成闭路循环式发电站,发电能力为50KW。闭路循环式发电可大大提高进排气之间的压力差和涡轮机的工作效率。第三种是混合循环式,它具有以上两种发电方式的特点,且效率更高。

美、日等国是研究温差能发电的先进国家。美国在夏威夷建有一座闭路循环温差发电站,输出功率50KW,还将建一座发电能力达16万KW的温差能发电站。日本于20世纪80年代分别在南太平洋的瑙鲁岛和鹿儿岛建成100KW和MW级两座温差能电站。我国海域辽阔,东海、黄海、南海的平均水温都比较高,特别是南海夏季平均可达36℃以上,且大部分地区水深在1000m以上,自表层向下500m—1000m即可得到5℃的冷水,具有利用海水温差发电的有利条件和广阔前景。中国科学院广州能源研究所于20世纪80年代中期曾在实验室进行过开放式温差能装置的模拟研究。

(4)盐差能。海水属于咸水,它含有大量的矿物盐,河水属于淡水。因此,当陆地河水流入大海的交界区域,咸淡水相混时就会形成盐度差和较高的渗透压力,淡水会向咸水方向渗透,直至两者盐度平衡,在两种水体的接触面上新生一种物理化学能,利用这种能量发电就是海洋盐差能发电。

盐差能发电是美国人在1939年首先提出来的。目前,世界上只有以色列建了一座150KW的盐差能发电的实验装置,实用性盐差能发电站还未问世,看来人类要大规模地利用盐差能发电还有一个相当长的过程。

(5)海流能。海流亦称为洋流,是海洋中的海水朝一个方向不断流动,尤如河流具有固定流动路线一样,会产生一种不易觉察的海流动力。海流主要分布在大西洋的西部边界,那里有强大的黑潮海流、墨西哥海流,此外,世界上还有日本海流、北太平洋海流、南极环海流等。

海流能的主要用途是发电。它的发电原理就是利用海流的冲击力使水轮机高速旋转,再带动发电机发电。美国设计了一个最宏伟的海流能利用装置,就放在佛罗里达半岛外侧的墨西哥海流上,还将一艘海流发电船长年停泊在强劲的海流上发电。我国海流能发电起步较晚,1994年才在浙江省岱山县官山岛建成第一座海流能发电站。

由以上描述可以看出,目前国外海洋可再生能源开发利用的技术和产业特点可以归纳为以下几点:潮汐能发电技术已经成熟,潮汐能综合利用经济效益比较显著;波浪能开发利用技术进入大规模商业化开发利用阶段;海流能开发利用技术进入大规模装机实验阶段,具备了商业开发的条件;而温差能、盐差能正在处于技术开发和成熟阶段。

2.我国海洋能发展存在的问题

我国海岸线总长度32 000多公里,其中大陆海岸线长达18 000多公里,有大小岛屿6 960多个,海岛总面积6 700平方公里,有人居住的岛屿有430多个,总人口450多万人。沿海和海岛既是外向型经济的基地,又是海洋运输和开发海洋的前哨。因此,我国具备海洋可再生能源开发的良好条件。

近几十年来,我国海洋可再生能源研究取得了长足进步,海洋可再生能源开发利用的重点是潮汐能、波浪能和海浪能,但海洋可再生能源的开发利用水平还不高,只有潮汐能开发利用比较成熟,其他能源开发尚处于技术研究和示范试验阶段,与世界先进水平相比,还存在不小差距,这主要表现在:(1)我国海洋能源总量巨大,但分布分散、不均,能流密度低,能量变化大,利用效率不高;(2)海洋能利用技术是海洋、蓄能、土工、水利、机械、材料、发电、输电、可靠性等技术的集成,目前尚不成熟,致使一次性投资大,与常规能源利用相比,经济性不好,影响海洋能利用的推广;(3)开发政策不明确,类似江厦潮汐电站的试验性电站较少,科技创新投资力度小;(4)科研人员的人才结构不合理,科技队伍高龄化,学科带头人少。

海洋可再生能源——我国沿海地区经济可持续发展重要支撑

海洋对我国经济社会发展具有重大战略意义,大力发展海洋经济是加快转变经济发展方式,实现我国经济可持续发展的重要支撑。具体说来:

1.海洋可再生能源能有效缓解沿海地区能源紧张,优化沿海地区能源供给结构

煤炭资源在我国能源中占据绝对比重,占我国能源生产总量的76.5%。石油作为一种不可再生能源,尽管产量在逐年提升,但从2009年开始原油在我国能源中的比重下降至10%以下,2010年该比重为9.8%。随着煤炭和原油的存储量逐步下降,我国沿海地区过度依赖煤炭和原油的能源供给结构将呈现出不稳定性,必将对我国沿海地区经济发展和经济安全产生巨大冲击。沿海地区经济可持续发展要求必须挖掘新的能源来源,海洋能源尤其是可再生能源就是非常重要的新能源之一,这在欧洲一些国家和地区已经得到证明。例如,《欧洲2010—2050年海洋能路线图》表明,到2020年欧洲海洋能发电的装机容量可达3.6 GW(吉瓦),到2050年可达近188GW,将分别占到欧盟27国电力需求的0.3%和15%。在海洋可再生能源开发利用最好的国家——英国,到2050年,英国海洋能发电总能力将可达到27.5GW,足够供应目前英国电力需求的1/5还多。

借鉴沿海发达国家和地区经验,我国沿海地区可以从海洋中获取新的能源来源。合理开发和利用这些海洋可再生能源,有效调整我国沿海地区能源结构,突破能源瓶颈,缓解能源紧张,有效改善中国东部沿海地区能源生产和消费不对称问题,优化沿海地区能源供给结构,提高可再生能源的充分利用。

2.海洋可再生能源能有效降低沿海地区产业的碳密度,有效提升沿海地区产业国际竞争力

随着全世界对环境问题的密切关注,碳税征收将对碳密集型产业产生巨大冲击,即使在经济发达国家和地区,比如美国和欧盟,碳密集型产业的国际竞争力也正在受到冲击①Yu-Huan Zhao.The Study of Effect of Carbon Tax on the International Competitiveness of Energyintensive Industries:An Empirical Analysis of OECD 21 Countries,1992—2008.Energy Procedia,2011(5):1291-1302。Andrea等对美国的研究发现,尽管从短期或者中期来看,基于产出的可减免款项能有效缓和能源密集型产业制造商的碳定价成本,但是该可减免款项在2020年以后将逐步下降,如果低碳电力生产或者国际补偿不能实现或实施的话,能源密集型产业利润率将会遭受更大幅度的下降②Bassi A M,Yudken J S.Climate Policy and Energy-intensive Manufacturing:A Comprehensive Analysis of the Effectiveness of Cost Mitigation Provisions in the American Energy and Security Act of 2009.Energy Policy,2011(39):4920-4931。Lund则重点研究了欧盟排放交易制度对能源密集型产业所带来的成本影响,具体包括与CO2减排要求相关的直接成本影响,以及电力部门排放交易制度所引发的更高电力价格所带来的间接成本效应①Lund P.Impacts of EU Carbon Emission Trade Directive on Energy-intensive Industries-Indicative microeconomic Analyses.Ecological Economics,2007(63):799-806。在京都议定框架下,处于排放交易制度的大多数产业的总成本效应不到生产值的2%。在后《京都议定书》时期,要减少30%的CO2排放,总的成本影响最高将达到生产价值的8%,其中钢铁和水泥行业的成本影响大约是受影响最小的造纸业和石油冶炼业的3—4倍。不仅如此,在排放交易制度之外的产业尤其是用电密集型的产业也会受到影响,比如铝和氯生产过程中总的成本影响早在京都议定框架下就已经达到生产价值的10%②Asselt H V,Biermann F.European Emissions Trading and the International Competitiveness Energyintensive Industries:a Legal and Political Evaluation of Possible Supporting Measures.Energy Policy,2007(35):497-506。Zhao利用1992—2008年数据,对OECD21个国家包括石油产品、其他石化产品、有机产品、无机化学产品、化肥、其他化工产品、造纸和纸产品、石灰水泥和其他建筑材料、钢铁等能源密集型产业的研究发现,碳税对这些国家能源密集型产业的国际竞争力产生负作用③Yu-Huan Zhao.The Study of Effect of Carbon Tax on the International Competitiveness of Energyintensive Industries:An Empirical Analysis of OECD 21 Countries,1992—2008.Energy Procedia ,2011(5):1291-1302。和发达国家和地区一样,碳税征收将对中国包括钢铁、建筑材料、化工、非有色金属和造纸业等能源密集型和贸易密集型产业产生负面影响④Qiao-Mei Liang,Ying Fan,Yi-Ming Wei.Carbon Taxation Policy in China:How to Protect Energy and Trade-intensive Sectors?.Journal of Policy Modeling,2007(29):311-333,而这些产业恰恰是我国沿海地区经济发展的重要支撑。

由此可见,作为我国沿海地区经济的重要组成部分,沿海地区制造业尤其是能源密集型部门如果不提高能源效率并减少蕴含在产品中的碳密度,将非常容易受到因化石能源减少、水资源短缺或者其他要素所带来的生产成本上涨等外部冲击的影响,如果这些成本向下游企业传递的话,不仅影响到这些产业的盈利性和就业⑤Taiwen Feng,Linyan Sun,Ying Zhang.The Relationship between Energy Consumption Structure,Economic Structure and Energy Intensity in China.Energy Policy,2009(37):5475-5483,而且将影响到这些产业的客户并最终影响到居民的生活成本⑥Fei Li,SuochengDong,XueLi,QuanxiLiang,WangzhouYang.Energy Consumption-economic Growth Relationship and Carbon Dioxide Emissions in China.Energy policy,2011(39):568-574。居民生活成本的提高使得沿海地区能源密集型、出口导向型产业劳动力获取成本提高,从而进一步加剧沿海地区综合成本上涨,对这些产业的国际竞争力带来更大的冲击。尽管这些传递效应可以通过给予生产部门适当补贴予以缓解,采取能源和贸易密集型部门的税收减免与给非减免部门的退税相互结合起来进而缓冲碳税对这些产业发展的冲击,但是从长远发展来看,对于能源密集型产业来说,投资于能源节约以及新一代低碳技术是唯一的长期解决办法①Bassi A M,Zhuohua Tan,Armstrong Mbi.Estimating the Impact of Investing in a Resource Efficient,Resilient Globalenergy-intensive Manufacturing Industry.Technology Forecasting & Social Change,2012(79):69-84。结合我国沿海地区产业发展的地缘优势和要素禀赋,具有低碳排放的海洋可再生能源能从源头上有效改善这些产业的能源投入类型,降低这些产业的碳密度,缓解碳税征收对这些产业的成本传递效应,有助于提高这些产业的国际竞争力。

3.海洋可再生能源能有效降低温室气体排放,推动沿海地区低碳经济发展

沿海地区经济的持续快速发展尤其是人均国内生产总值(GDP)与能源消费之间具有非常密切的关系②Jin Longxing,Lin Meizhen,Liu Xiuqing,Zhao Zhen.Energy Consumption per GDP in Various Regions of China and Its Mode.Energy Procedia,2011(5):2335-2339。这和Yuan等③Yu-Huan Zhao.The Study of Effect of Carbon Tax on the International Competitiveness of Energyintensive Industries:An Empirical Analysis of OECD 21 Countries,1992-2008.Energy Procedia,2011(5):1291-1302、Li等④Fei Li,SuochengDong,XueLi,QuanxiLiang,WangzhouYang.Energy Consumption-economic Growth Relationship and Carbon Dioxide Emissions in China.Energy policy,2011(39):568-574研究结果保持一致,即实际人均GDP与能源消费之间存在长期正向协整关系,并且从长期来看,实际人均GDP增长1%会使得能源消费增长大约0.48%—0.5%,并使中国的CO2排放增加0.41%—0.43%。按照我国的承诺,到2020年非化石能源占一次能源消费的比重应达到15%左右,单位GDP碳排放比2005年下降40%—45%。基于沿海地区经济和能源消费占我国经济总量和能源消费总量的绝对比重,我国温室气体减排工作的完成有赖于沿海地区的积极参与。

海洋可再生能源的发展为沿海地区提供了新的温室气体减排途径。根据中电联《电力工业“十二五”规划滚动研究》报告,规划2015年海洋能发电装机容量达到1万KW,2020年装机容量达到2万KW。由于海洋可再生能源具有绿色能源的特点,这不仅降低了电力生产过程中的温室气体排放,同时为沿海能源密集型产业或者用电密集型产业发展提供绿色电力,能有效减少温室气体排放。除了生产用电以外,海洋可再生能源还能为沿海居民提供绿色电力。比如,在沿海地区一台1.5MW的水下“风车”能满足岸上1 000个家庭每天1KWh的用电需求,基本相当于目前一个滨海小镇的用电需求。由此可见,沿海地区所蕴藏的海洋可再生能源能在缓解沿海地区能源紧张、提高沿海地区产业国际竞争力提升的同时,有效提升沿海地区能源使用效率,减少沿海地区温室气体排放,推动沿海地区经济向低碳模式转变①Jin Longxing,Lin Meizhen,Liu Xiuqing,Zhao Zhen.Energy Consumption per GDP in Various Regions of China and Its Mode.Energy Procedia,2011(5):2335-2339,推动沿海地区环境友好型社会发展。

我国沿海地区合理开发利用海洋可再生能源的路径

海洋能源发电在世界各国宏观政策的支持、外部环境的推动及资金的扶持下,经过多年的科研与试验、开发与利用,已具备了一定的技术水平和生产基础,但仍存在着投资大、规模小,获益能力低等问题,还不具备市场竞争能力。为了有效发挥海洋可再生能源对我国沿海地区经济可持续发展的支撑作用,我国沿海地区有必要采取多种措施,共同推动我国海洋可再生能源的合理开发与利用。

1.通过政策扶持,推动海洋可再生能源技术开发与利用

欧洲可再生能源委员会发布的一份研究报告指出,目前全球海洋能的理论发电量预计可达到每年10万太瓦时(TWh),而目前全球的电力消耗约为每年1.6万TWh,仅海洋能这一项就能完全满足人类的用电需求。目前,为了更好地开发利用海洋可再生能源,已有10多个国家为海洋能开发出台了专门的扶持政策。例如,美国能源部赞助28.5万美元专项支持美国空军学院对海洋波浪能技术的开发研究,包括英国在内的一些国家建立了全方位的海洋能测试中心。我国也开始实施一系列激励政策扶持海洋能的开发,例如,在我国除海洋能发电享受国家新能源优惠政策外,新建海洋潮汐能、潮流能和海岛海洋能发电站等每千装机功率将补助5万元,资助的额度可高达项目总投资的40%。我国专门在国家海洋局第二海洋研究所设立了中国可再生能源学会海洋能专业委员会,为海洋可再生能源提供技术支持与人才支持。

不过,基于海洋可再生能源开发利用技术的复杂性和风险性,我国仍然有必要借鉴欧美经验,加大政府在海洋可再生能源捕获及其开发技术研发上的经费投入力度。在海洋可再生能源的基础研究中,科研经费有必要向中国海洋大学、淮海工学院等涉海院校倾斜,加强现有涉海院校之间的校际合作,加强专业人材培养与研发团队建设,实现产学研有效互动,为我国沿海地区海洋可再生能源开发利用提供更多的技术支撑与人才支持。

2.加强地域合作,实现海洋可再生能源产业布局合理化和结构优化

我国沿海地区蕴藏着丰富的温差能、潮汐能等可再生资源。假设热转换效率取7%,装置工作时间取50%,温差资源利用率取10%来计算,我国南海温差能的实际技术可利用量约为13亿KW—14亿KW。在我国杭州湾、长江口等地则蕴藏着丰富的潮汐能。例如,杭州湾的钱塘潮潮差达9米。据估计,我国仅长江口北支就能建80万KW潮汐电站,年发电量为23亿KWh,接近新安江和富春江水电站的发电总量;钱塘江口可建500万KW潮汐电站,年发电量约180多亿KWh,约相当于10个新安江水电站的发电能力。

需要注意的是,尽管我国温差能、潮汐能等海洋可再生能源开发空间巨大,但是这些资源分布在多个沿海省份。如何跨地区合理开发这些海洋可再生能源,实现产业布局合理化、产业结构优化,尤其是生产服务业的发展是值得思考的重要问题①陈良华,周政.国际分工格局下的中国生产性服务业发展研究.学海,2011(5)。本文认为,有必要让统一的能源机构对这些跨地域的海洋可再生能源进行垂直管理,并制定我国海洋可再生资源产业发展规划,高度重视这些产业发展的空间规划,避免重复投资、产业同构所引发的恶性竞争、资源浪费或者环境破坏等问题,实现沿海地区海洋可再生资源有序开发、有效利用,实现沿海地区海洋可再生能源开发与环境保护并举。

3.实现投资主体多元化,共同开发利用海洋可再生能源

从国际范围来看,尽管海洋可再生能源具有巨大的开发利用空间,但与传统能源甚至与核能、太阳能、风能等其他新能源相比,即使在欧美等发达国家和地区海洋可再生能源仍旧处于发展初期。在波浪和潮流发电等可再生能源的开发利用上,目前还没有开发出领先的技术,仍然处于发展初期,对于其工业化所需要的资金量也没有可靠的统计数据。尽管法国、中国、英国、韩国等多个国家在潮汐能利用方面已经实现了一定的商业化,但是其经济效益有待进一步提高。

由于海洋可再生能源面临的技术和非技术性障碍,海洋可再生能源从实验阶段发展至商业化阶段可能需要5—10年甚至更长时间。因此,对于海洋可再生能源行业来说,寻找到可靠的将海洋能转化为电能的装置并尽量提高其经济性是未来发展的关键所在。要实现这个目标,首先要突破海洋可再生能源开发高成本问题。在海洋可再生能源尤其是波浪能等的开发中,会遇到施工运行风险较高、电站项目需要防漏防压、防止海水腐蚀等多种问题,从而导致对波浪能等海洋可再生能源开发造价成本偏高,以至于单个投资主体无法涉足该领域。这一问题在美国和英国主要是通过投资主体多元化的方式来解决。比如,2011年美国新泽西州的海洋能电力技术公司同11个美国联邦和州级机构还有3个非政府的利益相关方共同合作,在世界上最适合发展波浪能的地点之一——俄勒冈州的里兹波特海岸修建一个1.5MW的波浪能发电站。

我国海洋可再生能源的开发和利用完全可以借鉴欧美经验。为了实现沿海地区海洋可再生能源的投资瓶颈问题,沿海地区有必要开放投资渠道,吸引更多的投资主体加入其中,为实现沿海地区海洋可再生能源开发利用提供更多的资金来源,并且有效分散其中的风险,推动我国海洋可再生能源的技术开发和商业化运作。

结 论

当前,我国能源短缺和与能源相关的环境污染问题日益突出,已经成为制约我国东部沿海地区经济社会可持续发展的两大问题。海洋是我国经济社会可持续发展的重要资源和战略空间,对于我国东部沿海地区来说,充分利用海洋可再生能源,对其摆脱能源瓶颈、实现经济社会可持续发展具有重要战略和现实意义。

本文指出,海洋可再生能源能有效缓解沿海地区能源紧张,有效降低沿海地区产业的碳密度,有效降低温室气体排放。本文认为,为了推动海洋可再生能源技术的成功开发与利用,有必要强化政策扶持、加强地区合作以及实现投资主体多元化等多种手段。

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