7月底，浙江舟山，臺風過境。雨后第一天，一輛小船從岱山縣秀山島向南出發(fā)，載著黃強和同事前往一處海上平臺。平臺位于稻桶山島與青山島之間，狀似一把橫臥海面的提琴。

黃強的工作是平臺的維護檢修。更多時候，他要在秀山島的數(shù)據(jù)中心檢視這把“提琴”的工作情況。“平臺是架設在海床上的，水下部分超過20米，有九層樓高，其中渦輪半徑就有7.5米，特別壯觀。”黃強告訴《中國新聞周刊》，他上崗兩年以來，幾乎每月都要接待前來訪問的國內(nèi)外專家學者。

“提琴”其實是LHD海洋潮流能電站的發(fā)電機組，由杭州林東新能源科技股份有限公司(以下簡稱“林東新能源”)研發(fā)建設。它是全國首臺兆瓦級潮流能發(fā)電機組，單機容量居全球首位。截至今年7月底，該電站已連續(xù)運行超98個月，穩(wěn)定運行時間打破世界紀錄，總并網(wǎng)電量超861萬千瓦時。

潮流能即潮汐漲落的水流動能，是海洋能的一種，也是重要的可再生能源。今年2月，自然資源部、國家發(fā)展改革委等聯(lián)合印發(fā)《關于推動海洋能規(guī)模化利用的指導意見》 (以下簡稱《指導意見》)，明確提出要聚焦海洋能規(guī)模化利用，培育打造海洋領域新質(zhì)生產(chǎn)力。其中，潮流能、波浪能是重點發(fā)展方向。

國家海洋技術中心研究員、海洋能項目管理辦公室副主任王冀向《中國新聞周刊》表示，以潮流能、波浪能為代表的海洋能發(fā)電項目已進入規(guī)模化發(fā)展的推動期。但多位受訪者認為，海洋能也遇到了成本高、上網(wǎng)電價昂貴、政策起步慢等問題。目前，科研院所和企業(yè)都在尋找海洋能盡快走出“新手村”，突破規(guī)模化瓶頸的“鑰匙”。

許多實驗在“泳池”里完成

在杭州市濱江區(qū)，林東新能源總部有個展廳，LHD發(fā)電機組的實時數(shù)據(jù)在此匯集。下午三點半，舟山附近海域開始漲潮，監(jiān)控鏡頭里，水下渦輪由平潮時的靜止開始轉動，逐漸加快。發(fā)電機功率曲線上揚，幾秒鐘內(nèi)從0漲到78千瓦。新一輪的潮流發(fā)電開始了。

“這臺機組今日的發(fā)電功率峰值是1317千瓦，今天的總發(fā)電量累計3804千瓦時。發(fā)電功率和發(fā)電量與潮水的周期性密切相關，一次電量高峰一般橫跨6個小時，每天有兩個這樣的峰。”曾做牛肉干起家，如今擔任杭州林東新能源董事長兼總工程師的林東向《中國新聞周刊》介紹。

林東所指的機組是2022年2月下海并網(wǎng)的LHD第四代發(fā)電機組“奮進號”，裝機功率1.6兆瓦，至今累計發(fā)電量超過550萬千瓦時，已成為主力。2016年7月，LHD第一代機組下海，一個月后并入國家電網(wǎng)。經(jīng)過不斷技術迭代，第二代、第三代機組于2018年先后下海發(fā)電。目前，第三代機組仍在運行，6年多來累計發(fā)電超130萬千瓦時。

人類最早認識的海洋能其實是潮汐能。中國海洋大學山東省海洋工程重點實驗室主任史宏達告訴《中國新聞周刊》，海洋能包括潮汐能、潮流能、波浪能、溫差能、鹽差能等。潮汐能即利用潮汐漲落時的勢能差發(fā)電。潮流能發(fā)電類似風電。波浪能綜合利用水的動能和勢能。以上三種均已有工程實踐，但潮汐能已不是研發(fā)重點。

王冀指出，中國已掌握攔壩式潮汐能發(fā)電、發(fā)電機組制造及電站運行等關鍵技術，而潮汐能之所以逐漸“隱退”，源于其資源利用的模式。史宏達解釋，潮汐發(fā)電一般需筑壩，利用壩內(nèi)外水位差發(fā)電。要實現(xiàn)可觀功率，就需提高流量，這意味著要在海灣圍筑一個很大的水庫。

“但是中國沿海人口太多了，潮汐能雖然原理可靠、技術可及，但開發(fā)不太符合國情。”史宏達指出，在大部分沿海地區(qū)，若整段海岸線被圍住用于開發(fā)潮汐能，會影響其他海上工程和項目。

潮流能工程則一般坐落于島嶼峽間水流速度高的地方，對近海開發(fā)影響較小。浙江大學機械工程學院教授、機電控制技術與工程研究所所長劉宏偉向《中國新聞周刊》介紹，潮流能規(guī)律性強，可借鑒風電原有的技術儲備，發(fā)展最為快速。潮流能受海上天氣影響也較小，林東表示，7月底的臺風天里，LHD的日發(fā)電功率波動不到10%。

不過，這也意味著，廣闊的平靜海面上，潮流能利用可能受限，但波浪能不會。史宏達表示，所謂無風不起浪，波浪能廣泛存在于海面，若能實現(xiàn)長期可靠利用，對遠海開發(fā)、科考等意義重大。這也是《指導意見》將潮流能和波浪能作為發(fā)展重點的主要原因。

但向大海要電并非易事。2009年，林東聯(lián)合流體力學、材料學領域另外兩位海外專家，在美國加利福尼亞州成立了美國LHD科技公司。林東自己擁有工商管理、能源開發(fā)與管理碩士學位，把LHD稱為“兩個半科學家”組成的團隊。那時，林東幾乎抱著“鬧著玩”的心態(tài)，以每年50萬美金的投入摸索潮流能發(fā)電的技術路線，許多實驗都在“泳池”，也就是自建的環(huán)形水道里完成。

林東回憶，那時潮流能發(fā)電還是非常前沿的領域，沒有國家完全走通技術路徑。2008年，英國在北愛爾蘭安裝了世界上第一臺商業(yè)化并網(wǎng)的潮流能發(fā)電機SeaGen，功率1.2兆瓦。SeaGen于2016年就進入了退役階段，被后續(xù)更高效的渦輪技術取代。

據(jù)測算，中國可開發(fā)利用的潮流能資源理論平均功率近1400萬千瓦，一半以上分布在浙江省。史宏達介紹，歐洲北部是全球波浪能、潮流能最豐沛的區(qū)域，中國在資源上其實不占優(yōu)勢，雖然海域廣闊，但能流密度低。因此，國內(nèi)潮流能的利用需要更高的技術水平，以實現(xiàn)低流速發(fā)電。

2024年9月，國際能源署發(fā)布全球海洋能二十大亮點工程，LHD項目入選。王冀表示，潮流能已成為國際海洋能規(guī)模化發(fā)展重點方向。英國亞特蘭蒂斯公司開發(fā)的MeyGen潮流能發(fā)電項目設計裝機398兆瓦，首期4臺1.5兆瓦機組已于2016年11月并網(wǎng)發(fā)電。波浪能國際上也多有工程應用示范。多位受訪者的共識是，中國潮流能、波浪能應用的技術水平已在國際第一梯隊，“別人能做的我們都能做”。

劉宏偉團隊從2004年開始研究潮流能發(fā)電技術，并于2014年在浙江大學摘箬山海洋科技示范島先后建成60千瓦、120千瓦、650千瓦潮流能機組，并建成國內(nèi)首個漂浮式潮流能試驗電站。

王冀指出，相比潮流能，波浪能發(fā)電的技術路線還很多樣。按照國際通用的技術成熟度評價標準，潮汐能屬于9級，也就是最高級，代表已可以商業(yè)化。潮流能為8—9級，處于商業(yè)化前期，而波浪能總體評價處于7—8級，代表其處在從工程化應用向規(guī)模化應用發(fā)展的過程中。

“中國雖在海洋能重大關鍵技術上取得了一定突破，在潮流能、波浪能領域已具備規(guī)模化開發(fā)資源條件和技術基礎，但示范工程總體規(guī)模偏小，發(fā)電成本較高，持續(xù)運維壓力較大。”王冀認為，目前海洋能突破的關鍵，是實現(xiàn)長期穩(wěn)定運行電站的“由少變多、由小變大”。

中國首臺兆瓦級潮流能發(fā)電機組“奮進號” 圖/受訪者提供

“小浪不發(fā)電，大浪易損壞”

LHD潮流能電站目前并入華東電網(wǎng)，兩臺機組一年發(fā)電量近190萬千瓦時。而這部分電能只占國內(nèi)新能源發(fā)電總量的極少一部分。

林東表示，以1.6兆瓦的LHD第四代機組為例，至今發(fā)電超過550萬千瓦時，如果下水一萬臺，累計發(fā)電量將達到550億千瓦時。而舟山市全年社會用電約200億千瓦時，也就是說，一萬臺機組才勉強滿足舟山三年的用電量。

而國家能源局數(shù)據(jù)顯示，2024年全國風電發(fā)電量9916億千瓦時，占全社會用電量的近10%。史宏達指出，“十五五”期間，海洋能技術研發(fā)的首要目標就是增大容量。風力發(fā)電在步入兆瓦級階段后便走上了快速發(fā)展的道路，海洋能下一步也應以單臺兆瓦級以上的裝機容量為目標。

實現(xiàn)規(guī)模化的突破究竟有多難？2010年時，林東團隊的研究有了眉目，計算和測試數(shù)據(jù)都指向一個結果：潮流能發(fā)電有技術可行性。但經(jīng)濟可行性還是一團迷霧。下定決心將成果帶回國后，林東算了筆賬，與硅谷時期的小打小鬧不同，回國研發(fā)至少要有兩個億的資金儲備。他開始不斷審視自己的技術路徑。

2012年回國后，林東在千島湖畔建立了LHD模擬洋流能大型戶外實驗室。“相當于挖一個水槽，模擬各種海洋環(huán)境，先花掉兩千多萬。”林東的計劃是，實驗數(shù)據(jù)不大好，就再反復打磨幾年。沒想到數(shù)據(jù)非常好，僅兩年后，LHD潮流能發(fā)電機組就迅速在舟山開建。

林東坦言，他的經(jīng)歷多少有些運氣成分，也許其他企業(yè)很難復刻。

對于波浪能，史宏達將其上規(guī)模的瓶頸總結為“小浪不發(fā)電，大浪易損壞”。太小的波浪想要獲能很困難，而大浪的情況下，波浪能裝置的“生存”又成問題。“要‘生存’，就要附加額外的技術和設施，會抬高造價。但安全開銷又不能不花，即使裝置工作的幾年里只遇到一次臺風，在臺風下的可靠性也必須保證。波浪能造價高的問題短期內(nèi)還很難解決。”史宏達說。

他還提到，國內(nèi)的工程建造水平近年有了迅猛發(fā)展，但和國際水平仍有差距。除了加工精密程度外，一些關鍵材料，例如抗腐蝕、抗附著、抗疲勞等指標過硬的材料仍依賴進口。這方面的研發(fā)很難一蹴而就。

對潮流能來說，成本更多來自海上工程。劉宏偉指出，其實潮流能機組的硬件成本并不高。和風電機組類似，容量足夠大的前提下，單位千瓦裝機成本可以控制在一萬元以下。真正昂貴的是海樁，或漂浮式平臺的建設和運維，以及未來往深遠海發(fā)展后，電力的傳輸成本。這也是整個行業(yè)的共同痛點。海上基礎設施的穩(wěn)定可靠及其低成本對產(chǎn)業(yè)化發(fā)展至關重要。

在王冀看來，國內(nèi)海洋能正處于向規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化邁進的最關鍵階段，部分關鍵核心技術亟待突破，裝備可靠性和經(jīng)濟性有待加強，仍需進一步促進技術的優(yōu)化設計、迭代升級。

“LHD第一代機組的度電成本是106元，到第三代就降到了8.45元。第四代機組的度電成本目前測算是1.1元，預計再迭代兩次，成本就能壓縮到0.3元以下，低于火電。這樣就真正為大規(guī)模建設做貢獻了。”林東說。目前，LHD的臨時電價為每度電2.58元，參考了江廈電站潮汐能的電價。

電力上網(wǎng)是個更復雜的問題。史宏達表示，上網(wǎng)要和電力部門協(xié)商，滿足電網(wǎng)的功率、電壓、頻率、波動性等要求。“目前的海洋能電價相較風電和光伏還不具備競爭力。”

借“風”出海

劉宏偉團隊建設的潮流能試驗電站目前機組狀況一切正常，可以發(fā)電，學生也經(jīng)常用這些機組做實驗。由于是試驗電站，沒有指導電價，運維成本制約了機組的長期運行。

劉宏偉認為，要快速實現(xiàn)海洋能商業(yè)化，國家扶持是必須的。“只要有合適的電價，現(xiàn)有的試驗電站就能搖身一變成為并網(wǎng)示范電站，實現(xiàn)技術的同場競技、良性發(fā)展。現(xiàn)在就差臨門一腳。”

《指導意見》提出力爭到2030年，海洋能裝機規(guī)模達到40萬千瓦，建成一批海島多能互補電力系統(tǒng)和海洋能規(guī)模化示范工程，培育一批具有較強技術研發(fā)能力和全球競爭力的海洋能規(guī)模化開發(fā)利用企業(yè)。

“現(xiàn)在能長期并網(wǎng)發(fā)電的只有我們一家，政策不會單獨為我們傾斜。”林東坦言。根據(jù)《中華人民共和國增值稅暫行條例》，新能源發(fā)電項目在銷售電力時需繳納增值稅。林東指出，火電的增值稅稅率為13%，光伏和風電作為清潔能源，已基本實現(xiàn)50%的即征即退，實際增值稅為6.5%，而小型水電項目只收取3%。由于各項優(yōu)惠政策里沒有海洋能，海洋能的增值稅仍按照火電的13%收取。

“歸根結底還是它太新了，一切才剛起步。”林東說。

在史宏達看來，海洋能發(fā)展與國家政策緊密關聯(lián)，歐洲地區(qū)由于很早就落地了碳交易、碳補貼政策，可再生能源電力能獲得的補貼相當可觀。“國內(nèi)海洋能電力還沒有專門的補貼，但總是有辦法的。”多位受訪者指出，國內(nèi)海洋能發(fā)展需要走攤低成本的道路。如何攤低？史宏達給出了四個字：同場開發(fā)。

近幾年，國內(nèi)海上風電發(fā)展勢頭迅猛。2022 年起，海上風電項目不再納入中央財政補貼范疇，基本實現(xiàn)了平價上網(wǎng)。因此“風浪同場”成為海洋能發(fā)展的重要契機。史宏達介紹，與通過自身技術迭代降低成本不同，攤低成本意味著共用現(xiàn)有海上工程結構。對于漂浮的風電機組來說，波浪能裝置能吸收波浪能量，減少其對機組的沖擊，提高安全性，這部分能量還能用于波浪能發(fā)電，形成雙贏。

劉宏偉團隊也在研究深遠海綜合能源開發(fā)。他指出，最容易想到的，也是現(xiàn)在研究的大趨勢，就是與漁業(yè)、制氫等行業(yè)的共同開發(fā)。風漁同場開發(fā)、風電制氫已有應用案例。劉宏偉希望潮流能也能和這些行業(yè)結合，不僅完成海島供電，還能制淡水、制氫等，實現(xiàn)海島的多資源聯(lián)供。

史宏達與坐落于蘇格蘭的歐洲海洋能源中心(EMEC)有著十多年的合作交流。他指出，EMEC建有一個潮流能、一個波浪能發(fā)電的海上電廠，但它沒有任何自研的海洋能裝置，僅對來自歐洲的海洋能裝置進行測試，過程中產(chǎn)生的電力同樣用于并網(wǎng)。目前，史宏達和團隊正在青島齋堂島海域建設“海洋能海上綜合試驗場”。“希望它未來能成為CMEC，即中國海洋能源中心。”史宏達稱。

“齋堂島試驗場已初具規(guī)模，但還遠遠不夠。”史宏達坦言，測試平臺對產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關重要。不測試就不知道年發(fā)電量，就無法計算投入產(chǎn)出比，風險就難以量化，企業(yè)界就無法判斷是否值得投資。在史宏達看來，中國海洋能測試標準體系還不完備，而這是一個行業(yè)共識形成的過程。

王冀所在的國家海洋技術中心作為 “國家隊”，已建設威海、舟山、珠海和三亞4個試驗場區(qū)，形成了“北東南、淺海+深遠海”的國家級海上試驗場，2022年，中心成為國內(nèi)首個具備波浪能、潮流能發(fā)電裝置功率特性和電能質(zhì)量特性檢驗檢測認證資質(zhì)的機構。王冀表示，從測試能力來說，中心已具備從原理樣機到工程試驗的全鏈條測試服務。

林東新能源接下來規(guī)劃了百兆瓦級的潮流能電廠，就在LHD電站5公里外的海域，預計年發(fā)電量為2.5億千瓦時。該電廠用海面積預計為70畝，而同樣100兆瓦的光伏電站至少要用地3500畝。“前期工作都做完了，只要電價政策下來，我們立刻可以開工建設。”

深遠海藏著林東更大的野心。全球第二大洋流“黑潮”從菲律賓北上經(jīng)過中國臺灣、東海，直達日本，其流量約為地球淡水總流量的50—60倍。“這就是家門口的‘石油’，是我們下一步的主戰(zhàn)場。”

“最快5年，最慢10年。”談起國內(nèi)海洋能規(guī)模化的前景時，史宏達這樣說道。

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