中美潮流能资源开发利用发展对比

王文祥，马 强

● （中海油研究总院，北京 100027）

中美潮流能资源开发利用发展对比

王文祥，马 强

● （中海油研究总院，北京 100027）

对比了中美两国潮流能的发展。在政策导向方面，美国在海洋能政策方面以产业推广为目标，而中国在海洋能政策方面以基础研究为重点。在技术发展现状上，通过两国规模最大的潮流能项目对比，我国在单机规模、变桨距方面优于美国，总体技术水平进步较快，但是在装置可靠性、装置产业化方面有待开展更深入的工作。

海洋能政策；潮流能；资源开发

而中国在海洋能领域处于起步阶段。2011年中国加入世界能源署国际海洋能协会（IEA-OES），标志着中国的海洋能发展打开了与国际交流与合作的步伐，将以国际化的视野加速推动我国海洋能技术科研与产业化进程的发展。

1 两国海洋能政策概况

美国在海洋能政策方面以产业推广为目标，立足本土，向全球推广其技术和产品。在海洋能发展规划方面，制定了全面、详细具有可操纵性的发展规划和相适应资金扶持方案。美国《能源政策方案》规定了海洋能强制购买条款等刺激方案。美国能源部（DOE）的水能项目组（The Water Power Program）主导了美国海洋能的发展，并为此制定了清晰、自由、多渠道的促进机制。该组织建立了一项名为 SBIR和 STTR的扶持基金，为海洋能的研发和工程建设提供资金支持。此外，为了推进产业化进程，美国还为500名雇员以下的海洋水力能公司提供资金支持，以加速其科技成果的转化。在政策、规划、资金支持和配合下，美国海洋能清洁能源项目发展迅猛，目前已有20多个海洋能项目在建，如图2所示。

图2 北美海洋能项目示意图

中国在海洋能政策方面以基础研究为重点。2010年10月，党的十七届五中全会提出，“发展海洋经济提升到国家战略高度，提高海洋开发、控制和综合管理能力”。最近几年，我们国家日益重视海洋资源的开发利用，也包括资源量巨大的海洋能。据统计，我国近海区域可利用资源量为3×l08kW，若用于民用发电，每天可创造36亿元的效益。相比于传统能源发电，海洋能一次投资较大。但是，我国海洋能基础领域较为薄弱，因此在现阶段仍以基础科研为重点。2006年5月，国家财政部出台了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》。2009年财政部将办法转化为可执行的细则，出台“海洋能开发利用关键技术研究与示范项目”，资助额度达到了5000万元。2010年6月，国家海洋局协同国家财政部，出台了《海洋可再生能源专项资金管理暂行办法》，规定每2年进行海洋可再生能源专项资金项目申报，资助额度为2亿元，目前已经开展了三次申报，累计资助额已超过6亿元，加上国家科技部在海洋能领域的863计划和各省市的地方支持，海洋能资助力度之大表明了国家对海洋能资源开发利用的日益关切和高度重视。

2 中美两国潮流能发展对比

近年来，中美两国在潮流能领域加快了研发与示范工程的速度，尤其是美国已有多个潮流能装置完成了示范运行。美国的潮流能示范装置采用多元化的技术路线。在捕能装置上，既有传统的旋转叶片装置，也有带聚流效应的导流罩装置；在驱动模式上，既有带齿轮箱的半直驱装置，也有免润滑免维护的直驱装置；在装机功率上，正在从千瓦到兆瓦级的潮流能发电装置的示范运行。美国的潮流能项目概况见表1。

美国在潮流能领域最为成功的是 Verdant Power公司的RITE项目[2]，不仅在美国纽约本土完成了初期的示范运行，还向中国转让出口技术。2011年在美国商务部长骆家辉的主持下，中国节能公司与美国Verdant Power签署了一项技术合作协议。RITE水轮机为固定倾角三叶片水平轴水轮机，座底式固定，直径5m，额定功率35.9kW，额定流速2.2m/s，最低工作流速0.7m/s。该公司已在纽约East河安装了6个全尺寸的试验样机，设备经过了连续9000h（约375d）的测试，共计发电量8000kWh。Verdant Power公司正在进入更大规模的潮流能开发阶段。

我国在潮流能方面近几年来发展迅速，也获得了一定的积累。2002年哈尔滨工程大学自行设计建造了我国第一座70kW的潮流试验电站；2005年国家“863”科技计划的40kW潮流能发电试验电站在浙江省舟山市岱山县建成并发电成功；2005年，在863计划海洋监测技术主题的支持下，东北师范大学研制成功放置能发电。2010年，中海油研究总院承担了“500kW海洋能独立电力示范工程项目”，目前正在项目运行阶段。中美两国潮流能典型项目技术对比如表2所示。于海底的低流速潮流发电机；2006年4月，由浙江大学研制的5kW、叶轮半径为1m的“水下风车”在浙江省舟山市地区岱山县发电成功，流速在2m/s以上就

表1 美国潮流能项目概况

表2 中美两国潮流能典型项目技术对比

3 美国潮流能开发对我国的启示

我国海洋能开发与美国相比，也存在一定的差距。对于技术而言，海洋能发电涉及到机械、电气、仪表控制、结构等领域，但目前我国海洋能技术停留在部分学科，技术集成手段薄弱，技术研发手段不系统、不全面。对于产业而言，我国海洋能项目停留在科研和小试项目，示范工程项目少，缺乏孵化和培育机制，产业化基础薄弱。与国外海洋能项目由企业主导相比，我国海洋能开发以高校为主，存在一定的弊端。目前国内各高校各自为战，缺乏与制造领域和施工领域的合作，海洋能设备的能量转换效率低、装置可靠性和稳定性较差，缺乏可持续运行的保障。

其次，在技术研发手段上，美国海洋能技术先进，形成高可靠性、高效性和低成本的海洋能发电关键技术。美国的海洋能发电装置普遍集成化程度高，除发电机本身外，机组内还集成了变频器、变压器、控制系统、维修吊车、安全系统、冷却系统等，可实现远程控制和管理、无人值守[3]。图 3统计了国外海洋能技术应用现状，具有重要的借鉴和参考意义，有待于今后开展更深入的海外海洋能技术跟踪调研。

图3 美国海洋能技术现状统计表

第三，在产业化程度上，美国具有从设计、研发、加工制造、工程维护等海洋能开发全产业链体系，不少公司已经实现兆瓦级海洋能发电装置商业化项目。美国Verdant Power、OPTT等公司已在开发兆瓦级海洋能工程项目。

因此，当务之急首先对国内外海洋能技术开展跟踪调研，了解潮流能、波浪能、温差能的技术路线，掌握海洋能前沿技术发展方向；对比和分析国外有代表性的海洋能商业机型，了解和掌握选址标准、结构型式、设备选型、电力控制、海上安装和维护工程等成套关键技术；调研和学习国外海洋能研发手段、实验室或产业基地建设等。同时筛选国内海洋能产业链中研究设计、装置加工、海上工程领域的优势单位。结合国内外调研基础，开展潮流能、波浪能、温差能为主的海洋能装置的前瞻性研究，指明适合中海油的海洋能技术方向及发展模式，为今后适时开发海洋能奠定基础。

[1]Rourke F O, Boylr F, Reynolds A. Marine current energy devices: current status and possible future applications in Ireland [J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2010, 14(3): 1026-1036.

[2]Khan M J, Bhuyan G, Iqbal M T, et al. Hydrokinetic energy conversion systems and assessment of horizontal and vertical axis turbines for river and tidal applications:a technology status review[J]. Applied Energy, 2009, 86(10): 1823-1835.

[3]Fraenkel P L. Marine current turbines: pioneering the development of marine kinetic energy converters [J].Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers:Part A Journal of Power and Energy, 2007, 221(2):159-169.

Comparison of Development and Utilization of Tidal Current Energy Resources in China and America

WANG Wen-xiang, MA Qiang

(CNOOC Research Institute, Beijing 100027, China)

The development of tidal current energy in China and America was contrasted. In the policy guidance, American ocean energy policy is the industrial promotion as the target, and Chinese ocean energy policy is the basic research as key point. In the technology development status, through the comparison of the largest tidal current energy project in two countries, the single scale and pitch in China is better than that of America, the progress of the overall level of technology is faster but the reliability of the device and its industrialization should be more work.

ocean energy policy; tidal current energy; resource development

TK79

A

0 引言

海洋能作为一种全新的能源品种，国内技术不成熟，众多类型的机型尚处于研发阶段，商业化机型较少。根据世界能源署海洋能协会官方统计，目前以英国、美国、加拿大、欧盟等为代表的国家在海洋能领域发展速度迅猛，近几年来，全球海洋能示范工程项目累计已有百余个，如图1所示。目前美国是世界上一个在潮流能、波浪能、温差能等海洋能领域唯一均具备成功案例的国家，并向世界各国出口技术[1]。该国得益于在海洋能发展规划、技术研发、产业推广方面的优势，在全球处于较为领先的地位。

图1 世界海洋能项目统计表

王文祥（1965-），男，高级工程师。主要从事海洋工程设计和研究工作。