潮汐能商业化的挑战及展望

[英国] P.雷诺兹

潮汐能商业化的挑战及展望

[英国] P.雷诺兹

为实现对潮汐能从研发到初步商业化的跨越，必须解决该过程中面临的一系列问题，重点分析了融资及商业挑战。由于过度依赖政府，缺乏其他金融机构的资金支持，潮汐能产业陷入了暂时的低潮期。针对该问题，对近海能源开发进行了反思，指出实现规模化、保持设备耐久性、降低风险及提高投资收益是吸引投资的关键。在介绍英国的潮汐能商业化进展及潮汐能开发的新概念和新工具的基础上，提出了对未来潮汐能商业化的期望并阐述了其面临的主要困难。

潮汐能；商业化；英国

经历了一段长期的平稳发展之后，潮汐能行业期待跨上一个更高的台阶——从研发进入到初步商业化。但是，即将面临融资挑战和商业挑战。

在此之前，潮汐能的研发仅限于证明水轮机等相关思路的可行性，一直围绕着原始设备制造商(OEMs)的单一设备。而现在所面临的是规模化与耐久性的问题，这指的并不是更大的水轮机，而是指多种不同类型的机组联网，利用相隔一定距离的各个发电网络联合发电。该发电方式应尽量避免电力生产的中断，特别是意外中断，因为这会提高成本，甚至可能损失收益。

然而，如何推动这一跨越仍是争论的焦点，对于某些人而言这种争论似乎永无止境。争论很多，实际进展却很少。但对于潮汐能产业而言，这一跨越势在必行，只有这样才能从主要依靠政府支持过渡到向大型银行、金融机构和私营投资者融资。而在气候变化的时代无论人们对低碳排放有多大的关切，投资者是否会涉足潮汐能仍是未知数，因为他们总是要货比三家。

1 商业化面临的问题

2014年11月末，当代潮汐公司在伦敦举办了国际潮汐能源峰会(ITES)。会上，关于潮汐能初步商业化的挑战有一些有趣的争论。

有报告者认为，到目前为止，机组的安装，包括机组的连接、运行和维护一直都被普遍忽视，研发与实施之间处于不平衡的关系。

潮汐能行业正为实现一个新跨越而积极准备着，从单台机组发展到多台机组并行。这个更远大的前景源于其供应链的多元化，这些设备的供应都需要投资，然而目前获得的投资并不多。

产业方向投资方表达了对水轮机进行扩容增量的需求，期待他们支持规模升级，而投资方却要求产业方向其提供数据和相关成绩，以证明潮汐能的开发有潜力和可行性。反过来，产业方认为资金是一切前期工作的基础，而投资方却认为在提供资金之前，必须看到该产业长远的发展前景。

业内人士认为，无论如何潮汐能的商业化已经势在必行，但同时他们也感到困难重重。其结果是，大量的讨论使商业化的步伐缓慢，因而陷入了“资金缺口”的瓶颈，使后期研发阶段与早期商业化阶段之间的资金缺口不断扩大。

在会上，英国能源与气候变化部部长E.戴维对潮汐能技术表现出相当高的热情，他认为潮汐能对实现绿色低碳的未来至关重要。

戴维说：“我们不应低估已有的支持，而且这些支持还将继续存在。”他补充说，《2013年能源法案》将为潮汐能产业带来更多确定性和稳定性。但他也指出：“虽然有政府支持，但想吸引尽力规避风险的投资者仍然很难。”

结果已不言自明，戴维不得不提到一个令人沮丧的消息——海蛇波浪动力公司(Pelamis Wave Power)因无法获得更多的资金支持而申请了行政接管，同时西门子公司放弃持股英国洋流水轮机公司(MCT)，这也同样令人失望。戴维补充道，投资者规避风险的做法对潮汐能产业的公司、雇员及其家庭的影响是实际存在而且可能是灾难性的。

戴维坚称，MCT已经“积累了全行业最多的潮汐能运行经验”。但同时，他也敦促，“发展道路上所遇到的挑战和挫折应该使我们更加坚定信心，携手实现潮汐能的商业化”。

戴维主张合作的观点随后得到了ABB技术投资公司主管技术的副总裁卡尔特尼格的响应，他在关于潮汐能产业从研发向商业化发展的报告中提到了一系列融资挑战，并在总结时强调“合作是关键”。

但是，在寻求资金支持时也会面临项目规模大小的问题，投资者和银行对规模大小的倾向各不相同。有些仅对大规模收益项目感兴趣，而这是潮汐能产业在短期内无法实现的。也有一些投资者只对风险收益平衡的小规模项目感兴趣，但这部分投资者也仅占整个金融市场的很小一部分。

2 潮汐能产业的低潮期

E.戴维称，近来海蛇波浪动力公司和MCT的命运让人们清楚地意识到潮汐能产业的脆弱性和不成熟性。

2014年11月21日，海蛇波浪动力公司宣布，由于无法获得更多资金支持，公司将寻求行政接管。公司称，将由指定的行政机构接管公司，视情况对公司进行处理，并保障企业和雇员的利益。就在几个月之前，该公司的原型设备海蛇号在奥克尼(Orkney)安装刚满10周年，而2台海蛇号机组也刚刚实现联网运行10 000 h，这是一项具有里程碑意义的成就。2014年9月，该公司曾与另一家公司竞标收购爱尔兰第一座潮汐能发电厂——装机5MW的西波(WestWave)项目。该项目由以爱尔兰电力供应局(ESB)为主导的团体开发。西波项目曾获得一部分欧盟资金支持，并将于2018年之前开始运行。海蛇波浪动力公司从2010年就已经开始参与该项目的早期开发。

西门子公司于2011年获得MCT 45%的股权，并于次年正式接手该公司。MCT是SeaGen系统的开发商。但是在2014年，西门子公司却计划退出潮汐能领域，因为该产业虽看起来潜力很大，但对于西门子这样的大公司而言过于局限。公司称，“在重新进行战略审视之后，公司决定退出潮汐能市场，转而开发其他的新兴产业。”西门子公司认为，海洋市场以及相关的供应链发展得太过缓慢。公司希望寻找到一个买家，并预计将在数月之内完成撤资。

P.弗伦克尔发明了SeaGen系统，也是MCT的创始人之一，并曾担任过MCT的技术主管。2013年，他获得了新年荣誉奖章(New Year Honours List)中的大英帝国员佐(MBE)勋章,以表彰其对英国海洋能源产业所做出的贡献。

3 对近海能源开发的反思

卡尔特尼格指出，潮汐能开发在技术阶段是有足够资金的，但资金不够集中。他认为，开发商和公共事业机构的路线图都过于保守，没有一个关于潮汐能的远景设想，而且2020年以后才大幅增加产出，对投资者来讲也没有足够的吸引力。整个产业要从更大的规模、不是兆瓦级而是千兆瓦级去思考问题。正是与大项目相匹配的大产业的长远未来赢得了ABB董事会的青睐，同意公司注资潮汐能领域，但也仅仅是作为设备和零件供应商，而不是作为要承担相关风险的水轮机制造商。

谈到推动潮汐能的大规模开发，常常会让人想起另一个近海产业，也是一个成功的产业——石油与天然气。但卡尔特尼格和其他人也提醒道，两个产业不完全相同。他认为，潮汐能产业并不能轻易或总是照搬石油和天然气产业的经验和教训。

围绕上述观点，也有人提出了如下一些问题，如对于发电设备的可用性与耐久性持不同观点，特别是在潮汐能发电所刻意要求的高速水流环境中水轮机安装深度的问题。有一种观点认为，发电机组本身并不是问题，问题在于能否将机组整体安装到位，并能实现设备的水下维护，而机组维护可能需要中断电力生产，拆除并更换设备。一位发言人提到：“电缆安装的确令人担忧，特别是在潮汐、高速水流的水力环境中。如果电缆出了问题，收益就无法实现。”

对于潜在投资者和银行借贷方而言，最直接的风险在于得不到收益又收不回成本，或者成本远超预期。但也有人提出，如果一味地只为了对“商业损失”进行保险，那么保险机构和再保险机构就会对电缆安装、海岸连接、备用设备、以往业绩以及项目参与方的经验等一一进行审核。这样一来，大型项目想要获得开工许可就变得更加困难。

对于正在对潮汐能初步商业化的注资决策观望犹豫的投资者而言，上述问题仅仅是其所关注的商业和融资风险等众多问题中的一部分。此外，投资者所考察的并不只有潮汐能，为了获得最佳回报，他们还在对其他清洁能源进行选择，甚至连一些提高能源效率的项目也比潮汐能更有竞争力。

提高能源效率是电力市场需求方管理方法的最新主旨，即：在保障设备正常运行的情况下减少电力消耗；通过减缓电力需求的增长降低大幅增加装机容量的需求，进而促进碳减排。该方式在20世纪90年代被称为“负瓦”(Negawatts),尽管从那时起需求方管理方法本身推广得并不顺利，或者说并没有迎来其大发展的时代。

4 商业化的进展

戴维说：“英国目前走在潮汐能领域的最前线，并将把潮汐能潜力转化为商业现实，这并非偶然。”

但他还说，英国现在也只是“漫漫征途刚刚起步”，尽管政府的研发基金支持将潮汐发电机组变成了现实，但也是直到近几个月前，世界第一个小型潮汐能发电工程的商业化运行才真正启动。

他还称梅根(MeyGen)项目是一个独一无二的公私合营项目。亚特兰提斯资源公司近来宣布，梅根项目一期工程已完成了5 130万英镑的融资，这笔资金可以保证从2014年下半年开始签订合同并筹备设备制造工作。项目资金来源包括亚特兰提斯资源公司、政府以及企业机构，还包括一些拨款。梅根项目中，亚特兰提斯资源公司持股86.5%，苏格兰工商委员会持股13.5%。梅根项目一期将建设和安装一组6 MW(4×1.5 MW)的设备，并计划于2016年在苏格兰北部海域投入运行。在电力产出方面，该项目最近与智慧能源公司签订了一个为期10 a的电力购买协议(PPA)。

卡尔特尼格认为，梅根项目是“一个非常积极的例子”，让人们看到了一种合作方式的可能性。

5 开发概念与工具

为满足潮汐能初步商业化的需求，解决这一跨越式发展所带来的安装、运行和维护等多方面的困难，ITES与会人员提出了一些新的行动和想法。

(1) Mojomaritime公司介绍了其HF4动力定位船，该公司将于2014年底之前获得该设备的制造合同。这套新设备的核心市场是潮汐水轮机的安装，包括基础、电缆、连接设备和电缆铺设，以及相关的检查、维护和维修。公司计划从2016年开始在西北欧等地区的有关项目中运行该设备。

(2) P.弗伦克尔探讨了增加装机容量的困难所在，并提出了他的最新概念——多转子漂浮平台。该系统可在近海平面工作，并且可收回转子。浅水与可收回是这项新潮汐流概念设备——SuperTideGen的关键特征，按照双体船架构设计而成。

该设备将4个转子浸入浅海中，并可轻松收回。单套设备装机为4 MW，价格接近800万英镑，平均约190万英镑/MW，其中一半以上的成本用于动力系统。当荷载系数为45%时，重1 862 t的双体浮筒船每年可发电约16 GW·h。通过系在两个桩上的双悬链式系泊系统，这套设备可以稳稳地固定在站台上。但只要升起分别安装在浮船两侧的“两翼”，就可以从水中轻松收回转子，驶回岸边。对于无法固定设备的工作现场，该设备也可在完成所需工作后返回。

弗伦克尔说，这套设备的概念在他脑海中成形已有1 a，现在他所纠结的是如何能在不单单依靠大型水轮机的情况下将潮汐能技术发展壮大，特别是在整个行业正面临资金困难的时候。因此，其设计理念利用了近海面的流速较高(在他的概念模型中约为2.4 m/s)这一特点，这样就无需一味开发安装在深海的大型转子。在此仅需要相对较多的小型转子，就这套设备而言是4个。该设备实际上就是一组并列安装在拖船上的可移动平底浮船，由2个长80 m、直径6 m的并排浮箱组成，浮箱间距为50 m，通过1个梁式框架连接起来。

他还指出，这套设备的优点在于其多水轮机的设计方案降低了项目开发的固定单位成本，即同样的资金可产出更多的电力，因而提高了成本收益。如此，将使这一概念对融资者更具吸引力。

(3) 另一个浮船搭载转子的概念是装机2 MW 的SeaGen F，于2014年早些时候发布,原计划由MCT和蓝水(Bluewater)能源服务公司联合开发。他们将与加拿大开发商米纳斯(Minas)能源公司合作，将该设备安装在芬迪(Fundy)湾。蓝水公司的关键贡献在于开放式漂浮平台。与此同时，西门子公司在谈到其旗下的MCT公司在该项目中的作用时表示，SeaGen F完善了建立1个标准化能源转化链(包括动力系统、换流器和变压器)的战略。这是潮汐能技术商业化的又一进步。

(4) 峰会上，可持续海洋能源公司的商业部主管C.哈伍德还介绍了其公司可用于装载第三方水轮机的PLAT-O潜水式平台，这项设备的预商业化运行主要是为了通过销售这种小型设备单元逐步积累资本，进而投资生产商业化阶段所需的更大平台。

6 期望与困难

2014年底之前，英国拟就“差价合约”(CfD)系统举行第一轮竞拍，该项目最终将替代“可再生能源义务”法令。政府已划拨了总共100 MW的额度，期限到2019年，且项目规模不封顶。

戴维说：“只要有人来竞标，我们就可以保证项目的实现。”但他也补充道，“因为本轮竞标中没有潮汐能产业的单位前来参加，因此我很期待未来的竞标。”他还说：“海洋能源并不是对这一小额项目具有迫切需求的唯一技术方，但却是唯一能够由此获益的技术。”但还存在一个工程联网的问题，即如何将项目与输电网络连接。他说：“我知道，并网仍是一个难题。”他认为这是英国政府的一项“首要任务”。

卡尔特尼格等还强调了一些关键地区的项目并网进展缓慢所带来的问题。

虽然大会上提出了一些新的想法和倡议，但面对亟待扩大的规模和重重阻碍，业内人士纷纷退却，只能目睹着其他行业不断发展。因此，总体而言，潮汐能要想成为主流能源，争取到私有部门的投资仍是一项重大挑战。

王妍炜 方丽杰 译

(编辑：陈紫薇)

2016-02-20

1006-0081(2016)12-0010-03

P743.3

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