探索海洋能源未来—海上能源岛 - 海洋电力传输设备

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在当今全球能源需求不断增长的背景下，人类社会亟需寻求可再生能源的新型解决方案，以应对气候变化和能源安全等挑战。

刚刚胜利闭幕的博鳌亚洲论坛2024年年会以“共同的挑战，共同的责任”为主题，提出“七大共识”，为全球未来发展指明了方向。

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面对前所未有的世界局势和严峻挑战，中国要继续高质量发展就离不开新质生产力，为聚焦能源产业新质生产力，国家能源局3月18日发布了《2024年能源工作指导意见》，其中针对推进能源技术创新提出了新要求，本文介绍的海上能源岛，就是能源新技术应用示范的一个新方向。

海上能源岛宏观构思

建造海上能源岛的想法，最早是大发明家多米尼克·米凯利斯(Dominic Michaelis)提出来的，他最初的思路是建设一个能源岛，获得海洋热能转换（OTEC）能量。

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后来人们在此基础上，对海上能源岛提出了更多丰富的设想。虽然现在业界还没有给出公认的定义，但对于海上能源岛，基本存在以下共识：

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建设方式：海上能源岛是在海上建设，可建设在已有的自然型岛屿上，也可建设在人造岛上，根据不同需求，可选择在近海建设，也可在远海建设。

基本属性：它具有海上能源枢纽的属性，主要汇聚海上各种绿色资源，如风能、太阳能、潮汐能、洋流能、波浪能、海洋热能、核能等，然后实现能源的存储及利用。

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系统作用：可以就近为海洋平台、海岛和城市提供稳定的电力供应，实现绿色电力就近高效消纳及送出。

海上能源岛的功能设想

海上能源岛作为海上能源综合利用的平台，功能比陆地的微电网要复杂一些，我们从“源网荷储”的维度来谈谈它的具体功能。

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首先是“源”。海上能源岛的能源来源于海上风电场、海上光伏电厂、海上浮动核电站和海洋能发电场。

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主要包括海上风力发电、海上太阳能发电以及海洋能发电，如潮汐能、波浪能等。这些可再生能源设施通过安装在海上的构网型风机、漂浮式光伏以及海洋能转换装置来捕捉和转换自然能源，为能源岛提供持续的电力供应。

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其次是“网”。依托海上能源岛，可在岛上建设升压站、换流站等设施，同时，通过构建智能微电网，实现可再生能源的分散式管理和优化配置，保证岛上电力系统安全性和稳定性，通过海底电缆或电力输送线路将生产出的电能传输到陆上，可实现陆-岛系统并行管理。

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值得一提的是，在这种模式下，换流站等设施相当于建造在陆地环境，这大大节省了造价。据初步测算，同样规模的换流站，建设在能源岛上的土建费用比建造在海上要低40%-50%，同时，这种模式也降低了施工难度，大大缩短了工期，使得“网”端的建设和运维条件得到大大的提高。

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再次是“荷”。这些能源用在什么地方呢？有两大途径，一个是能源岛自用，一个是电力外送。

把能源岛看作一个小型的产业基地，岛上的负荷很多，可以在能源岛上建设海水制氢中心、碳捕获中心等，实现能源转换，提升能源利用价值；建设岛上数据中心，对岛上能源数据进行集中管理。

除此之外，还要为岛上工作人员的生活用能提供保障，建设配套辅助设施，这包括海水淡化装置、生活设施等，例如，海水淡化装置需要电力驱动以提供岛上人员所需的饮用水，而生活设施如照明、加热和冷却系统等同样也需要电力支持。

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能源岛多余电力可通过直流海缆送往陆地，为沿海城市提供绿电。同时，能源岛的电力也将惠及岛屿周边的海上经济活动，例如，石油钻井平台、风电运维船、科研船、渔业加工船等，这些海上作业设备需要稳定可靠的电力供应以支持其日常运营和作业。

考虑到能源岛与外界交通往来主要依靠飞机和船，因此，可考虑建设运维母港基地和电化海运充换电站，为来往的交通设备提供停泊、卸载、充电服务。

最后是“储”。由于海上环境的不确定性和间歇性，储存能源对于保证能源供应的稳定性至关重要。在海上能源岛上，可以通过电池储能、压缩空气储能等技术手段来储存多余的能源。

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当能源供应不足时，这些储存的能源可以被释放出来，满足用电负荷的需求。同时，储能技术还可以帮助平抑电力负荷的波动，提高能源利用效率。

国外海上能源岛规划布局

2022年8月，德国和丹麦共同在波罗地海上的博恩霍尔姆岛上启动首个风电旗舰项目，称为“能源岛”（Bornhold Energy Island）。

能源岛规划为人工岛，面积大约12.5km²，投资10-20亿欧元。该项目将为德国和丹麦的能源消费者带来 3 吉瓦的绿色电力。项目2023年11月已开始对关键技术进行招标，预计2024 年下半年可以签订合同。

比利时政府计划在伊丽莎白公主岛附近建设人工能源岛，能源岛位于比利时西北部港口城市奥斯坦德45英里以外的北海海域，面积25公顷，该项目海上风电装机总容量将达到3.5吉瓦。预计到2030年，可以满足比利时电力需求的15%。

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该能源岛将是欧洲海上电网的首个组成部分，是英国和丹麦建立新型能源互联网络的中心枢纽。

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埃利亚电力公司计划2023年在比利时北海海域（距离比利时西北部沿海城市奥斯坦德45公里处）打造一座集输变电、港口设备和直升机停机坪于一体的海上能源岛。

中国海上能源岛规划建设

中国也在积极推进海上能源岛的建设，2022年6月1日国家发展改革委、国家能源局等9部门联合印发《“十四五”可再生能源发展规划》提出:

探索推进具有海上能源资源供给转换枢纽特征的海上能源岛建设示范，建设海洋能、储能、制氢、海水淡化等多种能源资源转换利用一体化设施。

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2023年9月27日国家能源局发布的《关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》，其中要求：

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主要支持结合海上风电开发建设，融合区域储能、制氢、海水淡化、海洋养殖等发展需求，探索推进具有海上能源资源供给转换枢纽特征的海上能源岛建设，建设包括但不限于海上风电、海上光伏、海洋能、制氢（氨、甲醇）、储能等多种能源资源转换利用一体化设施。

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海上风电制氢、海水淡化、海洋牧场等海洋综合立体开发利用示范类型不少于2种。

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当前，我国在海洋资源开发方面尚缺乏统一规划。海上风电、海底开采等大多是作为独立资源开发， 资源开发规划和批复主体也不同。

此外，项目立项、消纳机制、税收减免、资源配置等方面都亟须配套政策支持。未来应统筹海域开发管理，将海上资源开采纳入国家统一规划。同时加强示范项目引领，加强产业链培养力度，推进产业链融合发展。

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关键领域的技术攻坚方面，包括稳健的平台结构与深海风电技术，以及海洋能源的综合利用、高效储能与智能化能源管理。

通过这些技术的不断进步，将推动海上能源岛的可持续发展，实现海洋资源的优化利用与海洋生态的保护，为全球能源转型贡献力量。

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电网科创圈特约作者

林汇金

砥砺前行，破茧重生

主要研究方向：可再生能源发电技术研究、波浪能发电技术研究，新型储能系统。

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