马 哲， 何乃波,2， 李友训， 张永波， 朱 喆

(1.青岛国家海洋科学研究中心， 山东 青岛 266072； 2.无棣县人民政府， 山东 滨州 251900； 3.青岛市市北区开发建设局， 山东 青岛 266034)

随着越来越多国际知名企业进军海洋可再生能源产业，海洋可再生能源应用技术正向着高效、可靠、低成本、模块化及环境友好等方向发展，海洋可再生能源将成为未来能源供给的重要组成部分和海洋经济的重要增长点。山东省依托于雄厚的海洋科研实力，在海洋能、海上风能、海上光伏、可燃冰、微藻生物质能等方面均有多年研究基础与积累，研究水平较高，科研成果丰富。但目前海洋可再生能源应用产业仍处在初级阶段，缺乏细致的顶层设计，对发展方向和侧重不明晰。本文通过探讨山东省海洋可再生能源产业发展优势以及亟待突破的关键问题，旨在找到产业发展路径。

1 山东省海洋可再生能源产业发展优势

1.1 具备海洋可再生能源产业发展的顶层设计优势

根据国家海洋可再生能源政策法规，结合山东省自身发展需求，自2017年起山东省出台了一系列相关政策规划，未来山东省海洋可再生能源的发展目标明确、顶层规划基本完善(详见表1)。山东省针对可再生能源产业发展的优势包括两个方面。一是横向时间轴内发展目标明确。从短期看，到2020年，规划六个百万千瓦级海上风电场，总装机规模1 275万千瓦，推动智能电网建设，提高全省可再生能源电力消纳能力[1]。从长期看，到2030年，计划建成鲁北、莱州湾、长岛3个百万千瓦级海上风电场，启动渤中、半岛北、半岛南海上风电场建设，海上千万千瓦级风电基地将初具规模[2]。海洋能开发利用技术水平进一步提升，应用规模进一步扩大，产业体系进一步完善。二是纵向产业链各环节布局完善。宏观上加大海洋可再生能源研发支持力度、支持海洋可再生能源测试平台建设、提高装备生产能力、灵活新能源应用范围[3]；从微观看明确待突破海洋可再生能源技术瓶颈问题，支持海岛、海水养殖内海洋可再生能源的示范应用[4]。

表1 山东省已出台有关发展海洋可再生能源的政策与规划

1.2 具备海洋可再生能源产业发展的基础优势

1.2.1 海上风电产业初具规模

为避免限电现象，山东省海上风电开发以“积极稳妥”为基本原则，经过近几年的沉淀，积累了一批海上风电翘楚，搭建了有助产业发展的平台，为未来全面开发海上风电产业奠定了基础。山东省电力工程咨询院有限公司通过承接外省项目，开展了海上风电可研设计、测风塔建设、海上风电监理等工作，在海上风电关键设计技术及工程管理方面具备了良好的专业技能。中国海洋大学、鲁东大学、中科院海洋所等高校院所通过承接国家和省部级项目，在海上风机基础、整机设计、海上升压站、抗冰设计等方面开展了专题研究。蓬莱大金重工生产的海上风电塔架、重型桩等高端产品，凭借过硬的产品质量，先后获得德国TUV三体系认证、欧盟CE认证等系列国际“通行证”。大金重工也在激烈的国际竞争中脱颖而出，成为GoldWind、Vestas、Gamesa等全球风电行业龙头企业合作供应商，位于东营河口的山东(河口)风电产业园项目于2017年已投入运行。该产业园由东营市政府、西安中车永电捷力风能有限公司、中国三峡新能源有限公司和新疆金风科技股份有限公司联合建设，全部投产将具备年产1 000套定子、600台整机及机舱叶轮等装备的能力。蓬莱海上风电研发检测中心2018年已开工建设。中心将建设国内领先的海上风电研发检测基地、海上风电装备制造基地、海上风电运营维护基地、海上风电产业培训基地、海上风电装备出口基地。2018年山东省发改委以《关于同意三峡山东昌邑莱州湾300 MW海上风电项目开展试点示范工作的复函》批准三峡莱州湾海上风电项目列入山东省首个海上风电试点示范项目，开启了山东省海上风电的开发之路。

1.2.2 海洋能应用技术研发经验丰富

近些年，在国家863计划、国家海洋局海洋可再生能源专项、山东省自主创新专项等计划项目的支持下，山东省海洋可再生能源研究取得了较大进展，同时也积累了丰富的研发经验。

潮流能。在装机容量和水轮机性能等技术方面处于国内领先。中国海洋大学研制的5 kW柔性叶片水轮机潮流能发电装置，于2008年11-12月在青岛市胶南斋堂岛水道成功进行了海试[5]。2013年中国哈尔滨工程大学研制的“海能Ⅱ”潮流能发电装置和中国海洋大学研制的“海远号”水平轴潮流能发电机组先后安装于山东省胶南市斋堂岛，成功接入500 kW多能互补独立电力系统，将斋堂岛建成我国北方最大海洋能示范基地[6]。青岛海斯壮铁塔公司和哈尔滨工业大学威海分校研制的10 kW永磁直驱式潮流能发电装置，于2014年进行了海上试验。

图1 “海远号”百千瓦级潮流能发电装置

图2 500 kW海洋能独立电力系统示范工

波浪能。2012年国家海洋技术中心研制的100 kW浮力摆式波浪能发电装置在大管岛海域投放运行。同年，由山东大学研制的漂浮式液压发电装置在山东成山头海域进行了海上试验。中国海洋大学研制的齿轮齿条振荡浮子式波浪能发电装置，于2014年在青岛沙子口海域进行海上测试。同为中国海洋大学研制的10 kW“海灵号”组合型振荡浮子式波浪能发电装置于2014年在青岛斋堂岛海域投放，该装置海试运行时间超过1年。[7]中国海洋大学分别与中国广核集团和日照万泽丰渔业有限公司探索了波浪能供给与海上风电、生态渔业等的结合方式。

图4 10 kW“海灵号”组合型振荡浮子式波浪发电装置

温差能。国家海洋局第一海洋研究所开展的“海洋温差能开发利用技术研究与试验”项目，建立了具有自主知识产权的热力学模型，研建了海洋温差能发电系统，成功地解决了密封、材质等关键技术问题，该系统转换效率最高达到3.8%，连续运行时间超过了1 000小时。

CT辐射剂量和对比剂用量 记录患者CT容积剂量指数、扫描长度、剂量长度乘积。有效射线剂量等于剂量长度乘积乘以转换系数，胸部的转换系数k=0.014 mSv×mGy-1×cm-1[5]。碘的总量等于对比剂浓度乘以对比剂用量。

1.2.3 微藻生物质能研究水平位列全国首位

目前，山东省微藻能源研究走在全国前列。中科院海洋研究所获得了多株系油脂含量在30%～40%的高产能藻株，并成功研制了适宜于藻类细胞工程培养的大型封闭式管道光生物反应器，一次能培养微藻5吨左右。中科院青岛生物能源与过程研究所建成能源微藻藻种库；可移动式生物柴油、木塑材料、生物法制备间苯三酚等技术进入产业化示范阶段；丙酮酸、碳酸甲乙酯、海藻发酵产DHA、生物柴油、生物天然气等技术已与企业合作进行产业化示范推广。中国海洋大学收集了600余株海洋藻类种质资源，建有200余平方米的程控海藻培育室，目前保有油脂含量接近70%的微藻品种。

1.3 具备海洋可再生能源产业发展的人才优势

山东省作为我国著名的海洋科技省，是全国海洋科技资源配置的重点区域，目前基本形成了学科配套齐全、人才梯队合理、基础设施精良的海洋可再生能源应用研究与技术开发体系。人才优势主要体现在：一是国家科研机构数量多、水平高。山东省拥有中科院海洋研究所、中国海洋大学、国家海洋局第一研究所、青岛海洋地质研究所、山东大学、哈尔滨工业大学(威海)等多家国内一流、本系统居于“龙头”地位的海洋可再生能源源头创新的国家级研究机构和团队。二是科技人才密度大、层次高。目前山东省海洋可再生能源领域人才主要集中于高校、科研院所，分布于海洋环境动力学、海洋工程、流体力学、流体机械、电力与电子工程、能源工程、海洋生物学等多个学科。技术人才主要集中在海洋新材料、海洋装备等产业领域。

2 山东省海洋可再生能源产业发展存在的主要问题

2.1 产业发展环境不优越

2.1.1 海洋可再生能源产业配套政策不完善

纵观山东省海洋可再生能源产业发展相关政策规划，宏观层面的支持力度逐渐加大，但微观层面有的放矢的推动产业化应用政策不够详尽。一是科技资金投入力度不够。广东、福建、浙江等省设立了海洋科技专项经费，其中福建1亿元、广东5 000万元、浙江4 000万元，而山东省暂无单独的海洋科技专项计划，具体投入也低于其他沿海先进省份。二是海洋可再生能源科技要素投入缺乏延续性和多元性。某部署研究所研究员反映，因为科技资源投入缺乏延续性，无法对一个科研项目形成持续有力的支持，研究人员必须到处申请经费，影响了科研的进度与效果。而对产业发展的投入缺乏多元性，导致资金仅靠政府投入，人员都来自高校和科研院所，技术研发的目的更倾向于解决科学问题而不是商业化应用。三是缺乏利好的人才政策。导致海洋科技人才的外流，很多附加值高、科技含量高的科研成果，也存在被科研人员带走在省外应用并实现产业化的情况。四是用海审批流程繁复。以海上风电产业为例，项目核准前需取得海洋、海事等多个部门对海洋环评、海域使用论证、通航安全评估等一系列专题的批复。受审批流程繁琐、难度大的制约，目前山东省海上风电项目多处于前期测风规划阶段，到最终核准一般还需要至少3年。由于海上风电项目投资大、风险高，加之前期工作难度大、周期长，一些投资商望而止步。五是现有金融政策不完善。由于海洋可再生能源产业的投资较大、风险较高，使得许多企业尤其是高科技企业融资难度较大，导致海洋可再生能源的商业化开发对企业的吸引力不足。

2.1.2 海洋可再生能源产业市场需求不成规模

海洋可再生能源开发目的的单一性、过程的繁复性和应用的创新性等特点更加突出了市场需求对产业发展的关键性作用。山东省海洋可再生能源虽然具有可观的发展潜力和迫切的发展需求，但目前海洋可再生能源市场仍不成规模。主要问题包括：一是电力系统缺陷导致可再生能源消纳能力不足。依据《山东省电力“十三五”规划》，山东省电源结构比较单一(煤电比重达85%)，电力系统灵活调节电源比例偏低，调度运行和调峰成本补偿机制不完善，难以适应可再生能源大规模并网消费的要求。二是竞争性环节由市场决定电力价格的机制没有形成，市场配置电力资源的决定性作用难以有效发挥。三是作为补给能源开发模式不灵活。山东省拥有众多岛屿，是海洋工程和海洋渔业大省。海洋可再生能源可作为海岛开发、海水养殖、海水淡化、海洋油气开采等工程的补给能源，但目前没有以海洋可再生能源作为补给能源的示范工程，致使此类项目难以形成规模。

2.2 自主创新能力不足

通过与院所、企业座谈以及查阅6年内山东省海洋可再生能源科技项目、专利申请情况发现，山东省海洋可再生能源应用研究起步较早，但科研成果多集中在新型装置概念的提出、新型能量传动系统、新型微藻藻株等，关键的共性核心技术研发能力欠缺。如：海区能源规模预估和发电量预测技术等共性技术；大功率的海上风机整机设计、风机控制系统；波浪能发电设备的多模块开发和阵列布置等瓶颈问题；潮流能发电设备的机、电、液多场耦合作用下的平稳输电技术；海洋可再生能源应用装置对环境的影响、对通航安全影响以及如何节约、集约用海等问题无研究经验和进展。

2.2.2 优势产业存在短板

目前，山东省海洋可再生能源产业诸多环节与其它沿海省份存在较大差距。海上风电场建设速度和规模不如江苏和福建；海洋可再生能源装备生产能力不如深圳、湖南和四川；海洋能技术开发示范规模不如广东。具体问题：一是优势产业多处于产业链中低端。以海上风电为例，大金海洋重工、光威集团等山东省海上风电优势企业风塔、桩基和碳纤维材料等产品均处于产业链的中低端，且属于劳动密集型和高污染行业。而风电机组的设计研发、海底光电复合缆生产等技术含量高、附加值高的环节并未体现出优势。二是科技对产业的贡献率较低。这些优势企业的优势多依赖进口设备，而非通过与科研院所合作获取的具有自主知识产权的技术。

2.3 基础服务业欠发达

在海洋可再生能源装备商业化应用之前，需要对装备模型及原型机进行大规模、长时间的实海况试验，以便对海洋能发电装置的性能进行评估，从而减少投资风险。在企业对发电装置进行大规模生产前，需要专业的第三方认证机构对装置的未来运营成本及收益情况进行详细评估。目前山东省待建的莱州湾海上风机测试场处于规划阶段，威海浅海测试场仅可用于小型海洋光学和声学检测设备试验，缺乏应用于海洋可再生能源开发的公共试验平台和与之相适应的应用机制。主要体现在：一是缺乏中试或二次开发所需的资金、场所、设备等条件。二是装置试运行监测和检测认证阶段缺乏检测认证体系和行之有效的评估方法。三是缺乏专业的海洋工程作业服务团队。具某部属高校教授反映，其在海洋能装备研究过程中涉及的模型制造、运输、吊装、安装等环节都是科研单位自行安排、临时组队，缺乏成熟的作业规范和流程，不仅耽误了大量的科研时间，而且导致试验过程和检测结果可信度不高，致使目前山东省海洋可再生能源相关科研成果仍停留在实验室里，难以突破从实验室样机到产业化应用的关键环节。

3 发展思路和建议

3.1 细化顶层设计，实行“场网建设”统筹协调

根据已有规划目标细化各海洋可再生能源产业发展的顶层设计。建议由山东省发展与改革委员会牵头，成员由相关政府部门(电力、用海权、海事、渔业、环保、港口、安监、军事等)、科研院所和能源开发企业组成的工作专班，制定详细的中长期电力、电网规划和海上风电场建设规划。

3.1.1 制定适合可再生能源发展需求的中长期电力、电网规划

鉴于可再生能源对电网调峰填谷能力的需求，着眼中长期可再生能源开发和消纳需求，研究提出山东省中长期电力需求、电源布局、电力流向方案，论证全省中长期电网发展技术路线，制定中长期电网布局规划，强化电网战略规划的权威性和约束力，引导可再生能源开发布局和建设时序，发挥电网在能源资源配置中的基础性作用。适应高渗透率分布式可再生能源发电及新型负荷的快速发展，加快城镇配电网规划建设和转型升级。

3.1.2 有序细化海上风电场建设规划

一是依据山东省中长期电力和电网规划制定海上风电场电力消纳方案。包括海上风电电力负荷预测、变电站选择、接入系统电压等级和回路数及备选接入点等内容。二是按照《国家能源局关于印发海上风电场工程规划工作大纲的通知》和《海上风电场开发建设管理办法》的要求，全面对接《国家重点生态功能保护区规划纲要》、《山东省生态环境保护“十三五”规划》、《山东省海洋主体功能区规划》等规划，调查沿岸岸线利用现状、滩涂围垦及湿地现状、海域利用现状、航道现状、海洋渔业分布及其他影响因素，依据风能资源条件良好、“双十”要求(电场位置在离岸不少于10公里、滩涂宽度超过10公里时水深不得少于10米的海域)、集约节约用海、并网条件好的原则，因地制宜进行机位的选址、机型的选择，并结合电力消纳方案确定开发时序。

3.2 强化要素集聚，打造产业发展的优越环境

3.2.1 推动海洋可再生能源产业发展利好政策的出台与落地

以山东省已出台有关发展海洋可再生能源的政策与规划为依据和目标，逐步推动相应的财税、金融、科技和人才政策的出台与落地，集中各方力量降低行业门槛和技术成本，将有限的政府补贴最优配置，在鼓励和扶持海洋可再生能源技术的同时确保成本最优、效率最高。一是制定行之有效的财税政策。以海洋可再生能源项目为载体，积极对接央企，吸引国家级的发电巨头投资山东、发展山东，大力推动装备制造业落户山东。制定有效的税收奖励和补偿政策，吸引有实力的本省海洋工程制造企业投入新产业，创造新业态。二是拓宽产业发展的金融环境。以信贷、科技银行、基金等方式在保护金融机构利益的前提下助力产业融资。三是以精准扶持为原则，顶层设计科技项目投入。总结和梳理各地特别是东部沿海各市科技部门作出的一些探索，加大对有基础、有前景、有能力的团队和科技项目的支持力度和持久度，同时优化成果考核流程和标准。四是突破体制壁垒，创建形式多样、协同有力的创新团队。鼓励高校院所采取灵活务实的运行机制，充分发挥自身基础优势、地方比较优势、企业力量，组织不同单位之间的联合协同攻关。在人才组织和平台资源调度上，地方政府、有关部门或组织应从中进行积极协调、大力推进实施。

3.2.2 繁荣海洋可再生能源市场

市场需求是产业发展的原始驱动力，是产业价值链形成、演化和调整的核心依据。繁荣海洋可再生能源市场，是引导产业发展的有效途径。具体措施：一是提高可再生能源在电网中的比重。根据《可再生能源法》、能源战略和发展规划、非化石能源比重目标，综合考虑全省可再生能源资源、电力消费总量、跨省跨市电力输送能力等因素，按年度确定公布各市级区域全社会用电量中的可再生能源电力消费量最低比重要求。各类电力相关主体共同承担可再生能源发展责任，各市级电网企业、配售电企业(含社会资本投资的增量配电网企业、自备电厂)负责完成本供电区域内可再生能源电力配额，电力生产企业的发电装机和年发电量构成应达到规定的可再生能源比重要求。二是支持企业创新开发模式。鼓励海上风电与海洋牧场、海洋能等融合发展示范；鼓励开发商通过与产业链相关方如设计院、设备供应商、运维商、电网等联合开发，分散投资风险，降低供应链环节成本。

3.3 推进平台建设，建立支撑与服务保障体系

以海洋可再生能源测试场为代表的产业化开发平台已经成为海洋能装备产业链的必要保障。发达海洋能国家的经验证明，海上试验场建设与运行极大地促进了国际海洋可再生能源技术的成熟与发展，同时也为企业进入海洋可再生能源产业领域开展技术定型、设备制造、发电场建设等提供了重要的参考。具体建议，一是积极推进海洋能测试场的建设，形成标准化和具有前瞻性的独立第三方认证机构(符合国家相关空间规划并拥有战略性环境评估过程)。二是整合已有技术人才力量，构建国际认可并符合我国海区特征的海洋能源开发、测试、评估技术标准，使装置的商业化开发有据可依。三是定期召集国内外一流的设备制造企业、施工安装企业、咨询设计单位参与技术交流，为省内海洋可再生能源的开发建设提供技术经验，扩展本土企业的视野。