碳达峰和碳中和与新发展理念：知领，报告

点来源：中国工程科技知识中心-国家海洋信息分中心

作者：宋丽丽、曹盛文、姜晓轶

报告图解

摘要

本报告第一章主要介绍了潮汐能、潮流能、波浪能、温差能、海洋风能等海洋能的基本概念、国外开发利用状况、国内开发利用状况，以及上述海洋能资源在我国的蕴藏量和分布情况，并从文献计量角度分析了海洋能研究趋势，指出我国发展海洋能面临的主要问题是大多数技术商业化开发程度不够，最后提出了三条发展路径建议。第二章介绍了蓝碳的由来、内涵、外延以及重要性，列举了国外相关组织和研究机构以及主要海洋国家关于蓝碳的研究进展，从政策、研究机构、建设实践等方面介绍了我国蓝碳发展情况，指出我国具有丰富的蓝碳资源且海洋生态保护修复工作成效显著，提出了我国蓝碳发展面临的问题并给出了五条发展路径建议。报告最后一章是总结和展望，指出海洋在减缓和适应气候变化中发挥着重要的作用，大力开发海洋能和发展蓝碳，对实现双碳目标具有重要的意义。

一、海洋能发展现状、挑战及路径

近些年，随着国际石油价格的不断攀升，全球能源格局正经历较大变化，清洁、低碳、智能和高效的可再生能源逐渐被各国关注。海洋能通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能、温差能、盐差能以及洋上空的风能等[1]，具有巨大的开发利用潜力。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的一项研究报告表明，全球海洋能资源理论上每年可发电2000万亿kWh[2]，约为2019年全球发电量的77多倍[3]；根据2004年国家海洋局实施的“我国近海海洋综合调查与评价”专项（“908专项”）调查成果，我国近岸的潮汐能、潮流能、波浪能、温差能、盐差能、海洋风能等海洋能资源储量约为15.8亿kW[4]，储量丰富。由于海洋能具有开发潜力大、可持续利用、绿色清洁等优势，国际上非常重视海洋能的开发利用，将其作为战略性资源开展技术储备[5]，但海洋能在实际开发利用中普遍存在开发难度较大、能量密度不高、稳定性较差、分布不均匀等问题，以及海洋能技术研发面临着诸多风险和不确定性。

1.1海洋能基本概念

1.潮汐能

潮汐能是指受月球和太阳对地球产生的引潮力的作用而周期性涨落所储存的势能。其基本原理类似于水利发电，通常利用潮水涨落形成的水位差，通过在有条件的海湾或感潮河口建筑堤坝、闸门和厂房，将海湾或河口与外海隔开围成水库，使具有一定水头的潮水流过安装在闸坝或发电站厂房内的水轮机带动发电机发电。潮汐能电站分为单库单向型、单库双向式型、双库单向式型3种型式，各有优缺点。在海洋各种能源中，潮汐能是最早被人们认识和利用。目前，潮汐能开发利用技术已经很成熟，但仍需解决的关键技术有：降低潮汐能发电站造价、提高潮汐能发电站运行水平、防治泥沙淤积、水工结构物的防腐蚀和防海洋生物附着等。

2.潮流能

潮流能是指月球和太阳的引潮力使海水产生周期性的往复水平运动而形成的动能。基本原理类似风力发电，先将海水动能转换为机械能，再将机械能转换为电能。潮流能分为水平轴式水轮机、垂直轴式水轮机和振荡水翼技术。目前，多数潮流能装置采用直接固定海底，便于获能稳定；而漂浮式结构装置一般安装在离岸较远、水位较深的地方，便于安装和节约成本。与太阳能、风能、波浪能等可再生新能源相比，海洋潮流能规律性较强、能量稳定，具有较高的开发价值；但由于能源分散、能源密度低、海洋环境严酷等原因，现阶段研发的技术重点是提高转换效率、降低发电成本以及提高可靠性和可维护性等，并在现有大型潮流发电机组的基础上开展规模化开发应用。

3.波浪能

波浪能利用物体在波浪作用下的升沉和摇摆运动将波浪能转换为机械能，或者利用波浪爬高将波浪能转换为水的势能，通过能量转换装置将波浪的能量转换为机械能，然后通过传动机构、气轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电。波浪能转换装置可分为振荡水柱式、振荡体式和越浪式三大类，各大类包括固定式、漂浮式、沉没式等小类。波能转换装置种类繁多、各有优劣，应充分了解目标海域波浪特性的基础上选择适合的类型进行建造。波浪能是海洋能中质量最好的能源，能量转化装置相对简单，且具有储能大、能量密度高、对环境影响小等优点，同时海洋环境的复杂性和波浪属性(波高、周期和方向)在空间和时间上的高度可变性，使得波浪能获取面临诸多挑战，其研究关键技术主要有：流体动力特性非线性计算、装置稳能技术、阵列发电场设计等。

4.温差能

温差发电是借助一种工作介质将表层海水中的热能向深层冷水中转移，从而成功发电。适宜开发的温差范围大致为表层25℃、深层5℃。根据构成热力循环系统所用的工质及流程不同，海洋温差能转换（OTEC）技术可分为开环式循环、闭环式循环和混合式循环3种类型。温差能在全球海洋能中储量最大，具有可再生、清洁、能量输出波动小等优点，被视为极具开发利用价值与潜力的海洋能资源；但海洋温差发电是一项高技术项目，涉及许多耐压、绝热、防腐材料以及热能利用效率等问题，且投资巨大。其研究关键技术主要涉及：热力循环的高效性及系统简单化、工质的热物理性质及安全环保性、热交换器的高强度及耐腐蚀性、冷水管的强度及保温性、氨透平的密封性。

5.盐差能

盐差能主要存在于河海交接处入海口，利用淡水和海水之间或2种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能。主要包括反向电渗析法、缓压渗透法、蒸汽压法3种发电技术，其中，渗透膜研究是其关键核心技术[6]。由于受限于盐差能转化过程的核心-功能隔膜的性能限制，盐差能的回收效率并不理想，阻碍了盐差能技术的进步。随着现阶段的膜技术和市场的快速增长，加上对可再生能源的需求不断增长，近十几年以来各国针对盐差能技术的研究逐步增多。

6.海洋风能

海上风力发电利用风力促使风车叶片带动风轮旋转，通过增速作用将旋转速度提升进而使得发动机进行发电[7]。与陆上风力发电相比，具有占用土地资源少、风力资源丰富、地形地貌影响小、单机容量更大等优点，且发电系统结构组成与陆地相似，但海上风场要克服强风载荷、腐蚀和波浪冲击等特殊环境的影响，不能直接采用陆地风电技术。尤其在风机设计装配、系统冷却、风场基础建设、并网以及系统监测维护等关键技术方面，海上风场的技术难度更高，面临挑战更大。

1.2国外开发利用现状

1.潮汐能开发利用处于商业化运行阶段

全球潮汐能理论蕴藏量为30亿kW，年发电量可达1.2万亿kWh，但近1/3的集中在浅海海域。根据统计，全球很多港湾和河口的平均潮差在4.6m以上，具有最大潮差是北美芬地湾，平均18m[1]。欧美等国家地处大西洋，具有天然地理优势，从18世纪开始研究潮汐能发电技术。1912年，德国在胡苏姆建成了世界上第一座潮汐电站；1967年，法国建成了世界上第一座朗斯潮汐电站，正式投入商业化运行[7]，年发电量设计为60.7亿kWh；1984年，加拿大采用全贯流水轮发电机组建设了安纳波利斯潮汐电站，单台机组额定功率为1.78万kW，最大出力为2万kW，是世界上单机功率最大的潮汐发电机组；2011年，韩国建设的始华湖潮汐发电厂正式开始运营，10台发电机合并发电容量达25.4万kW，成为世界规模最大的潮汐发电厂；英国、印度、澳大利亚、阿根廷等国家对规模达十万或百万kW的潮汐电站建设方案做了不同深度的研发。目前，全球运行、在建、设计及研究的潮汐电站多达100余座，预计到2030年，世界潮汐电站的年发电能力将达600亿kWh。

2.潮流能开发利用处于商业化运行早期阶段

潮流能发电技术研究起步较晚，但发展很快，基本处于试验和大规模商业化运行早期阶段。1985年，美国在墨西哥湾海域开展了潮流能发电试验；1994年，英国在苏格兰近海海域进行潮流发电试验，2003年，英国海洋涡轮机公司在德文郡外海布放了首台300kW的SeanFlow型潮流能发电机组，2008年，在北爱尔兰Strangford湖并网运行了1.2MW的SeaGenS型潮流能发电机组；2011年，挪威研发了1MW的HS1000在EMEC海试运行；2014年，加拿大在FORCE潮流能试验场布放了4条总长度为11km海底电缆，发电总量可达64MW，相当于2000户居民的用电量；2019年，西班牙在EMEC的Fall of Warness的潮流能实现并网，并第一次向英国国家电网供电[8]；2020年，美国Verdant Power公司研发的第五代潮流能机组在EMEC进行了性能测试，并将在纽约市东河推行商业化示范。

3.波浪能开发利用处于示范试验阶段

据世界能源委员会的调查结果显示，全球可利用的波浪能达20亿kW，数量相当可观。波浪能开发利用技术起步较早，但波浪能技术种类（振荡水柱式、振荡浮子式和越浪式等）比较分散，尚未进入技术收敛期。1965年，日本为保障海上航行，研发了微型波力发电装置用于航标灯；1980-1990年，英国、挪威等国陆续建成了20余个波浪能转换装置或电站，用于离岸距离小于20km边远沿海和海岛用电；2006年，丹麦进行了Wave Star阵列式波浪发电站模型海试，具有较高的捕获效率和应用价值；2007年，加拿大在美国俄勒冈州海岸进行了振荡浮子式波浪发电站海试[9]。目前，英国、美国、澳大利亚、丹麦和西班牙等国的波浪能开发技术和应用规模居世界领先地位，建设了多个大型示范站，并实现运行。

4.温差能开发利用处于示范验证阶段

全世界温差能理论储量约为60亿kW，但目前主要用于解决供电和饮用水、发展海水养殖和淡化海水制氢等产业。法国物理学家阿松瓦尔是最先提出利用海水温差发电设想，并在1926年海水温差发电试验成功；1930年，古巴建造了世界上第一座开式循环海水温差发电站；1979年，美国在夏威夷沿海搭建了第一座Mini-OTEC50kW海洋温差能转换试验性电站；2013年，日本在冲绳久米岛建设了100kW混合式温差能电站投入示范运行；2015年，美国在夏威夷建设了100kW温差能发电机组并网发电，成为世界上在运营的最大海洋温差能电厂[10]。

5盐差能开发利用技术处于中试规模研究阶段

世界各河口区的盐差能达30亿kW，可利用发电的约2.6亿kW。世界上许多国家如美国、日本、瑞典等积极开展盐差能发电技术的研究和开发利用工作，经过近80年的研究，高效、低成本的渗透膜研制等关键技术仍未得到较好解决，主要处于实验室验证技术阶段。1939年，美国首次提出盐差能发电的设想；2009年，挪威采用缓压渗透式发电技术建成全球首个10kW盐差能发电示范系统；2013年，荷兰和日本联合建设了50kW反向电渗析的盐差能示范电站，通过试运行发现，要实现经济盈利，半渗透膜的发电功率至少应达到2W/m2～3W/m2，半渗透膜安装总面积应达到数百万平方米[11]。

6.海洋风能开发利用技术发展最迅速已初具规模

风能发电起步晚，但发展迅速，技术日趋成熟，规模也急剧扩大。欧洲在风力发电上一直具有较大的优势。1990年，瑞典架设了第一座单机容量为220kW的试验性海上风电机；1991年，丹麦在波罗的海的建成了世界上第一个海上风电场，风电机组共有11台，单台450kW，向附近约3000户居民正常供电；2002年，丹麦在北海沿海建设了HornsRev海上风电场，风电机组共80台，总装机容量达16万kW，成为世界第一个真正意义上的大规模海上风电场，代表大规模的商业化时代到来；2018年以后北海和波罗的海周边国家的海上风电场进入大开发时期，截止2019年底，全球已投运海上风电场共146个[12]；根据国际能源署《2020年可再生能源报告》，2020年海上风能增量将达到5.3GW，比2019年增量低13%，中国首次占全球海上风能扩张量的一半以上，欧洲贡献了其余部分，并预测2021年中国引领达到创纪录的7.3GW，2022年增长放慢，但英国、法国和亚洲其他市场部署增加，海上风能容量将进一步增加，见图1所示。

图1 按国家/地区分类的海上风能净增量（数据来源：2020年可再生能源报告）

1.3国内开发利用现状

1.潮汐能具备较好的理论基础和丰富的实践经验

我国从20世纪50年代开始研究潮汐能发电技术，经过多年来对潮汐电站建设的研究和试点，具备较好的理论基础、丰富的实践经验。1958-1970年，建设了一批约50座的潮汐能试验发电站，但由于设计和选址不合理，海水腐蚀和生物附着等问题当时未及时解决，大部分潮汐电站短暂运行后被停办、废弃；1972年，在浙江建设的海山潮汐电站是中国惟一的双库、单向、全潮蓄淡、蓄能发电和库区水产养殖综合开发的小型潮汐电站；1980年，建设了我国第一座“单库双向”式江厦潮汐电站，总装机容量为3000kW，是当时世界第二大潮汐发电站[13]；2007年，采用双向发电的灯泡贯流式水轮发电机组在浙江省乐清湾北端的江厦港投入运行，总装机容量约3900kW，位居全球第四。

2.潮流能开发利用技术达到世界先进水平

我国从20世纪70年代开始研究潮流能利用相关技术，并取得了显著进展。2002年，在浙江岱山县建成我国第一座潮流实验电站，总装机容量为70kW；2016年，世界首台“3.4MW LHD模块化大型海洋潮流能发电机组”首期1MW发电模块顺利下海发电，成功并入国家电网，实现了大功率发电、稳定发电、并入电网三大跨越；2019年，哈电集团承担的“600kW海底式潮流发电机整机制造”项目通过专家组验收，标志着我国潮流能机组研制水平迈上新台阶；2020年，浙江大学在舟山摘箬山岛建设了潮流能试验电站，最大发电功率达到637kW，有效降低了开发利用向低成本、提升了规模化应用。目前我国潮流能总装机规模已达3820kW，居全球第二位，仅次于英国，成为世界上少数几个掌握规模化潮流能开发利用技术的国家，并在连续运行时间等方面达到世界先进水平。

3.波浪能开发利用处于海况示范研究阶段

我国对波浪能的研究已经开展了30年，仍处于海况示范研究阶段，但基本实现了波浪能发电技术的自主创新，正在突破高效转换、实用化等多项关键技术。1984年，中科院广州能源研究所研制了航标式微型波能转换装置并在沿海海域投入使用；2013年，山东大学开发了120kW漂浮点吸收式液压波浪发电系统，波浪发电采用双定子、双电压结构；2014年，中国海洋大学在青岛市黄岛区斋堂岛海域成功投放10kW级组合型振荡浮子波能发电装置[9]；2020年，采用鹰式波浪能发电装置“舟山号”建成的山东威海浅海海上综合实验场和广东珠海万山波浪能实验场正式交付，首台装机功率达500kW，是我国单台装机功率最大的波浪能发电装置，为我国继续开展波浪能利用技术的工程化、实用化和规模化的研发工作积累了发电装置并网运行经验。

4.温差能起步较晚处于试验验证阶段

我国具有丰富的海洋温差能，但技术研发起步较晚，处于试验验证阶段，总装机容量与国外相比仍存在量级上的差异。20世纪80年代初，国家海洋技术中心、中国科学院广州能源研究所和中国海洋大学等单位开始开展海洋温差能利用研究；2004年，天津大学成功利用温差能驱动研发了水下滑翔器；2008年，中国科学院广州能源研究所利用电厂蒸汽余热加热工质进行热循环建成了发电装置用于温差能模拟研究；2012年，自然资源部第一海洋研究所建成了我国首座运行的温差能试验电站，总装机容量为15kW，成为继美国和日本之后，第三个实现海洋温差能发电的国家；天津大学主要研究开发混合式温差能循环系统，采用200W氨蒸汽汽轮机开展相关理论研究和计算[14]。

5.盐差能起步较晚处于实验室研究阶段

我国盐差能技术起晚较晚，主要处于原理探索和实验室研究阶段，暂无较大的发电项目。1979年，盐差能发电开始研究；1985年，西安冶金建筑学院利用半渗透膜法和干涸盐湖盐差研制了发电试验装置；2015年，国家海洋可再生能源专项资金首次设立盐差能项目，资助中国海洋大学承担的“盐差能发电技术研究与试验”项目，主要用于盐差能相关技术研究和试验；2018年，中国科学院理化技术研究所与吉林大学合作，成功制备了系列表面电荷密度和孔隙率可调控的大面积3DJanus多孔膜。

6.海洋风能发展迅速增速领跑全球

我国已具备建设大型海上风电场的能力和经验，主要集中在我国东部沿海地区。2007年，中国海洋石油总公司在渤海辽东湾建成了我国首座海上风力发电站投入运行，标志着我国海上风力发电有了实质性突破；2010年，上海东海大桥海上风电场并网运行，成为我国第一个海上风电示范项目[15]；2016年，海上风电装机实现大幅度增长，新增装机(吊装量)154台，容量达到59万kW，比上年增长64%，累计装机量达到163万kW；2019年，中国首次进入已投运项目装机容量前三位置，累计装机容量4.9GW，在建项目装机容量（未全部投运）：中国以3.7GW遥遥领先，全球共有23个在建海上风电项目，共7GW，其中13个项目在中国；根据全球风能理事会最新数据显示，中国海上风电新增容量连续三年领跑全球；截至2021年6月底，我国海上风电累计装机规模超过1110万kW，成为全球第二大海上风电市场，海上风电总容量超过德国，仅次于英国。国际能源署预测，2040年中国海上风电装机容量与欧盟相当，减排能力将进一步提升。

1.4我国海洋能资源蕴藏量和分布情况

1.潮汐能资源丰富和浙江福建开发条件最好

我国近海受天文、径流以及海湾形态等多种因素影响，平均潮差的分布及变化特征较为复杂，总趋势为南海最小，黄海和渤海次之，东海最大，见图2。我国近海潮汐能资源技术可开发装机容量大于500kW的坝址共171个，总技术装机容量约为2282.91万kW，见图3。其中，浙江、福建两省潮汐能资源最丰富，海域平均潮差大，约4～5m，海岸类型以基岩海岸为主，海湾较多，开发利用条件最好。

图2 我国近海潮汐能资源分布[16]

（数据来源：中国近海海洋——海洋可再生能源，海洋出版社（2015））

图3 我国近海大于500kW的潮汐能资源量和站址统计[16]

（数据来源：中国近海海洋——海洋可再生能源，海洋出版社（2015））

2.潮流能资源分布不均和浙江最丰富

我国潮流能资源空间分布不均，东海和黄海近岸海域的潮流整体比渤海强，见图4，资源蕴藏量约为833.38万kW。其中，浙江省潮流能资源最丰富，约为516.77万kW，占全国50%以上，其次是辽宁、山东、江苏、福建、广东、海南6省，约占全国38%，其他沿岸海域潮流能资源较少，见图5。

图4 我国近海潮流能资源分布[16]

（数据来源：中国近海海洋——海洋可再生能源，海洋出版社（2015））

图5 我国近海潮流能资源统计[16]

（数据来源：中国近海海洋——海洋可再生能源，海洋出版社（2015））

3.波浪能资源可观但分布极不均匀

我国波浪能资源可观，近海离岸20km波浪能蕴藏量约1.5亿kW，可开发利用量约为2300~3500万kW，但分布极不均匀，北方沿岸海域的波功率密度低于南方沿岸海域，近岸海域的波功率密度低于外海海域，见图6。我国沿岸各省市蕴藏量具体分布，见图7。其中，广东、福建最多。波浪能的分布不仅和地理位置有关，而且季节性特征明显，一般秋、冬两季波浪能功率较大，春、夏两季则较小，岛屿附近的这种变化尤为显著。

图6 我国近海波浪能资源分布[16]

（数据来源：中国近海海洋——海洋可再生能源，海洋出版社（2015））

图7 我国近海波浪资源统计[16,17]

（数据来源：中国近海海洋——海洋可再生能源，海洋出版社（2015））

4.温差能资源较丰富但分布不均

我国近海海域温差能资源储量较丰富，但各海域温差能资源分布情况存在较大差异。根据学者王传崑、吴文等估算[18,19]和我国近海海洋综合调查与评价专项调查结果，理论蕴藏量为1518.9×1016 kJ，其中，渤海水深较浅，表层和深层温差不大，基本不存在开发价值；黄海海域为14.1×1016 kJ，温差较小，开采经济效益差；东海海域为208.8×1016 kJ，温差能资源随季节变化波动较大，开发难度较大；南海海域为1296×1016 kJ，约占90％，南海表层与深层海水温差大于等于18℃，是温差能开发的理想场所。

图8 我国近海温差能统计[18,19]

（数据来源：海洋能资源分析方法及储量评估，海洋出版社（2009））

5.盐差能资源丰富但分布不均

我国近海省市盐差能总蕴藏量丰富，但地理分布不均，总蕴藏量为1.13×108kW，见图9，其中，长江口及其以南沿岸海域盐差能资源蕴藏量达1.07×108kW，占全国总量的94%，而长江口是入海河流盐差能资源蕴藏量最大的，约为0.77×104kW，占全国总量的68%，前5大入海河流盐差能资源见图10。我国盐差能受季节变化和年际变化影响显著，一般汛期资源量可占到全年的60%以上，对盐差能开发利用装置以及装机容量的确定造成一定困难。

图9 我国近海盐差能蕴藏量[16]

（数据来源：中国近海海洋——海洋可再生能源，海洋出版社（2015））

图10 我国前5大入海河流盐差能资源[20]

（数据来源：中国海岸带水文，海洋出版社（1996））

6.海洋风能资源丰富且适合开发利用

我国海上风能资源丰富，海岸线长达1.8万公里，可利用海域面积300多万平方公里。近海50m等深线以内60%以上的海域面积年平均风功率密度为150W/m2，属于丰富区和较丰富区，其中，台湾海峡和东海南部海区风能最为丰富，见图11。据国家海洋局组织的908专项“我国近海海洋能调查与研究”项目对海洋风能的初步估算结果表明，我国近海（不包括台湾省）50m等深线以浅海域10m高度风能储量约为9.4亿kW，见图12。我国沿海滩涂面积大，地形平坦，近海30～50m水深的海域广阔，适合海洋风能的开发利用，沿海地区人口密集、经济发达、电力紧张，便于海洋风能发电入网。

图11 我国近海平均风功率密度[16]

（数据来源：中国近海海洋——海洋可再生能源，海洋出版社（2015））

图12 我国近海50m等深线以浅海域10m高度风能资源[16]

（数据来源：中国近海海洋——海洋可再生能源，海洋出版社（2015））

1.5基于文献计量的海洋能研究趋势分析

文献计量学是利用统计学和数学的方法，进行文献统计和可视化分析，从而了解全球各领域的研究热点及趋势。本报告分析数据来源中国知网（CNKI）期刊论文，检索词选取“"海能潮汐能"、"潮流能"、"波浪能"、"温差能"、"盐差能"、"海洋风能"、"海上风电"，检索方式采用高级检索。

1.国外研究基本呈现逐年增长的趋势

检索时间跨度为1992—2020年，检索类别为全部期刊，共得到外文期刊数据26023条。从1992—2020年，国外学术界对海洋能的研究基本呈现逐年增长的趋势，尤其在2008—2020年，海洋能研究成果明显增多，平均每年超过800篇，并且在2020年达到了近年来的峰值，见图13所示，可见海洋能研究越来被学者关注，处于快速发展阶段。

图13 国外期刊海洋能发文趋势（数据来源：中国知网（1992-2020））

海洋能研究主要涉及的学科有：电力工业、海洋学、水利水电工程、新能源、地球物理学、建筑科学与工程、船舶工程等，见图14。其中电力工业、海洋学、水利水电工程、新能源是海洋能研究中最热门的学科领域。地球物理学、建筑科学与工程也比较热门。仅分属电力工业、海洋学、水利水电工程、新能源、地球物理学、建筑科学与工程、船舶工程7个学科的文章的数量占总发文量的59.78%，主要因为海洋能研究论文多属于跨学科论文。

图14 国外期刊海洋能研究涉及学科分布统计（数据来源：中国知网（1992-2020））

由图15可知，震荡水柱、陀螺仪、海上风力发电机组是海洋能研究领域中出现频次较高的关键词。其中，关键词“震荡水柱”的频次为914，广泛应用在海洋波浪能技术中，是主流发电装置之一；“陀螺仪”的频次为377，也是海洋波浪能发电重要传感器之一，“海上风力发电机组”出现的频次为300，由于近几年海上风力发电关键技术突破、硬件成本减低，逐渐在各国广泛关注。三个关键词代表了目前海洋能领域研究的热点词，反映了科学研究与主流社会海洋开发需求的契合。

图15国外期刊海洋能研究主要关键词统计（数据来源：中国知网（1992-2020））

2.国内研究与国外研究趋势基本一致

检索时间跨度为1992-2020年，检索类别为中文核心期刊（北大核心、CSSCI、CSCD），共得到中文期刊数据1875条，见图16。从1992—2020年，国内学者对海洋能的研究也基本呈现逐年增长的趋势，尤其在2010—2020年，海洋能研究成果明显增多，平均每年超过155篇。表明随着社会进步，传统不可再生资源的日渐匮乏以及对新能源的重视，学者们对海洋能开发和利用的研究也日渐增多。

图16 国内核心期刊海洋能发文趋势（数据来源：中国知网（1992-2020））

运用CiteSpace工具对海洋能整理的研究文献进行高频关键词分析，生成聚类图如图17所示，节点越大，代表分析对象出现频次越多。关键词出现次数最多的为“海上风电”、“波浪能”、“潮流能”，其次为“数值模拟”、“潮汐能”、“海洋能”，说明这些关键词是近些年研究比较热点的主题。

图17 国内核心期刊海洋能研究关键词共现知识图谱（数据来源：中国知网（1992-2020））

突现词是在某一个时间段内频次变化率比较高的词，年度研究热点的变化情况可以通过突现词展示出来，从而反映出研究主题随年度而变迁的趋势。采用CiteSpace软件生成了1992—2020年间的突现词图谱如图18所示，突现词分析共得出13个突现词，可以清晰地反映出国内创新网络研究热点出现的时间与演化趋势。

图18 国内核心期刊海洋能研究突现强度最大的13个突现词统计（数据来源：中国知网（1992-2020））

1.6我国海洋能面临的问题与挑战

根据国际可再生能源署(IRENA)的数据，截止2020年底，全球累计海洋能装机容量超过34.0515万MW，其中海洋风能总装机容量约34万MW，可见除了海洋风能其他海洋能还未实现大规模开发利用。从技术成熟度和经济效益上讲，海洋风能是最具有开发价值，其次是潮汐能、波浪能和潮流能，而温差能和盐差能距实际应用还有一段距离。

目前，我国海洋能的开发利用整体尚处于初步阶段。海上风电发展最迅速，在设备制造、自主创新能力等技术方面不断提升，使江苏、山东等沿海海上风力发电已初具规模，但仍面临着单机额定容量逐步增大，叶片、电机和轴承等设备急需高端化、国产化和提升防腐性能，以及面临大规模风电集群组网送出技术、深远海建造和运营维护技术的进一步优化；潮汐能利用技术相对成熟，但发展缓慢，具有总装机容量位居世界第四的浙江温岭江厦潮汐试验电站，已经实现并网发电和商业化运营，仍面临着新建电站会占用大量滩涂资源、水工建筑物复杂，土建成本高、泥沙淤积环境影响难以克服等问题；潮流能利用技术基本成熟，近期发展迅速，达到世界先进水平，但处于示范试验阶段，存在海试运行时间短、发电率不高、易损坏，以及实际海况下运行的可靠性、稳定性等相关技术有待突破等问题；波浪能利用技术基本成熟，多项技术开展了示范试验阶段，仍存在着能量不稳定、高效捕获有难度，可靠性差和维护难度较大以及垃圾防护等问题；温差能利用技术研制成功了低装机容量的发电试验装置，也取得了较大进步，但面临着能流密度与转换效率均较低、开发成本高、热交换器表面容易附着微生物使换热系数降低、冷水管必须有足够的强度和保温性能等问题。

总体上来说，我国的海洋能开发已拥有部分成熟技术，但已有技术的发电装置转换效率低，在能量转换和能量稳定等方面的关键技术亟待突破，大多数技术商业化开发还需深入研究完善。

1.7我国海洋能发展路径

当前发展可再生能源是全球能源的重要发展方向，无论发达国家还是发展中国家，都将水能、风能、太阳能等可再生能源作为应对能源安全和气候变化双重挑战的重要手段。“十四五”期间，为实现碳达峰、碳中和以及能源绿色低碳转型的战略目标，清洁可再生能源是我国能源发展的主导方向，而海洋可再生能源是零排放的清洁能源，应充分发挥海洋无碳能源的开发利用，逐步改善以煤炭为主的能源电力供应结构，使我国能源经济和环境协调发展，从而解决沿海地区和海岛的用电用能问题，使我国沿海地区生产生活用能条件不断提升。

1.政企联动，制定发展规划和激励政策

政府加强海洋能发展顶层设计和合理制定海洋能发展中长期规划，提出海洋能发展的阶段性目标任务，促进海洋能产业化发展；同时对海洋能技术研究与开发经费给予保障，加大专项资金投入，并研究出台配套的产业激励政策。支持企业和科研机构开展多方位技术引进与合作研发，促进引进消化吸收再创新，鼓励国内企业跨境并购及外商投资我国海洋能产业。

2.因地制宜开展海洋能工程化应用，逐步扩大示范规模

立足我国海洋能资源状况及能源供给保障需求，进一步提高海洋能资源精细化评估水平，为海洋能电站建设提供设计基础，并在我国海域因地制宜开展一批海洋能示范工程建设。沿海利用有利地形开展潮汐能和潮流能建设，海岛充分利用海洋能多能互补电站示范，南海海域利用丰富的温差能和波浪能资源建设，不断提高稳定发电能力，推动在海岛供电、沿海城市供电补充、海水养殖、海洋仪器设备供电等领域的实际应用，提升海洋能工程化应用水平。积累海洋能独立电力系统运营管理经验，加强成熟海洋能技术在我国海域的推广应用，为我国海洋能的规模化开发打下基础。

3.建立创新平台和人才评价机制，突破关键核心技术

瞄准国际海洋能技术的前沿和关键核心领域，加快海洋能技术创新领军人才、复合型人才、优秀青年人才和创新团队的培育和支持，构建开放式和多学科融合的创新平台。建立鼓励创新、包容失败、分类评价的海洋能创新人才评价机制。进一步夯实海洋能技术研究基础，推动发电装置转换效率、可靠性、测试和评估的关键技术创新，发展适合我国海洋能资源特点的高效能量转换新技术、新方法，为海洋能持续快速发展提供科技支撑和发展后劲。

二、蓝碳发展现状、挑战及路径

2.1蓝碳基本概念及重要性

蓝碳（Ocean Blue Carbon，OBC）又称蓝色碳汇、海洋碳汇[21]，是指利用海洋活动及海洋生物吸收大气中的二氧化碳，并将其固定在海洋中的过程、活动和机制。目前海草床、红树林、滨海沼泽等海岸带生态系统以及大型海藻、微型生物等均属蓝碳的范畴[22]。

图19海洋固碳和储碳主要过程，左为生物过程，右为物理过程（来源互联网）

实现双碳目标国际公认的两大重要手段是“减排”和“增汇”。海洋占地球面积的70%，每年吸收约30%的人类活动排放到大气中的二氧化碳，是全球最大的碳库。2009年联合国《蓝碳：健康海洋固碳作用的评估报告》指出，全球自然生态系统通过光合作用捕获的碳超过一半（55%）是由海洋生物捕获的。因此发展蓝碳在应对全球气候变化和修复海洋生态环境方面发挥着重要作用。

2.2国外发展现状

1.世界主要海洋国家和组织机构纷纷开展蓝碳研究

从2009年联合国环境规划署、联合国粮农组织以及联合国教科文组织政府间海洋学委员会联合发布《蓝碳：健康海洋固碳作用的评估报告》开始，许多国际组织、机构以及美国等主要海洋国家纷纷开展蓝碳相关研究，逐步完善蓝碳科学体系。2010年联合国教科文组织政府间海洋学委员会、保护国际基金会、世界自然保护联盟启动“蓝碳行动”和“蓝碳倡议”计划。2011年，第一届国际蓝碳政策工作组发布《蓝碳政策框架报告》。2015年，美国国家海洋和大气管理局蓝碳工作组从市场计划、能力建设、科学发展和国家行动等方面提出国家海洋碳汇工作建议。2018年，澳大利亚联合斐济等国发起了“太平洋蓝碳倡议”，并组织了印度洋蓝碳大会。韩国于2018年提出建立东亚海区域蓝碳研究网络，推动东亚海地区蓝碳发展。

2.国际蓝碳从科学研究向国际气候治理发展

发展蓝碳已成为全世界减缓和适应气候变化的重要战略。2013年，联合国政府间气候变化专门委员会发布《2006年IPCC国家温室气体清单指南的2013年补充版：湿地》，增加红树林、滨海沼泽和海草床三大海岸带蓝碳生态系统的温室气体清单编制方法，标志着蓝碳被正式纳入《联合国气候变化框架公约》相关机制。2015年第21届联合国气候变化大会通过《巴黎协定》，标志着全球气候治理格局迈入新的阶段。2019年12月，《联合国气候变化框架公约》第25次缔约方大会上蓝碳相关内容成为讨论热点[24]。蓝碳从最初的概念提出、内涵延伸到纳入国际气候治理体系，已经越来越受到重视。

3.蓝碳的范畴进一步扩展延伸

联合国发布的蓝碳报告中提到的红树林、滨海沼泽和海草床三大海岸带生态系统已逐渐成为共识，随着科学研究的深入，蓝碳的范围扩展到包括海岸带在内的湿地、河口、沼泽、近海、浅海和深海等区域，因此大型藻类、贝类和微生物的固碳机理和能力也逐渐纳入蓝碳范畴，蓝碳的内涵和外延进一步扩展。

2.3国内发展现状

1.出台系列相关政策，积极参与蓝碳工作

我国高度重视并积极参与蓝碳工作，从国家和行业及地方层面相继出台系列相关政策法规。2015年5月，中共中央、国务院发布《关于加快推进生态文明建设的意见》，将增加海洋碳汇作为有效控制温室气体排放的手段之一；“十三五规划”纲要里提出“加强海岸带保护域修复”“实施‘南红北柳’、‘生态岛礁’、‘蓝色海湾’等工程”；2016年国务院印发《“十三五”控制温室气体排放工作方案》，明确提出“探索开展海洋等生态系统碳汇试点”；《全国海洋主题功能区划》提出增强海洋碳汇功能；2017年，国家发改委联合原国家海洋局发布《“一带一路”建设海上合作设想》，将“加强蓝碳国际合作”作为开展国际合作的重点之一；2021年3月通过的“十四五规划和2035远景目标纲要”中要求提出生态系统碳汇能力，加强海岸带综合管理与滨海湿地保护；2021年10月24日，国务院印发《2030前碳达峰行动方案》，要求整体推进海洋生态系统保护和修复，提升红树林、海草床、盐沼等固碳能力。2021年，威海海洋发展局发布《威海市蓝碳经济发展行动方案（2021-2025）》，成为我国首个蓝碳经济发展行动方案。

2.成立专门蓝碳研究机构，科学研究日趋受到重视

自蓝碳（海洋碳汇）概念提出以来，以“国家蓝碳资源管理部门 高校 地方蓝碳资源管理部门”联合构建方式，纷纷成立专门的蓝碳研究机构，就蓝碳原理和关键技术、发展现状和潜力、经济价值和市场化等方面开展科学研究和建设实践。2019年底，“福建省海洋碳汇重点实验室（厦门大学）”获批，立足于国家减排增汇的战略需求，通过宏观生态及微观生物结合研究海洋碳库与全球气候变化之间的联系，进一步阐明海洋碳汇的过程及形成机制，探索建立海洋碳汇指标体系和陆海统筹的增汇模式。2021年10月，由漳州中院联合漳州市发改委、自然资源局、生态环境局、林业局、海洋渔业局、闽南师范大学等单位共同成立的全国首个蓝碳司法保护与生态治理研究中心挂牌成立，旨在建立蓝碳生态司法保护协作机制，推进海洋碳汇（蓝碳）发展。此外，青岛碳汇渔业实验室、威海蓝碳研究院、唐启升院士工作站、滨海湿地蓝碳监测站、山东海洋研究院也都针对蓝碳工作成立专门的实验室、工作组或团队开展相关工作。

3.开展丰富探索实践，开发完成首个蓝碳交易项目

我国从蓝碳交易体系、机制以及试点建设方面均做了探索实践。2017年发布的《关于主体功能区战略和制度的若干意见》明确指出要探索建立蓝碳标准体系和交易机制。2013年起先后建立了北京环境交易所以及天津、广州、深圳等碳排放交易所。开发完成了多个清洁发展机制和核证碳标准等认证的红树林项目。2021年6月8日，广东湛江红树林造林项目成为我国开发的首个蓝碳交易项目，该项目由自然资源部第三海洋研究所、广东湛江红树林国家级自然保护区管理局核北京市企业家环保基金会三方联合签署，是我国首个符合核证碳标准核气候社区生物多样性标准的红树林碳汇项目。

2.4我国蓝碳资源基础

1.管辖海域面积广阔、岸线漫长、典型海洋生态系统丰富

我国主张管辖的海域面积有300多万平方公里，大陆岸线约1.8万公里，滨海湿地面积约670万平方公里，拥有我国大陆分布最广、最为典型、生态功能最为重要的海岸带生态系统（红树林、海草床、滨海湖沼）[23]，具有巨大的潜力和广阔的应用价值。

我国11个沿海省市海域面积及各类型湿地面积如图所示。可以看出，我国滨海湿地以盐沼为主，滩涂面积较大，而红树林面积较小，主要集中在广西、广东、海南等5个省份。总体看来，海南、广东、浙江、山东等地海域资源丰富，辽宁、上海、山东、天津等地盐沼资源丰富，广东、广西、山东、福建等地滩涂资源丰富。据保守估算，当前我国滨海湿地每年通过沉积物埋藏所固定的碳可达0.97Tg C a−1，在本世纪末将增加到1.82—3.64 Tg C·a−1[25]。

图20 我国沿海地区海域及滨海湿地面积曲线图

（数据来源：海域面积来源于各省统计年鉴；盐沼、红树林和滩涂面积来源于文献25）

2.海洋渔业资源储量和产量丰富

我国海水养殖产量约占世界的70%以上，是世界上最大的海产品消费国和加工国，拥有世界上最大规模的水产养殖业。2019年我国海洋捕捞产值和海水养殖产值分别为116.02亿元和3575.29亿元，海水产品占渔业产值的46.4%。海水养殖面积为1992.18千公顷，贝类和藻类是我国产量最大的海水养殖对象，2019年我国贝类海水养殖面积达1204千公顷，产量达1439万吨，占我国海水养殖产量的69.67%；藻类海水养殖产量达141千公顷，产量达253万吨，占我国海水养殖产量的12.29%。山东、福建、广东的海水养殖产值位居前三。贝、藻等丰富的渔业资源不仅在固碳方面作用显著，还能消氮除磷、净化海水，贡献优质的食物和工业原料[23]。

表1 2020年我国海水水产品养殖面积和产量及占比

（数据来源：2020年中国渔业统计年鉴）

表2 2020年我国沿海地区海水养殖产值和产量及占比

（数据来源：2020年中国渔业统计年鉴）

3.海洋生态保护修复工作成效显著

海草床、红树林和盐沼等海洋生态系统捕获的蓝色碳汇储碳量巨大、储碳效率高、碳储存周期长，具有重要碳汇功能。“十三五”期间，我国开展了“南红北柳”、“蓝色海湾”、“生态岛礁”、“海洋牧场”等海洋生态建设项目建设实施。2021年10月29日，自然资源部副部长、国家海洋局局长王宏在“自然资源助力全面建成小康社会有关情况”新闻发布会答记者问中指出，我国累计实施了36个“蓝色港湾”整治项目、15个海岸带保护修复工程、61个渤海综合治理攻坚战生态修复项目、红树林保护修复专项行动，初步遏制了局部海域红树林、盐沼、海草床等典型生境退化趋势，区域海洋生态环境明显改善。“十三五”期间，修复滨海湿地2.3万公顷，整治修复岸线1200公里，渤海入海河流的消劣方案确定的10个国控断面水质均值全部达到V类及以上。

2.5我国蓝碳发展面临的问题与挑战

我国当前蓝碳发展工作主要面临以下四个方面挑战，一是国际上话语权不够，我国尚未参与“蓝碳倡议”“国际蓝碳伙伴”等国际蓝碳合作计划和组织[23]，缺乏交流渠道；二是滨海生态系统近年来呈现退还趋势，填海造地、水产研制、工业生产等人类活动导致我国滨海生态系统呈现不可逆地退还，使得蓝碳大量损失；三是缺乏系统的蓝碳标准体系，现有监测体系和本底数据难以支撑沿海和海洋生态系统的蓝碳项目开发；四是蓝碳项目的价值和价格在不同标准存在差异，尚未形成完善的蓝碳交易市场体系。

2.6我国蓝碳发展路径

1.以国家重大战略需求为导向，开展蓝碳工作顶层设计和总体布局

以生态文明建设、海洋强国建设等国家重大战略需求为牵引，结合“国家十四五规划及2035年远景目标纲要”要求，将蓝碳开发纳入海洋开发总体布局中，开展顶层设计和总体布局，加快完善蓝碳发展体系框架，统筹经济发展与资源开发利用之间的关系，坚持开发和保护并重，污染防治和生态修复并举，打造海洋生态工程、生态旅游、碳汇交易等海洋经济新模式和产业链，实现海洋资源环境与海洋经济的可持续发展。

2.积极参与国际蓝碳合作，提高我国在全球海洋治理领域的话语权

积极参与国际蓝碳计划，加强与相关国家政府、国际组织、机构就蓝碳调查监测、数据手机、保护和修复、碳汇项目等领域的交流合作。以“21世纪海上丝绸之路”、“中国-东盟”等国际合作为契机，开展双、多边、地区和全球等不同层面的蓝碳合作，在构建人类命运共同体的理念和框架下，共同推动全球蓝碳治理。

3.加强蓝碳资源保护和修复，巩固和提升碳汇能力

持续开展我国红树林、盐沼、海草床等蓝碳生态系统保护和修复工作，选取沿海典型海域建立示范区，针对重要蓝碳资源开展调查、保护和修复，巩固碳汇存量。利用新技术、新方法，挖掘蓝碳新资源，优化海域生物群落结构，探索建立流域、沿海、海域协同一体的综合治理体系，提升海洋生态系统碳汇增量。

4.建立健全蓝碳交易机制和标准体系，推进蓝碳交易市场的发展

推动建立蓝碳资源的调查、监测、评估和方法学等标准体系，为我国蓝碳生态系统面积、碳库储量、沉积速率、通量数据的调查、监测和评估提供支撑。健全蓝碳交易实施机制，营造蓝碳项目开发的良好环境，充分发挥政府在资源配置中的引导作用和市场的决定性作用，探索蓝碳交易试点，加快推进蓝碳交易市场的发展。

5.加大对蓝碳研究和人才培养支持力度，形成技术指导和决策咨询队伍

蓝碳研究和交易等工作专业性强、涉及范围广、利益关联度高，需要加强科学研究和人才队伍建设。积极推动在蓝碳基础理论、评估方法以及蓝碳资源调查、监测、保护和修复等相关技术领域的科研创新，培养复合型蓝碳人才，鼓励科学家参与国际蓝碳交流合作，为开展蓝碳相关工作提供专业技术指导和决策咨询。

三、总结与展望

2020年9月22日第七十五届联合国大会和2020年12月12日气候雄心峰会，*********总书记两次向全世界宣布：中国力争2030年前碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和；到2030年，中国GDP二氧化碳排放将比2005年下降65%以上。实现双碳目标需要社会经济各个领域积极行动，海洋在减缓和适应气候变化中发挥着重要的作用。“十四五”是我国实现碳达峰的关键时期，海洋在可再生能源和蓝碳领域大有可为。一方面，我们要大力发展海洋可再生能源，扩大潮汐能、波浪能等的规模，加快深远海海上风电的布局，实现高效稳定规模化生产；另一方面加强海洋生态环境尤其是海草床、红树林、盐沼等生态系统的保护和修复，开发藻类等海洋生物质能，巩固和提升海洋碳汇总量。可以遇见的是，海上可再生能源和蓝色碳汇开发将成为实现碳中和的重要路径。

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执 笔：

宋丽丽 国家海洋信息中心

曹盛文 国家海洋信息中心

姜晓轶 国家海洋信息中心

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