欧盟发布海洋能战略研究与创新议程
2024年10月21日,欧洲海洋能技术与创新平台(ETIP Ocean)发布《2024年海洋能战略研究与创新议程》[1],指出了推进海洋能技术发展需克服的六大领域挑战,明确了到2030年的优先研发事项。根据该议程,到2030年欧盟将公私投入14亿欧元(约合106亿元人民币)部署近200个项目,其中公共经费达到8.45亿欧元。该资助包括6个主题领域。
一、海洋能电站的设计与验证
该领域的重点是波浪能和潮汐能技术示范,同时也支持其他海洋能源技术的设计优化,如海洋热能转换、海水空气调节和盐差能发电。将投入7.88亿欧元支持3个主题。
1、试点电厂示范。投入6亿欧元部署10个大型及超大型示范项目,以推进波浪能、潮汐能发电的试点及预商用示范,重点关注:设备制造、部署和运行;电站系统创新,如共享系泊、基础和电气连接,以及工业设计、制造工艺、安装方法、运行维护等方面创新;技术和经济可行性评估、认证和项目风险分配等审查;在真实环境下至少运行5年;分享试点电站的数据和经验,提升公共支持;探索具有海洋生物多样性和其他社会环境效益的协同效益。
2、设备示范。投入1.62亿欧元部署16个小型、中型及大型海洋能设备示范项目,以提升设备的功率性能、可靠性、可用性、可维护性和生存性,助力海洋能创新者跨越“死亡之谷”,重点关注:设计、制造、部署和运行创新大规模原型和全尺寸原型;场地组件和系统设计及部署,开发数据收集仪器,验证海上作业;开发和应用标准化成本和绩效评估方法;技术和经济可行性评估;数据和经验共享,包括气象、电力和运行性能、实际成本、社会和环境评估等。
3、设计和验证其他海洋能技术。投入2600万欧元部署9个微型、小型及中型应用研究和示范项目,以开发海洋热能转换、海水空调、盐差能、潮差能等技术,重点关注:海洋热能转换技术将开发闭式循环和开式循环技术,前者关注创新解决方案开发和联产淡水的商业应用案例,后者关注冷水管和热交换器的基础研究以及创新工程、制造和部署解决方案;海水空调技术将开展试点项目以扩大对应用范围的认知,进行成本和绩效评估以为商业投资提供依据;盐差能技术将开展膜性能及新兴非膜技术(如疏水性纳米多孔粉末)的基础研究,改善膜性能和制造工艺;潮差能技术将深入研究对敏感潮间带区域的影响。
二、下一代技术和子系统
新兴海洋能概念不断涌现和发展,可能会给海洋能设备性能或成本带来颠覆性的改进,该领域侧重于设备概念和关键子系统的重大改进,开发可显著降低成本、风险和维护的技术、子系统和组件,并在可能的情况下加以应用。投入1.72亿欧元支持3个主题。
1、颠覆性波浪能装置。投入5400万欧元部署20个微型、小型及中型基础研究与应用研究项目,支持开发新兴概念,重点关注:探索更前沿的创新概念;开发颠覆性波浪能概念的使能技术,如材料创新、模块化发电等;突破性波浪能技术的概念开发和设计优化;开发创新解决方案以改善可制造性、安装和维护;开发创新解决方案以应对许可、环境影响、关键原材料使用和循环性挑战。
2、创新动力输出系统和控制系统。投入4500万欧元部署9个微型、小型及中型应用研究与示范项目,以提升可靠性、减少维护和改进控制策略,重点关注:开发针对特定设备的创新动力输出系统或控制技术;进行动力输出系统和控制系统的早期研究,尽可能利用现有设施进行硬件在环仿真测试或水动力学在环仿真测试;进行接近全尺寸的动力输出系统真实条件下长期测试,以评估其可靠性;标准化、模块化、互操作性和可扩展性研究;改进循环性和减少关键原材料使用。
3、先进系泊、基础和电气连接。投入7300万欧元部署12个微型、小型、中型及大型应用研究与示范项目,重点关注:设计和测试创新支撑结构、海底固定基础、锚定系统、系泊配置或电力连接拓扑结构;开发创新解决方案以降低系泊和供电线路成本;开发综合站点维护和电气连接解决方案;设计适应海洋能需求的电缆和连接系统;装置设计和安装改进的海底固定基础和支撑结构;开展产品标准化、模块化和互操作性研究。
三、分析和建模工具
开发商和投资者需要强大的分析和建模工具来预测阵列性能,优化电站设计,并规划和管理建设和运营。工具的准确性和可负担性直接影响着海洋能的创新和发展过程。将投入8900万欧元支持3个主题。
1、海洋能子系统和装置模拟。重点关注对海洋能装置和子系统(如传动系统、系泊和动力电缆)的数值模拟创新,投入2900万元部署9个微型、小型及中型基础研究与应用研究项目,重点关注:提高准确性和计算效率的基础研究;在模型中更好地反映材料和部件老化情况,如海水腐蚀试验或电缆和系泊的疲劳试验;校准和验证基于实验室标准化测试的新模型,并尽可能利用现场示范数据;数值模型的比较、基准设定和评估;不同空间和时间分辨率的互操作性和集成性。
2、海洋能电站部署的分析和规划工具。投入3300万元部署9个微型、小型及中型应用研究与示范项目,重点关注:改进现有阵列分析和规划工具模型;整合海上部署数据,提高阵列分析和规划工具的准确性;在试点电站或装置中部署仪器,以满足改进阵列工具的特定数据需求;阵列物理学的基础科学研究,包括理论研究和观测研究,提高与部署百兆瓦级系统相关的现场条件预测准确性和可靠性;开发和改进电站物理模型;改进阵列数值模拟;高性能计算;阵列模型与海洋空间规划,渔业和生物多样性管理等解决方案。
3、电站建设及运营的建模和模拟。投入2700万元部署10个微型、小型及中型应用研究与示范项目,重点关注:借鉴海上风电等其他领域开发海上作业规划工具;利用试点阵列建设与运行的经验及数据不断更新模型;确保模型符合现行健康、安全和环境(HSE)标准;利用海洋气象学知识和技术设计和部署潮汐能阵列和波浪能设备。
四、将使能技术集成至海洋能系统
海洋能领域对新兴使能技术的采用可以加速其商业化,包括用于设备和组件的新材料、更小型低成本传感器和数据传输解决方案,以及人工智能等计算方法。将投入1.02亿欧元支持3个主题。
1、创新材料和制造工艺。钢筋混凝土、聚合物、复合材料和混凝土-钢材混合结构在某些海上应用中表现出更高的性能,投入3900万元部署11个微型、小型及中型应用研究与示范项目,重点关注:确定和调整新材料、制造和装配方法,尤其关注将海上风能的新材料、制造和装配方法应用于海洋能;成本和性能评估,以及环境影响、可持续性、国产化和进口关键原材料依赖性等评估;新材料性能的实验室测试,如系泊材料的疲劳性能;新材料在开放海域条件下的防腐蚀或防污性能;示范材料在真实海洋条件下的长期性能。
2、新型仪器和传感器技术。投入4200万元部署12个微型、小型及中型应用研究与示范项目,重点关注:将新型传感器用于海上试验装置;应用新型传感器改造现有设备;在海上测试平台示范新型传感器功能;开发用于海洋能的专用仪器,满足所需精度、可靠性、数据传输及存储的要求;数据流与神经网络和数字孪生的接口;传感器数据的在线传输。
3、人工智能和大数据应用。投入2100万元部署12个微型、小型及中型应用研究与示范项目,重点关注:利用现有波浪能和潮汐能装置海上测试数据集训练神经网络,开发现有数值建模工具的替代解决方案;利用物理建模数据训练神经网络;将人工智能应用与传统分析方法进行比较;共享人工智能应用结果,包括负面结果。
五、海洋能市场开发
确定海洋能最有希望的初始市场将有助于实现商业化。准确评估海洋能相对于其他可再生能源的优势,将有助于更好地为政策和投资决策提供信息。将投入1.65亿欧元支持3个主题。
1、海洋能在离网市场的应用。投入6900万元部署7个微型、小型、中型及大型示范项目,以推进私营企业参与预商业化项目,重点关注:部署离网应用,如为浮标和其他海上平台供电;将海洋能与电池储能、其他可再生能源相结合,用于特定离网应用;开展离网应用的预商业化项目;分析评估多种海洋能离网应用实现商业化须达到的成本目标;地方和中小企业参与的项目;海洋能离网应用的标准化、互操作性和数据共享。
2、示范海洋能规模化并网效益。投入4500万元部署8个微型、小型及大型应用研究与示范项目,以量化海洋能的规模效益,重点关注:分析首次部署海洋能的数据,评估其在当地范围内降低电网稳定成本的潜力;分析将海洋能部署与欧盟及其成员国输电基础设施建设相结合的方案;分析比较海洋能部署与其他替代方案的电网规模效益,除成本外,还包括可持续性、供应安全、创造就业、景观和生物多样性等方面;与公用事业、监管机构、环保部门、国防专家和其他利益相关方交流;数据和经验分享。
3、多种技术的协同部署。投入5100万元部署9个微型、小型及大型应用研究与示范项目,以有效发挥协同作用,重点关注:与海上能源和其他海洋活动共享基础设施;评估海洋能站点对海洋作业的益处;评估供应链多样化的益处,以摆脱因海上风电需求(如零部件、港口和船舶)不断增长而导致的供应链瓶颈;评估与生物多样性技术(如人工鱼礁)、海滩管理(如海水补给)的协同增效作用,以及如何将海洋能与沿海地区管理相结合。
六、协调和部门支持行动
海洋能开发需要大量的前期投资以及全部门协调和支持,包括完善标准、升级测试设施、发展供应链和开展专业培训。投入9000万欧元支持3个主题。
1、协调部门工作。投入800万美元支持部署6个微型及小型协调和支持项目,重点关注:量化并展示海洋能在就业和制造能力方面的效益,以及与沿海景观、生物多样性、旅游业和渔业的协同作用;与当地社区、供应商以及电网运营商等利益相关方合作,评估海洋能发展带来的机遇;确定并更新研究与创新优先事项;将私营部门的经验和不断变化的优先事项纳入公共资助的研究、教育和培训活动;提供开放数据,传播良好做法、注意事项和早期部署的环境影响数据;建立海洋能开放式数据库;确定对技术规范、标准和认证程序的最迫切需求,并为其制定提供支持;报告良好做法,简化许可流程;与当地社区和公众沟通,包括实地考察现有部署。
2、建立和升级测试设施。投入6600万美元支持部署8个小型、中型及大型示范项目,重点关注:利用陆上和海上测试设施,支持中小型和微型企业参与;利用硬件在环仿真测试或水动力学在环仿真测试开发早期模型;开发和认证软件模拟环境,为设备、组件和电站开发数字孪生;制定程序和技术规范,缩短测试准备时间;设计更有效的试验活动,并部署仪器以扩大试验数据收集;分享许可、施工和海上维护物流经验;海洋能测试和评估程序标准化,包括测试设施的认证。
3、支持海洋能行业发展。投入1600万美元支持部署7个微型、小型及中型协调支持和示范项目,重点关注:支持现有试验场地和沿海社区部署项目;为未来的商业部署准备场地并降低风险,包括支持环境调查、审批和并网;人才教育及技能培训;分析并共享围绕海洋能供应链建立区域生态系统的关键成功因素。 (岳芳)