海上可再生能源能给人类社会提供非常强劲、长期可持续的能量。据国际能源机构（International Energy Agency）预测，到2050年海上可再生能源的装机能量可以达到750GW。

　　英国水下技术学会首席执行官史蒂芬·霍尔（Stephen Hall）在“第二十二届中国科协年会世界海洋科技论坛”中指出，海上可再生能源的来源多种多样，比如风能、潮汐能、波浪能和海洋热能转换等。这些都已有了商业化应用，目前处于不同的发展阶段。

　　海上风电发展最成熟

　　为什么要发展海上可再生能源呢？首先这是一种非常丰富的资源，用之不尽、取之不竭，而且非常清洁具有可持续性，本身就是低碳能源，在生产过程中产生的碳非常少。

　　史蒂芬·霍尔指出，需要研究在工业生产中如何脱碳，以避免海平面上升和空气质量下降，“这非常重要”。

　　从能源安全角度看，选择海上可再生能源事实上是在帮助人类自己。电力产自当地的海上，将有效降低对外国电力供应商或能源的依赖性，同时防止出现从国外购买能源燃料用尽外汇储备的情况。

　　史蒂芬·霍尔指出：“这绝对是一个可以扩大发展的行业，符合联合国2030年可持续发展目标。”

　　海上风能是目前各类海上可再生能源中，最成熟以及使用最广泛的一种。第一代与第二代海上风电场，已为英国、欧洲西北部等地提供了大量电力。如今英国超过30%的发电量都来自风力发电，其中大部分为海上风电。

　　随着海上风电规模的扩大，其成本控制也做得越来越好，在市场中非常具有竞争力。不过，史蒂芬·霍尔指出，不少风电场修建在地址比较合适的地方，但却并非是最佳的风场所在地，而且需要与其他产业竞争沿海的用途——比如渔业、休闲、旅游业、沿海运输等，风场的建设有时候的确会干扰当地野生动植物和鸟类的正常生活。

　　他认为：“未来我们将进一步向海上发展，如果风电机处于最佳风场中，安装成本可能会更低。”

　　储能是重要投资领域

　　和全球所有间歇性能源面临的问题一样，在没有风或风小的时候，风机不会有任何能量产生，因此带来了储能领域的大量投资。

　　史蒂芬·霍尔表示，在未来十到二十年里，储能确实是有前景的行业，如让简单的铅酸电池发展到锂电池，或者其他更高级的化学物质，还包括抽水续能、旋转飞轮以及将电能转化为氢能等技术。

　　最近史蒂芬·霍尔了解到，有一家公司使用废弃的矿井储电，在矿井上方吊着重物，在电力充足时重物被提升到矿井顶部用于储存电力，需要用电的时候再将重物缓缓降下释放电力，为电网供电。

　　“这极好地利用了海上能源所产生的剩余电力。”史蒂芬·霍尔说。

　　将风能或太阳能转换为氢能，是存储间歇性能源另一种有效方法。当前学界对于海上氢能生产与存储还有许多构想，“绿氢”或许是其中最清洁的，即利用可再生能源通过电解海水制氢。而这些可再生能源可能是风能、太阳能，或者是非化石燃料等主流能源，如浮动的核电站。

　　史蒂芬·霍尔认为，在此种情况下，只需在海水中电解就行，可以将其存储在罐中也可以直接输送到燃气网络中。

　　“蓝氢”是指从天然气中提取氢，但这不是可持续的，仍需要从天然气中去除二氧化碳。不过如果有碳捕集与封存的基础设施，在史蒂芬·霍尔看来，这也不失为一个好的处理方法。

　　“在现有利用大量碳氢化合物（烃）生产氢能的所有形式中，蓝氢是最清洁和可持续的。到2030年氢能源的生产将成为关键的海上产业，欧盟不久前刚发布了一项重大声明，就希望欧洲能加大投资绿氢和蓝氢技术。”

　　当前许多大型公司都朝着氢能领域发展，并得到各国政府的大力支持，尤其是在寻求碳氢化合物进行能源转换的领域。不少国家已经在推进各种相关的规模化的生产，比如家庭供暖和存储试点项目均已到位。

　　海上太阳能正不断增长

　　虽然如今全球海上太阳能的发展落后于海上风能，但史蒂芬·霍尔相信它在未来将成为一种真正能发挥作用的能源。

　　例如荷兰代尔夫特理工大学、荷兰能源海洋财团、荷兰能源研究中心等在2019年11月进行的海上太阳能测试。研究人员安装了一个功率为8.5千瓦、可扩展的小型原型机，未来还将扩展到100兆瓦，而且这些系统可与海上风电共置一处，能与现有的系统共享电力基础设施，比如电缆和锚固系统等。

　　同时，这种海上太阳能设备也很适合与水产养殖相结合，鱼类喜欢躲藏在平坦的太阳能电池板下面，而且这两个行业相互配合运作得很好。荷兰能源海洋财团的首席执行官表示，未来这种海上太阳能可以满足荷兰50%的能源需求。

　　当前，中国海上太阳能是一个很重要并且正在不断增长的行业，中国在开发浮动式太阳能发电系统中一直处于领先地位。阳光电源等公司正在提供具有创新性而且可扩大规模的太阳能光伏漂浮发电系统，史蒂芬·霍尔表示，希望未来这些系统能与氢电解厂配套使用，这将有助于提供清洁和可持续的氢能，未来前景非常广阔。

　　海洋能发展不如预期

　　所有这些海上可再生能源的发展目前都令人非常期待，但是史蒂芬·霍尔认为，海洋能的发展并未取得业界所期望的成功。

　　海洋能以波浪能、潮汐能和潮流能为主，在过去半个世纪中已经开发出许多种不同的设计，而且许多原型设备已在世界各地进行了测试。

　　截至目前，波浪动力装置被认为是发展最不成功的，还没有任何一种波浪能设备能大规模地使用到能源市场中。史蒂芬·霍尔认为，这需要制造出能在冬天海上幸存下来的波浪发电设备，并构建在非常坚固的框架上。这需要使用很多金属与钢筋混凝土，为了抵抗冬季风暴，它们必须是大型沉重坚固的，而这会增加了成本并降低效率。

　　“海蛇”系统是近年来新兴的一种大功率波浪发电装置，中国目前也建立如“舟山号”鹰式波浪能发电装置系统等。

　　但是除了一些适应型的系统外，还没有出现可大规模使用的浮式发电系统。值得肯定的是海底锚定海流涡轮机等设备的研发，不过目前仍处于从原型阶段过渡到有效商业化系统的过程中。

　　潮汐泄湖是未来海上可再生能源的另一个非常有希望的发展方向。这种技术非常简单，一百年前英国维多利亚时代的人们就可以建造这些设备，只需要在潮汐变化较大的区域建设一堵高墙与一道堤坝，在涨潮时将其填满，在低潮时通过闸门放水发电。

　　从现在到未来的数千年中，潮汐出现的时间和高度都是可预测的。史蒂芬·霍尔说：“从购买电力公司的角度来看这非常划算，确切地说这是一种可预测的形式，可以预测发电量会上升还是下降。潮汐能的利用没有复杂的工程问题，但缺点是建造成本太高。”

　　随着海上风能和太阳能成本的大幅下降，潮汐能所面临的挑战非常大。不过泻湖可以有很多不同的用途，其表面甚至还可以建造一个浮动房屋。

　　位于苏格兰北岸的英国MeyGen系列就是很好的例子，它处于一个非常理想的放置海上潮汐涡轮机的地方。该项目第一阶段拥有4台1.5兆瓦的涡轮机项目，现在还增加了额外的系统，预计将有49个涡轮机与海岸风电场共享风力基础设施。

　　全人类的清洁海洋能源

　　海洋热能转换是已经存在了很长时间的一个概念，至少可以追溯到半个世纪之前。这项技术需要25度温暖的地表水，比如氨水蒸发从而使涡轮旋转，然后用5度左右的冷海水进行冷却，需要全年保持20度设施的温差才能使这些设备正常工作。

　　史蒂芬·霍尔表示，这需要有合适的水深以及距离海岸的设备需要很近，大约在一千多米以内才能使它具有成本效益，热带小岛或者发展中国家非常适合使用这种技术。

　　不过，在热带地区的竞争力通常不如太阳能，这可能会减缓其被采用的速度，但这肯定是一项在未来越来越被普遍使用的技术——尤其是在赤道地区。

　　海洋生物质能是将海藻等大型藻类转化为脂质，再转化为碳氢化合物和其他形式的燃料，也可以用它作为养殖的食物饲料。虽然使用海洋生物质能与太阳能相比并不是很划算，不过只要位置是正确、生产条件合适，有足够的空间与干净的水，也可以逐渐为未来建立一种可持续的能源供应方式。

　　此外，史蒂芬·霍尔指出：“我们也需要海洋的新材料，如在海底发现铬、钴、镍这样的稀有金属。其中还有另外一种挑战，就是如何在不造成大规模环境损害的情况下进行深海采矿。我们会找到答案，也要共同努力，在不破坏环境的情况下找到好的解决方案。”

　　他表示，中国将成为21世纪最大的经济体，中国乃至整个亚洲资源丰富，有着新的陆路和海上航线，这些将共同改变以前能源平衡的状态，为进入贸易合作的新时代打开大门。

　　使用清洁的可再生海上能源，将会为人类提供动力，可以避免碳氢化合物资源使用的局限，让人类无需从不那么稳定的地区获取碳氢化合物。

　　“全球可以和平地进行合作，从全人类的利益出发，开发出易获取、可再生而且清洁的能源。”史蒂芬·霍尔总结道。