气候变化背景下海洋能源发展的挑战与破局路径

中海油研究总院风资源工程师 魏梦宇

中海油研究总院清洁电力室主任 邱银锋

随着社会经济持续发展，人类能源需求稳步攀升，世界各国均面临严峻的资源约束与环境压力。煤炭、石油、天然气等传统化石能源的大规模开发利用，不仅加剧了全球能源短缺危机，大气中温室气体、气溶胶浓度的持续攀升，也直接加剧全球气候变暖，引发一系列生态环境污染问题。在此背景下，具备清洁低碳、储量充沛优势的海洋能源，成为全球能源转型的核心热点，也是我国践行绿色发展理念、推动“双碳”目标落地实施的战略选择。

海洋作为地球表面覆盖范围最广的生态系统，蕴藏着巨大的清洁能源潜力。海洋能源主要包括潮汐能、潮流能、波浪能、海水温差能、盐差能，同时涵盖海上风能、海洋生物质能等多种类型。海洋能资源储量庞大、可循环再生、地域分布广泛，是极具开发潜力的新型清洁能源，也是破解资源环境约束、推动绿色发展的重要支撑。

“十五五”规划纲要明确提出，坚持陆海统筹，提高经略海洋能力，加快建设海洋强国。海洋能源的开发利用，能有效缓解传统化石能源短缺压力，持续优化国家能源结构、助力“双碳”目标落地，已成为培育新质生产力、打造海洋经济新增长极的核心引擎之一。

当前，全球气温持续攀升，引发海平面抬升、极端天气频发等一系列环境变化，深刻改变着海洋生态与资源环境条件。气候变化带来的海洋环境复杂化、不确定性加剧，为海洋能源开发利用同时带来机遇与挑战。唯有辩证把握气候变化的双重影响，主动防范化解风险、抢抓产业发展机遇，才能推动海洋能源产业稳定、高质量发展。

（一）资源格局重塑，区域差异显著

气候变化正在重构海洋能源的资源禀赋与时空分布格局，这种动态演变催生了一批具备优质开发潜力的热点海域，为海洋能源产业发展创造了全新机遇。

海上风能是受气候变化影响最直接的可再生能源品类之一。全球变暖重塑大气环流与近地面风场结构，直接改变全球风能资源空间分布特征，深刻影响海上风电场的发电效率与机组选型配置。多项科研成果表明，全球风能资源演变呈现显著区域差异性，少部分热带海域风能资源持续富集，大幅提升了区域海上风电的开发价值与潜力。

波浪运动主要由近地面风场驱动，因此风场变化在影响风电资源的同时，也直接调控海面波浪能资源分布。理论研究证实，波浪功率与风速的五次方呈正相关关系，风速的微小波动，都会引发波浪能资源储量的大幅变化。因此，在近地面风速持续增强的海域，波浪能资源量显著提升。相关数据显示，1980年以来全球海域波浪特征显著增强，有效波高从2.21米升至2023年的2.54米，海域波浪能发电潜力显著提升。

全球变暖背景下，海洋吸收大气中大量多余热量引发海水热膨胀，叠加两极海冰消融带来的大量淡水入海，共同推动全球海平面持续抬升。过去百年间，全球海平面累计抬升0.2米；气候模拟结果显示，若未来温室气体持续高排放，海平面或将进一步抬升0.6—1.0米。海平面变化会改变河口海域的潮汐强度与作用范围，直接影响潮汐能、潮流能的能量密度与空间分布。海平面抬升后，部分海域水深增加、海底摩擦力减小、潮差扩大，发电潜力显著提升，加拿大芬迪湾、墨西哥湾北部等海域，均因海平面上升实现了潮汐能资源禀赋的优化升级。

在温差能开发方面，海洋表层海水持续升温，叠加海冰消融淡水汇入形成的表层水体扰动，进一步增强了海洋层结稳定性，扩大了海水垂直温差，显著提升了海域温差能资源储量，为规模化开发温差能创造了有利条件。

与此同时，部分海域也面临海洋能源资源衰减、开发难度提升、开发效益下降的发展困境。

气候变暖使得热带与极地经向热力温差缩小，经向大气环流整体减弱，全球多数海域近地面风速呈逐年下降趋势。其中北半球中纬度海域风能密度普遍衰减，直接导致海上风电场发电量下降；部分海域受风场弱化影响，波浪能资源持续衰退，开发价值大幅降低。

海平面变化对潮汐能、潮流能的影响不存在统一规律，潮汐演变特征受河口形态、海底地形、海域地貌等多重因素制约。海平面抬升也可能造成部分海域潮差缩小，导致潮流能、潮汐能发电效率下降，英国布里斯托尔海峡即为典型案例。

此外，气候变暖引发海洋中尺度涡旋活动异常，海洋深层向上热量输送减弱，部分海域深层海水温度异常攀升，一定程度上抵消了部分海域因表层海水升温产生的温差能资源增益效果。

（二）极端天气事件频发，开发风险加剧

对海洋能源开发影响最为突出的极端事件主要包括台风、强暴雨、海洋热浪、高温热浪等。此类极端天气气候事件的发生频率更高、持续时间更长、强度显著增强，大幅提升了海洋能源产业的开发运营风险。

台风是威胁海上风电设施安全稳定运行的核心灾害性天气。当前全球台风总数量未呈现明显增减趋势，但海洋表层海水温度持续升高，为台风生成与增强提供了充足能量，强台风、超强台风的发生占比持续攀升。台风过境风电场时，极端狂风会触发风机紧急停机，严重时会造成风机设备破损、机组倒塌，例如2024年台风“摩羯”造成海南文昌多处海上风电场机组损毁。

此外，台风引发的风速骤变会造成风机功率剧烈波动，给电网调度平稳运行带来极大压力，同时大幅增加海上设备安装、运维的施工难度，压缩有效施工窗口期，制约海上风电产业规模化发展。

台风与极端大风还会引发风暴潮等海洋灾害，一方面直接冲击海上能源设施与岸基配套设备，造成设备损毁、设施停运；另一方面，短期风暴潮会扰乱海域正常潮差、潮流规律及海表波浪状态，造成发电功率不稳定、并网波动加剧，不仅加大电网调度调控难度，也倒逼行业提升工程设计标准，显著抬高项目建设与投资成本。

近年来，极端高温、暴雨等气象事件的发生频次持续增加、持续时长不断延长。高温天气引发的海洋热浪，会加速海洋能源设备金属部件腐蚀老化，缩短设备使用寿命、降低设备运行稳定性。持续暴雨天气易造成岸基变电站、运维基地积水受损，引发电力供应中断、海上运维交通受阻，间接制约海洋能源项目的常态化稳定运行。

总体而言，气候变化对海洋能源产业的影响呈现双重特征：一是海洋环境动态演变重构了海洋能源资源的时空分布格局，催生新的海洋能源资源开发热点区域，同时也带来部分海域资源衰减、禀赋退化的风险；二是极端天气与海洋灾害频发，直接威胁海洋能源设施安全、影响发电并网稳定性，持续推高产业开发与运维成本。如何平衡机遇抢抓与风险防控，实现产业高质量、可持续发展，是当前海洋能源领域亟待深入研究的重要课题。

面对气候变化带来的机遇与风险，海洋能源产业需主动突破发展瓶颈，以政策引领、技术赋能、生态优先为核心，构建适配气候变化的产业发展与风险防控体系，在抵御气候风险中提质增效，推动产业稳健升级。

（一）强化政策引领，构建长效保障体系

2025年2月，国家能源局、自然资源部等联合印发《关于推动海洋能规模化利用的指导意见》，明确提出要坚持科学核算，规划引领，分类分区开展海洋能资源调查和潜力核算，明晰资源分布。在政策落地与项目规划过程中，需充分纳入气候变化影响因子，动态研判海洋能源资源时空演变趋势，规避因资源格局变动引发的项目选址失误、投资低效等问题。同时，加快推动海洋能源气候适应专项政策出台，将气候风险评估、气候适应性评价纳入项目审批、建设、运维全流程。

海洋能源开发横跨能源、海洋、生态、应急、气象等多个领域，产业发展涉及多部门协同管理。对此，需搭建统一协调、信息共享、联动响应的跨部门工作机制，统筹推进气候变化背景下海洋能源资源重构研判、灾害风险防控、产业规范发展等各项工作，协同应对各类气候风险与发展挑战。

气候变化相关风险具备长期性、持续性特征，海洋能源产业实现长效发展，离不开健全的法律法规体系与成熟的市场机制支撑。需持续完善海洋能源行业法规制度，构建激励相容的市场化发展机制，对采用高抗灾建设标准、搭载智能化预警系统、践行生态友好设计的海洋能源项目给予政策与资金倾斜，依托完善的制度保障，推动海洋能源产业实现可持续、高质量发展。

（二）聚焦技术创新，筑牢抗灾提效根基

技术创新是应对气候风险、推动海洋能源产业提质升级的核心驱动力。产业发展需聚焦抗灾、耐久、高效三大核心方向，集中突破关键核心技术，全面提升海洋能源设施对极端海洋环境的适配能力与抵御能力，同步提升能源利用效率，强化产业低碳减排效能。

相关研究表明，风机设备的优化选型与科学排布，对发电效率的提升幅度，远高于气候变化引发的资源波动负面影响，是抵消气候不利影响、提升发电效能的核心举措。因此，需持续优化海上风机的设备设计、参数选型与阵列排布，最大程度降低气候变化引发的资源波动带来的不利影响。

针对风暴潮、巨浪、高盐腐蚀、极端水温等复杂极端海洋环境，重点研发抗灾、耐腐蚀、长寿命的新型海洋工程装备，持续优化设备结构设计与特种材料选型，同步提升海洋能源工程建设标准，全面强化设施抗灾防灾能力，降低极端灾害天气下的设备损毁风险。

搭建动态化、长效化的海洋能源资源监测评估体系，融合卫星遥感、海洋原位观测、数值模拟、AI大模型等多元技术手段，实时监测海域风速、水温、潮差、波浪等关键要素的动态变化，实现海洋能源发电功率的精准预测与动态研判。

（三）坚守生态底线，推动开发保护协同

气候变化深刻重塑海洋能源资源禀赋的同时，海洋能源开发建设、运维作业也会对海洋生态系统产生一定扰动，水下设备布设、海上施工、常态化运维等环节均可能影响海洋生物栖息、破坏海洋生态平衡。为此，海洋能源开发必须始终坚守生态优先、绿色发展的核心理念。

在海洋能源项目规划建设中，严格落实生态保护红线管控要求，常态化开展系统性生态环境影响评价，持续优化项目选址、施工工艺与作业方案，最大限度降低开发活动对海洋水体、生物、栖息地的干扰破坏，实现海洋能源开发与海洋生态保护协同共生。

气候变化给海洋能源发展带来严峻挑战的同时，也为产业技术革新、发展模式升级提供了重要契机。面对海洋能源资源格局重构、极端天气灾害频发的发展形势，海洋能源产业亟待以技术革新筑牢气候适应根基，以模式创新强化产业发展韧性，以生态协同实现良性循环，在抵御气候风险中提升发展质量，在助力全社会低碳减排、绿色转型中彰显核心价值。

未来，随着抗灾装备技术、资源精准预测技术、生态保护技术等体系的不断完善，海洋能源将持续发挥低碳清洁能源优势，成为减缓气候变化的重要“低碳引擎”，为全球能源转型、我国“双碳”目标落地、海洋生态保护修复提供坚实支撑，真正实现驭浪而上、向海低碳，在气候变化变革浪潮中走出可持续发展之路。