马尔代夫能源未来优化：海洋温差能转换技术(OTEC)在可再生能源混合系统中的潜力研究

为解决马尔代夫等小岛屿发展中国家(SIDS)对化石燃料依赖度高、能源成本高昂及气候脆弱性问题，研究人员通过开发包含海洋温差能转换(OTEC)、太阳能光伏(PV)、垃圾发电和电池储能的混合能源情景，验证了OTEC作为稳定基荷电源的技术经济可行性。研究表明，OTEC60情景(57%可再生能源渗透率)可实现0.15美元/kWh的平准化度电成本(LCOE)，为SIDS提供可复制的低碳转型路径。

　　

在全球气候危机加剧的背景下，像马尔代夫这样的小岛屿发展中国家(SIDS)正面临能源安全与可持续发展的双重挑战。这个由1192个珊瑚岛组成的国家，99.6%的领土被海洋覆盖，却严重依赖进口柴油发电——能源支出竟占GDP的13.5%，人均CO₂排放高达3吨/年。更棘手的是，有限的陆地面积（仅298 km²）制约了太阳能和风能的大规模部署，而间歇性可再生能源的并网难题又迫使这些岛国长期依赖化石燃料。面对这一困局，京都大学能源科学研究科(Graduate School of Energy Science, Kyoto University)的研究团队将目光投向了蔚蓝大海中蕴藏的能源解决方案——海洋温差能转换(Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC)技术。

OTEC利用表层暖水（约28°C）与深层冷水（约5°C）的温差驱动热机发电，理论上全球热带海域可开发潜力达8000GW。尽管这项由法国物理学家D'Arsonval于1881年提出的技术已在日本冲绳久米岛实现100kW级示范运行，但其在SIDS能源模型中的集成研究仍属空白。研究人员通过高时空分辨率的自底向上能源系统建模，首次系统评估了OTEC在马尔代夫首都马累岛（人口密度占全国41%）能源转型中的战略价值。

研究团队采用Hybrid Optimization Model for Electric Renewables (HOMER Pro)软件构建了四种能源情景模型：基准情景（96%柴油发电）、OTEC30（30MW OTEC）、OTEC60（60MW OTEC+12MW垃圾发电）和100%可再生能源情景（145MW OTEC）。通过整合马尔代夫国家电力公司(STELCO)的历史用电数据、人口增长预测以及美国国家可再生能源实验室(NREL)的太阳辐射数据，模型以1小时为时间步长模拟了2025-2055年的能源供需动态。关键技术参数包括：OTEC单位投资成本11,750美元/kW（基于久米岛示范项目调整）、柴油发电机燃料效率0.25L/kWh、碳价130美元/吨CO₂。

4.1 装机容量影响

模型显示，100%可再生能源情景中OTEC贡献87%的装机容量（145MW），完全替代柴油机组。值得注意的是，OTEC60情景在保持相同LCOE（0.15美元/kWh）前提下，将化石能源依赖降至44%，证明适度规模的OTEC部署即可实现显著减排。

4.2 发电结构转型

到2055年，OTEC60情景使可再生能源发电占比达68%（OTEC 56%+垃圾发电8%+光伏4%），年减排CO₂约28万吨。100%可再生能源情景中OTEC年发电量达739GWh，容量因子高达85%，凸显其作为基荷电源的稳定性优势。

4.3 系统成本分析

基准情景LCOE为0.40美元/kWh（82%为燃料成本），而OTEC60和100%RE情景均降至0.15美元/kWh。引入碳定价后，100%RE情景成本优势进一步凸显，LCOE比基准情景低41%。

4.4 敏感性验证

OTEC60表现出最强韧性：燃料价格波动仅影响LCOE 10%，远低于基准情景的25%。但100%RE情景对OTEC投资成本敏感度达13%，反映当前MW级项目融资仍是推广瓶颈。

这项发表在《Renewable Energy》的研究证实，OTEC技术可破解SIDS能源转型中的"基荷悖论"——在土地受限条件下，相比需要大规模储能的浮动光伏方案，OTEC60情景能以更低成本实现56%可再生能源渗透。研究特别指出，通过耦合垃圾发电和适度储能（4MVAh），OTEC主导的混合系统可完全避免对旋转备用机组的需求。这些发现为马尔代夫修订其《能源路线图(2024-2033)》提供了科学依据，其中关于"2033年后长期战略"的空白得以填补。

从更广维度看，该研究建立的"OTEC+多能互补"模型为全球38个SIDS提供了可复制的技术路线。正如久米岛项目展示的，OTEC的副产品（淡化水、冷水养殖）还能创造额外经济价值。研究团队强调，未来需通过钛合金换热器国产化、标准化海上平台设计等创新进一步降低OTEC的CAPEX（当前占LCOE 77%），同时建议SIDS国家建立区域风险共担基金以吸引私人投资。这项研究不仅为马尔代夫勾勒出2055碳中和蓝图，更重塑了人们对海洋能源在全球能源转型中战略地位的认知。