中科院100kW漂浮式波浪能電站成功安置
中科院廣州能源所安置在大萬山的波浪能裝置
滔滔南海潮起潮落,能量取之不盡,用之不竭,這是清潔能源,是可再生能源。在重視生態(tài)文明建設(shè)的今天,為實現(xiàn)人類未來藍色的夢想,中國科學院廣州能源研究所的科學家們在不懈地奮斗、耕耘。
正值天氣多變的炎夏六月,記者一行在珠海香洲碼頭乘海輪出發(fā),風浪中一路前行,經(jīng)過兩個多小時,到達大萬山島,再轉(zhuǎn)登漁船。
此時,空中雨點飄灑,十余分鐘的顛簸后,在萬頃碧波中看到中國科學院廣州能源所研制的100kW漂浮式波浪能裝置。
會發(fā)電的“輪船”
“從2009年開始,先后投放4臺1/2比例樣機入海,在這個過程中還不斷針對樣機存在的缺陷進行改進,最終才成功地在大海中安置眼前的這個裝置,大海不同于陸地,同樣功率的機器,在惡劣自然條件下要經(jīng)過更多的檢驗。” 承擔波浪能電站項目的團隊負責人游亞戈告訴記者。
引路的其他海洋能科學家介紹,眼前這個“龐然大物”總重量大概350噸,長34.5米,寬12米,工作時高17.1米,放在半潛駁上高度為10米,其主要由鋼結(jié)構(gòu)件、液壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和發(fā)配電系統(tǒng)組成。
除此裝置外,岸上還要有配電海底電纜與之相連接的電房。據(jù)專家介紹,今年4月,該裝置已進行發(fā)電,目前運行情況良好。
海島及其附近不可避免地會遇到大風大浪,如此龐大的裝置如遇到臺風,不是很容易損壞嗎?
項目組科學家告訴記者:“在以前的波浪能發(fā)電裝置比例樣機投放后,確實出現(xiàn)過遇大臺風后受損的情況,后來我們在研制過程中發(fā)明了蓄能型系泊技術(shù)和下潛避臺風技術(shù),其中100kW鴨式裝置采用放氣方法,使鴨頭完全埋入水中,只留鴨背在水面上,可以有效降低波浪的載荷,實現(xiàn)裝置的‘自我保護’,從而提高了裝置的抗臺風能力。”
波浪大小并不穩(wěn)定,如何保持輸送穩(wěn)定?項目組科學家回答:“由于海上的波浪時大時小,所以先要將波浪能轉(zhuǎn)換成液壓能,再存入蓄能器,待能量達到一定程度,以最大開度驅(qū)動液壓發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電,提高發(fā)電效率。這樣可以避免不穩(wěn)定能流導致的發(fā)電效率低下,以及對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊。”
記者所見到的發(fā)電站由錨固定在海中,就像一艘停泊的海輪。建設(shè)電站,在茫茫大海中如何選址?波浪能電站項目選擇的地方首先是靠近海島,而且水深、水流條件必須符合要求,不同的水底質(zhì)地要選擇不同的錨等。
通過與項目組科學家的對話,記者感悟到這些實踐中總結(jié)出來的經(jīng)驗,凝聚了科學家們的心血。
從傳統(tǒng)鴨式到新型鷹式
鴨式裝置在波浪中往復轉(zhuǎn)動,如同鴨子在上下點頭,故以鴨式命名。“盡管有關(guān)技術(shù)還不是十全十美,但把波浪能轉(zhuǎn)成電能,前進到這一步已很不容易。”項目組科學家如是說。
“2007年,鴨式裝置還只是一個概念裝置,英國人在內(nèi)陸湖中曾有類似的裝置,幾十個單體穿在長達半公里的軸上,很難施工,出了毛病很難維修。我們逐步把裝置設(shè)計成變成目前的樣子。”游亞戈介紹,“當然,裝置還得繼續(xù)完善。”
現(xiàn)今,游亞戈團隊在“鴨式”的基礎(chǔ)上,已研發(fā)出優(yōu)點更多的鷹式裝置。鷹式裝置較之鴨式裝置,更易俘獲波浪能,而且它采用了半潛駁平臺,結(jié)構(gòu)簡單,使得后期維修和運輸方面成本大為降低。鷹式裝置的成功投放和發(fā)電,驗證了我國自行研發(fā)的波浪能裝置的有效性,同時為降低成本、提高轉(zhuǎn)換效率、規(guī);_發(fā)利用海洋波浪能奠定了基礎(chǔ)。同行的科學家們強調(diào),今后,相關(guān)的研發(fā)技術(shù)還會與時俱進。
驗收,只是起點
現(xiàn)場觀看裝置后的當天下午,國家海洋局科技司組織專家對中科院廣州能源所承擔的這個國家支撐計劃課題進行驗收。專家們認為:課題采用下潛和蓄能系泊技術(shù)提高了波能裝置的抗臺風能力;采用水下附體技術(shù)、特殊軌道驅(qū)動技術(shù)和分級控制技術(shù)實現(xiàn)了漂浮式波能裝置在不同海況下的波能高效攝。徊捎脵C械式液壓自治控制技術(shù)配合蓄能穩(wěn)定技術(shù)提高了漂浮式波能裝置的二、三級轉(zhuǎn)換效率;采用半潛駁技術(shù)實現(xiàn)了波能裝置的低成本投放和回收。科研人員通過100kW裝置實海況運行,證實了上述技術(shù)的有效性,最后一致通過驗收。
據(jù)了解,海島獨立可再生能源電力示范工程已經(jīng)被列為中科院廣州能源所在“十二五”期間要解決的重大任務(wù)突破,其目標是通過多能互補可再生能源系統(tǒng)的研究和示范,提高獨立可再生能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性,突破可再生能源資源分散及不穩(wěn)定性的制約,為海島偏遠地區(qū)提供穩(wěn)定的清潔能源供應(yīng)。
此次驗收的裝置也僅僅只是其中的一部分,未來該所仍將會著力于各種可再生能源的系統(tǒng)示范集成。
萬山諸島遠離大陸,且沒有與大陸電網(wǎng)相連,所以海島供電只能長期依賴柴油發(fā)電,發(fā)電量小且成本高,同時還容易污染環(huán)境,破壞海島的原生態(tài),供電問題已經(jīng)成為制約海島經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。伴隨著國家大力開發(fā)海洋漁業(yè)資源,無論是海島開發(fā)建設(shè),還是海島居民日常生活,都需要可靠、安全、清潔的能源作保障。
據(jù)《中國海洋可再生能源發(fā)展年度報告(2012年)》顯示,我國近海海洋能資源蘊藏量約16.7億千瓦,技術(shù)可開發(fā)量超6億千瓦。大海中蘊藏量巨大的波浪能是風能對海面擾動而造成的,以機械能形式存儲在海水里。波浪發(fā)電不穩(wěn)定,轉(zhuǎn)換效率較低。又因為裝置遠離大陸,環(huán)境較為惡劣,故研發(fā)難度大,波浪能發(fā)電技術(shù)目前仍不成熟,需要較長時間不斷發(fā)現(xiàn)問題,需要逐步加以改進和完善。
中科院廣州能源研究所的波浪發(fā)電事業(yè)始于上世紀80年代,是國內(nèi)較早開展相關(guān)研究的單位,上世紀“七五”期間,由該所牽頭,就曾在大萬山島研建了一座波浪電站并于1990年試發(fā)電成功。
以前的發(fā)電裝置固定于岸邊,建造成本高,建造周期需要3年。目前研發(fā)的裝置漂浮于海上,建造成本底,建造周期縮短至半年,但需要解決的各種問題也與固定于岸邊的裝置大不一樣,不確定性大得多。
向遠離大陸的海島或海上設(shè)備輸送電,是一件難事,采用波浪能裝置供電意義重大,被該所列為重點項目支持是理所當然的。
滔滔南海潮起潮落,能量取之不盡,用之不竭,這是清潔能源,是可再生能源。在重視生態(tài)文明建設(shè)的今天,為實現(xiàn)人類未來藍色的夢想,中科院的科學家們在不懈地奮斗、耕耘,前程看好。
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