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挪威的Hammerfest Strom公司研制的座底式水平轴水轮机
浏览: 发布日期:2018-11-11

  近日,由中国海洋大学研制的我国首台100千瓦潮流能发电装置被成功投放到了黄岛区斋堂岛海域,据了解,这台装置突破了潮流能开发方面的关键技术,使得发电装置能够不再受海水流速限制,能够适应不同海域。这标志着我市在潮流能开发领域迈出了关键的一步,同时,也意味我国在海洋能开发领域将打开新局面。

  随着世界范围内的能源日益短缺和环境的不断恶化,新型清洁能源的开发利用被世界各国提上了议程,人们开始利用风、太阳、海水等自然资源来提取新型清洁能源。如今,风能、太阳能发电技术已经日趋成熟,利用海水潮流发电仍正处于起步阶段,潮流能发电到底是一种怎么样的发电模式?这种能源又具备多大的发展潜力?这些问题已成为世人关注的焦点。

  日前,记者来到黄岛区斋堂岛,在海边看到了海大最新研发的100千瓦潮流能发电装置,这个高达18米的“大家伙”,底部呈三足鼎立状,三个大的圆柱体很牢固地支撑着整个设备,顶部则形似一个大风车,三个白色的叶片转动将产生能量发电。

  “五、四、三、二、一!”随着工作人员的口号,这个“大家伙”在塔吊的帮助下缓缓沉入斋堂岛附近海域35米深的海底。五分钟后,观测人员兴奋地宣布:“机器运转正常,投放成功!”这一声宣布让在场的所有人员振奋无比。伴随着水下“风车”叶片的转动,我市首个100千瓦级的潮流能装置正式投入使用。这对青岛市来说是一个里程碑式的事件,也意味我国在该领域的机组生产方面,拥有了自给自足的能力。

  记者从中国海洋大学了解到,本次入水的发电装置是一种安置在海底的潮流能发电装置,其工作原理类似风力发电,利用两台10.5米的水轮机获取潮流的动能使水轮机旋转来产生能量,预计一年可发电约10万千瓦时。据中国海洋大学专家介绍,该装置采用变桨矩技术、先进的电力变换与控制系统,吸取了大型风电机最新的控制技术,优化了潮流叶片的设计。记者了解到,水下“风车”的水轮机叶片采用了翼型叶片,叶片的倾角可以改变以适应不同的流速。这一技术的突破使得潮流能发电装置能够适应不同海域情况,不再受海水流速限制。

  如今,该装置产生的电力主要为斋堂岛供电,初步预计可满足约300户居民的日常用电。据专家介绍,该装置还可以用于海岛的海水淡化、制冰、海水养殖等产业,对于促进海岛经济发展具有示范作用。如果机器供电能够达到发电标准,该模式将会被逐步推行到山东省各沿海城市,甚至是全国沿海地区。

  据对130个水道沿岸潮流能资源蕴藏量统计,我国可利用的潮流能理论平均功率为13948.52MW。按海区分,以东海沿岸最多,有95个水道,理论平均功率为 10958.15MW,占全国总量的78.6%。其中山东半岛是国内潮流能储量较丰富的地区之一。

  据了解,潮流能跟潮汐现象一样具有非常明显的规律性,而不像风能那样随机不可预知,也不必像太阳能“看天吃饭”。换句话说,潮流能发电是一种基本不受天气影响,每天都能坚持工作的发电模式。

  目前,潮流能发电主要运用于海岛建设上。记者从海洋可再生能源产业技术创新战略示范联盟(简称“产业联盟”)了解到,山东省目前公示了589个海岛规划,其中重点进行无人岛的旅游开发工作。该联盟负责人表示:“海岛旅游的开发,电力供应是重中之重。如果我们从内陆通电缆来输送电力,电缆的铺设费用、维护费用、送电成本加起来一年可能会达上千万元。而采用潮流能等海洋能来发电,这个成本将会大幅度下降。”2010年以来,我市对海岛的发开利用程度不断深化,但是中国在海岛开发进程中面临最大的难题就是能源的不足。据统计,中国海岛居民的用电价格在2元以上,是内陆用电价格的3至4倍。

  潮流能的发电模式对于海岛的开发极具价值,潮流能的发电规模虽然暂时有限,但是海岛旅游业受地域限制较大,其本身的地域范围较小,电力需求量较内陆更少。如果采用内陆通电缆送电,运输成本将会过高;如果在岛上兴建火电等发电机组,则会对环境、资源造成较大破坏,导致海岛旅游价值下降。因此潮流能等海洋能源的发电模式与海岛开发可谓是一拍即合,不但可以就地取材,“海电海用”,潮流能发电模式还能为海岛上的工农业提供必要的能源支持,完善海岛产业化链条。

  潮流能作为一种储量丰富、无污染、低能耗的新能源已被我国列为战略性新能源。

  据专家介绍,当前潮流能的度电成本还不能完全估计,目前海洋能的度电成本大约为2元,但是除去陆电供应时铺设电缆的高额成本,预计可将海岛居民度电价格控制到1元左右。根据目前海洋能发电装置的规模应用技术的发展情况来看,预计到2020年,我国将可能具备10MW以上的发电机,届时海洋能度电成本将可以降低到2元以下;而到2050年,整个度电成本有望降到1元以下。这不仅让海洋能的度电成本无限接近于“陆电”的价格,而且将最终促成海洋能产业化的形成。

  我国目前的“陆电”度电成本平均价格约为1元,火电的度电成本约为0.3元上下,表面上看,“海电”的度电成本在价格上没有绝对优势。但是,如果再算一笔账,海洋能的优势立刻就显然出来。据测算,一家30万机组的火电厂平均耗煤在400克/千瓦时,年利用小时约5500小时,其发年电量为16.5亿千瓦时,折合标准煤耗660万吨煤。按照IPCC标准,我国发电用煤与标准煤的折合关系为:1:0.772,因此实际消耗原煤为855万吨。稍小规模的火电厂,一年也能消耗近480万吨煤。而普通发电机组每一次启动也至少要消耗10吨左右的重油,每发一度电还要消耗800克的氧气,对于资源的消耗来说,这些已经到了天文数字。而海洋能发电不需要消耗煤炭和重油这些资源,虽然从度电成本上显现不出绝对优势,但是节省下的资源价值是无法衡量的。此外,海洋能发电不占用土地资源,这在无形中又节约了许多成本。

  由于潮流能发电还处于起步阶段,而且投资大,回收周期长达5~8年,对企业来说是一个很大的考验,因此,目前很多看好这一领域的企业仍处于观望阶段。对此,青岛市能源办相关负责人表示:“建议企业把目光放长远,应该在潮流能发电的产业化前期介入其中,增强自主创新能力。”该负责人分析说,现下,我国在能源产业上存在急功近利的问题,很多企业都喜欢把资金投入到“短平快”的产业中,以求最快速度获利,但实际上,“短平快”产业发展已基本进入成熟期,产业规模容易进入饱和状态,发展空间极为有限。“比如在风电的投入上,众多企业跳过前期介入,直接在产业成熟阶段一拥而上,这导致了现今我国风能发电资源严重过剩。”该负责人告诉记者,由于企业对利润急于求成,缺乏对产业的深入了解,从而忽略了地区电网接纳能力的最大限度,因此,今年上半年,我国风电的“弃风”量就达77亿千瓦时,机组闲置率达10%,造成经济损失过亿元。因此潮流能的发展应拒绝重走老路,尽早介入产业化前期阶段,有利于更好地获取该领域的核心技术,提高企业的自主竞争力。

  不仅是企业要具备战略目光,国家政策的扶持对潮流能发电也具有重要意义。《可再生能源发展“十二五”规划》明确表示将积极推进海洋能产业化进程,至2015年争取海洋能发电量达5万千瓦时。

  该负责人表示,《海洋能“十二五”规划》即将出台。“现在国家对该《规划》还在最后修订中,但是已经明确制订了优惠措施,包括财税激励政策等。除了国家持续投资外,也会对天津、山东等地的海洋能产业进行资金扶持。现在我国对于可再生能源合理运营费用超出销售电价部分暂定补贴为每千瓦每年0.4万元。”“如今的潮流能发电需要以一种积极的态度去看待。企业尽早介入其中,对于未来的发展就越有利。”该负责人表示。目前,我国已有近百家企业参与到潮流能的开发利用中,随着国家政策的陆续出台与深化扶持,以潮流能为代表的海洋能发电领域,其产业化不但是一种必然趋势,而且还会越做越强,潮流的能量也必然是越涌越大。

  潮流能作为海洋能的重要组成部分,受到世界各国的关注,近几年在众多基金项目和示范项目的支持下,潮流能开发得到了快速发展,规模化的开发项目在未来的几年也将不断建成。英国、美国、加拿大、韩国等国家,已有较大规模的项目在实施当中,未来几年将会有数个十兆瓦级电站建成,潮流能发电距离人类的生活也会越来越近。

  英国在潮流能利用技术和开发规模上都已经走在了世界的前列,由MCT(Marine Current Tur?bine Ltd)公司研制的1.2MW潮流能水轮机“Sea?Gen”,于2008年12月建成,现已并网发电,这是世界上第一个商业化电站。MCT与RWEnpower re?newables公司合作,建立10.5MW的电站项目,该项目于2012年完成。

  2008年5月26日,由爱尔兰OpenHydro公司制作的250KW示范样机Open Centre,在英国的奥克尼郡(Orkney)岛成功发电,并入到英国国家电网。英国Lunar Energy公司开发的RTT(RotechTidalTurbine)潮流能水轮机装置,于2007年完成了1MW的全尺寸装置试验。LunarEnergy公司与E.ON合作,计划在2010年建立一个8MW的商业电站。LunarEnergy公司还与韩国签订开发世界最大潮流能项目,计划装机300台,容量总计300MW,于2009年完成样机测试工作,预计2015年完成整个项目。

  美国的RITE(Verdant PowersRoosevelt Is?land TidalEnergy)项目,始于2002年,在纽约的East河中进行。项目分为三个阶段:测试阶段,示范阶段和商业运作,具体时间安排如下:第一阶段(2002-2006)模型测试,第二阶段(2006-2008)示范验证,第三阶段(2009-2012)兆瓦级项目建设。2008年11月,VerdantPower公司完成了里程碑式的RITE项目第二阶段。该公司正在筹建CORE(CornwallOntario River Energy)项目,该项目位于美国和加拿大共有的湖泊安大略湖,计划发电15MW,项目分为两个阶段,示范工程阶段(2007-2010)和商业化阶段(2010-2012)。

  挪威的Hammerfest Strom公司研制的座底式水平轴水轮机,由三个叶片组成,模型机于2003年在挪威Kvalsund安装,经过了4年的运行测试,2009年再次安装,做进一步的研究测试,并将并网运行。该公司设计的1MW的全尺寸样机HS1000于2010年安装完成。

  

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