作者:李洁尉 谢舜源 来源:中国科学报 发布时间:2013-7-2 8:18:40
选择字号:
向海洋索取蓝色能源
记中科院广州能源所100kW漂浮式波浪能电站

中科院广州能源所安置在大万山的波浪能装置
 
滔滔南海潮起潮落,能量取之不尽,用之不竭,这是清洁能源,是可再生能源。在重视生态文明建设的今天,为实现人类未来蓝色的梦想,中国科学院广州能源研究所的科学家们在不懈地奋斗、耕耘。
 
■本报记者 李洁尉 通讯员 谢舜源
 
正值天气多变的炎夏六月,记者一行在珠海香洲码头乘海轮出发,风浪中一路前行,经过两个多小时,到达大万山岛,再转登渔船。
 
此时,空中雨点飘洒,十余分钟的颠簸后,在万顷碧波中看到中国科学院广州能源所研制的100kW漂浮式波浪能装置。
 
会发电的“轮船”
 
“从2009年开始,先后投放4台1/2比例样机入海,在这个过程中还不断针对样机存在的缺陷进行改进,最终才成功地在大海中安置眼前的这个装置,大海不同于陆地,同样功率的机器,在恶劣自然条件下要经过更多的检验。” 承担波浪能电站项目的团队负责人游亚戈告诉《中国科学报》记者。
 
引路的其他海洋能科学家介绍,眼前这个“庞然大物”总重量大概350吨,长34.5米,宽12米,工作时高17.1米,放在半潜驳上高度为10米,其主要由钢结构件、液压转换系统和发配电系统组成。
 
除此装置外,岸上还要有配电海底电缆与之相连接的电房。据专家介绍,今年4月,该装置已进行发电,目前运行情况良好。
 
海岛及其附近不可避免地会遇到大风大浪,如此庞大的装置如遇到台风,不是很容易损坏吗?
 
项目组科学家告诉记者:“在以前的波浪能发电装置比例样机投放后,确实出现过遇大台风后受损的情况,后来我们在研制过程中发明了蓄能型系泊技术和下潜避台风技术,其中100kW鸭式装置采用放气方法,使鸭头完全埋入水中,只留鸭背在水面上,可以有效降低波浪的载荷,实现装置的‘自我保护’,从而提高了装置的抗台风能力。”
 
波浪大小并不稳定,如何保持输送稳定?项目组科学家回答:“由于海上的波浪时大时小,所以先要将波浪能转换成液压能,再存入蓄能器,待能量达到一定程度,以最大开度驱动液压发电系统发电,提高发电效率。这样可以避免不稳定能流导致的发电效率低下,以及对电网产生的冲击。”
 
记者所见到的发电站由锚固定在海中,就像一艘停泊的海轮。建设电站,在茫茫大海中如何选址?波浪能电站项目选择的地方首先是靠近海岛,而且水深、水流条件必须符合要求,不同的水底质地要选择不同的锚等。
 
通过与项目组科学家的对话,记者感悟到这些实践中总结出来的经验,凝聚了科学家们的心血。
 
从传统鸭式到新型鹰式
 
鸭式装置在波浪中往复转动,如同鸭子在上下点头,故以鸭式命名。“尽管有关技术还不是十全十美,但把波浪能转成电能,前进到这一步已很不容易。”项目组科学家如是说。
 
“2007年,鸭式装置还只是一个概念装置,英国人在内陆湖中曾有类似的装置,几十个单体穿在长达半公里的轴上,很难施工,出了毛病很难维修。我们逐步把装置设计成变成目前的样子。”游亚戈介绍,“当然,装置还得继续完善。”
 
现今,游亚戈团队在“鸭式”的基础上,已研发出优点更多的鹰式装置。鹰式装置较之鸭式装置,更易俘获波浪能,而且它采用了半潜驳平台,结构简单,使得后期维修和运输方面成本大为降低。鹰式装置的成功投放和发电,验证了我国自行研发的波浪能装置的有效性,同时为降低成本、提高转换效率、规模化开发利用海洋波浪能奠定了基础。同行的科学家们强调,今后,相关的研发技术还会与时俱进。
 
验收,只是起点
 
现场观看装置后的当天下午,国家海洋局科技司组织专家对中科院广州能源所承担的这个国家支撑计划课题进行验收。专家们认为:课题采用下潜和蓄能系泊技术提高了波能装置的抗台风能力;采用水下附体技术、特殊轨道驱动技术和分级控制技术实现了漂浮式波能装置在不同海况下的波能高效摄取;采用机械式液压自治控制技术配合蓄能稳定技术提高了漂浮式波能装置的二、三级转换效率;采用半潜驳技术实现了波能装置的低成本投放和回收。科研人员通过100kW装置实海况运行,证实了上述技术的有效性,最后一致通过验收。
 
据了解,海岛独立可再生能源电力示范工程已经被列为中科院广州能源所在“十二五”期间要解决的重大任务突破,其目标是通过多能互补可再生能源系统的研究和示范,提高独立可再生能源系统的稳定性,突破可再生能源资源分散及不稳定性的制约,为海岛偏远地区提供稳定的清洁能源供应。
 
此次验收的装置也仅仅只是其中的一部分,未来该所仍将会着力于各种可再生能源的系统示范集成。
 
万山诸岛远离大陆,且没有与大陆电网相连,所以海岛供电只能长期依赖柴油发电,发电量小且成本高,同时还容易污染环境,破坏海岛的原生态,供电问题已经成为制约海岛经济发展的重要因素。伴随着国家大力开发海洋渔业资源,无论是海岛开发建设,还是海岛居民日常生活,都需要可靠、安全、清洁的能源作保障。
 
据《中国海洋可再生能源发展年度报告(2012年)》显示,我国近海海洋能资源蕴藏量约16.7亿千瓦,技术可开发量超6亿千瓦。大海中蕴藏量巨大的波浪能是风能对海面扰动而造成的,以机械能形式存储在海水里。波浪发电不稳定,转换效率较低。又因为装置远离大陆,环境较为恶劣,故研发难度大,波浪能发电技术目前仍不成熟,需要较长时间不断发现问题,需要逐步加以改进和完善。
 
中科院广州能源研究所的波浪发电事业始于上世纪80年代,是国内较早开展相关研究的单位,上世纪“七五”期间,由该所牵头,就曾在大万山岛研建了一座波浪电站并于1990年试发电成功。
 
以前的发电装置固定于岸边,建造成本高,建造周期需要3年。目前研发的装置漂浮于海上,建造成本底,建造周期缩短至半年,但需要解决的各种问题也与固定于岸边的装置大不一样,不确定性大得多。
 
向远离大陆的海岛或海上设备输送电,是一件难事,采用波浪能装置供电意义重大,被该所列为重点项目支持是理所当然的。
 
滔滔南海潮起潮落,能量取之不尽,用之不竭,这是清洁能源,是可再生能源。在重视生态文明建设的今天,为实现人类未来蓝色的梦想,中科院的科学家们在不懈地奋斗、耕耘,前程看好。
 
《中国科学报》 (2013-07-02 第5版 创新周刊)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。 

相关新闻 相关论文

图片新闻
“天涯海角”再成焦点 哺乳动物昼夜节律神经机制获突破
沙漠蝗逼近我国!专家提醒:当心潜在威胁 美宇航局或再探金星
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐