第08版:应知/开卷
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涨落之间能量富集 潮流发电突破兆瓦
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涨落之间能量富集 潮流发电突破兆瓦

 

新闻眼

大型潮流能发电机组系统群投运发电

装机容量3.4兆瓦的大型模块化海洋潮流能发电机组的首套1兆瓦机组日前正式启动发电,使得潮流能发电在浙江省舟山成为现实。这套机组安装在岱山县秀山乡南部海域,自今年1月入海安装,经完整潮水周期的运行,各项数据采集符合并网要求。正式加载发电后,发电机组将于8月底并入国家电网。机组稳定发电后,年发电量将达600万千瓦时。

海洋潮流能是一种公认的清洁能源。这套我国自主研发生产,装机容量最大的潮流能发电机组,是我国海洋清洁能源利用技术上的重大突破。

潮流能如何发电?

海洋能是一种可再生的新能源,包括潮汐能、波浪能、潮流能、温差能和盐差能等。其中,潮流能来源于月球、太阳引力,是因潮汐涨落引起有规律的海水流动而产生的一种能量。

潮汐现象伴随两种运动形式,一是涨潮和退潮引起的海水垂直升降,即通常所说的潮汐;二是海水的水平运动,即潮流。前者所携带的能量(潮汐能)为势能,后者携带的能量(潮流能)为动能。潮流能发电就是利用潮汐动能的一种发电方式,涨落潮水的水流冲击叶轮等机械装置进行发电。

潮流能发电装置是将潮流动能转换为电能的装置或系统,由海上支撑载体、获能装置(水轮机)、发电机、电能变换与控制系统、电力传输与负载系统等5个子系统组成。其中水轮机的设计是关键,其性能优劣直接决定着发电效率的高低。按照获能装置工作原理的不同,可分为桩基式、坐底式、悬浮式和漂浮式;按有无导流装置,可分为导流罩式和无导流罩式。

为什么发展潮流能发电?

潮流能作为海洋能的一种,是世界公认的清洁能源,具有可再生性、蕴藏量丰富等特点。同时,潮流能发电不需要筑坝蓄水,且发电机组通常沉浸在海中,对海洋生物影响较小,环境污染少,是一种非常有发展潜力的可再生能源。合理有效地开发利用潮流能资源,对保障我国能源安全意义重大。

相对于其他清洁能源,潮流能还具有诸多优越性。如相对太阳能和风能,潮流能的能量更加集中,其能量密度约为太阳能的30倍、风能的4倍。具有可预测性,可以根据地球、月亮和太阳的相对运动和引潮力,摸清其变化规律,在确定的海域准确地预测潮流能量大小。另外,能量相对稳定,波动性约为波浪能的1/500。因此,如果能够成功开发潮流能,对未来满足能源补充需求具有重大意义。

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潮流能储量及分布

潮流能主要集中在近海浅水海域,特别是海峡、水道和湾口处。根据联合国教科文组织估计,世界可开发利用的潮流能总量约为3亿KW。世界潮流能储量丰富的地区包括中国、英国、日本、韩国、新西兰和加拿大等。

我国潮流能储量丰富,以浙江省最多,占全国一半以上,而舟山则占据了浙江96%的潮流能资源。特别是舟山群岛许多地方潮流速度达到4m/s以上,世界罕见,开发环境和条件很好,适宜建设大型潮流发电场。其次是福建、山东、辽宁等地,也是我国潮流能资源最丰富的地区之一。

规划与建议

海洋能发展迎来战略机遇期

我国近代潮流能发电研究始于20世纪70年代末,进入21世纪,潮流能资源和利用技术研究呈现出快速发展势态。

近几年,海洋可再生能源开发利用得到我国政府高度重视,迎来发展契机。《国家科技兴海纲要(2008~2015)》明确表述,重点推进海洋可再生能源利用技术产业化,强化海洋可再生能源技术的实用化。同时,在条件适宜的海岛和滨海地区,建立海洋可再生能源开发利用技术的试验基地和示范工程。此次投运的大型潮流能发电机组,即获得了国家海洋可再生能源资金项目的支持。

当前,国家海洋局正在积极谋划“十三五”海洋能发展,将以企业为主体,政产学研金紧密结合,通过多源资金投入的模式推进海洋能进一步向稳定发电、分布式应用发展,力争实现商业化、产业化。

据悉,破兆瓦是我国海洋潮流能发电领域多年来的未解难题。在此之前,我国潮流能开发利用项目容量都在百千瓦内,且大部分是国家资助项目,还没有国内企业或公司参与,潮流能技术还有很大提升空间。

潮流能开发利用建议

潮流能近年来受到了各国的高度关注,但其规模化开发和商业化应用,始终是世界性的课题。目前,我国潮流能开发也存在着一些问题。如资源调查不足,调查得到的开发量与实际可开发量之间存在相当的差距;潮流能发展的技术水平落后于发达国家,因而制约了我国潮流能发展关键技术的提高。此外,商业化难度大、开发造价高、投入风险大等原因,也影响了社会投资热情,限制了潮流能开发应用发展规模和速度。

资源保护不够的问题也同时存在。适合潮流能开发的站址往往也是海洋经济开发活动的热点地区。部分沿海地区政府急功近利,不考虑整体规划和对环境的影响,个别可用于潮流能资源开发的优良岸段、海域被挤占,造成资源流失。

专家建议,对潮流能开发利用应做出长期规划,继续加大对潮流能利用研究与应用的投入;加强自主研发和国际合作。在注重自主创新的同时,加强与国际的交流合作,引导和鼓励参与国际海洋能相关组织,加强国外先进技术的引进与交流;建立潮流能通用实验与测试平台,避免重复建设,积极推进潮流能利用技术示范和规模化;培育相关产业链,制定鼓励政策,引导社会力量参与和资金投入,加快潮流能规模化、产业化进程。

他山之石

国际潮流能

开发利用现状

随着化石能源日益减少和环保要求的不断提高,世界各国对潮流能开发利用日益重视,各种潮流能发电技术不断突破。

潮流能技术已达到商业化前期阶段,众多大容量开发项目正在筹划建设中,潮流能的利用有着广阔的前景。英、美、加、韩等国已有较大规模的项目在实施中,未来几年将会有数个10兆瓦级电站建成,潮流发电离我们的生活越来越近。

潮流能利用技术种类较多,目前较为成熟的有以SeaGen为代表的“风车”式水轮机和以意大利Kobold为代表的竖轴水轮机,其他技术也在逐渐成熟。

未来几年将有众多较大容量的潮流电站建成,其中英国正在筹建的项目较多,韩国计划建设的最大电站容量高达300MW。英国是目前世界潮流能技术的领跑者,也是世界上潮流能开发利用较早、较多的国家。1.2MW潮流能水轮机于2008年底建成并网发电,这是世界上第一个商业化电站。

世界各国对潮流能利用日益重视,已成立了众多相对专业的技术公司。欧美国家的海洋能开发利用受到政府和社会的大力支持,许多国家提出了明确的发展目标。如预计到2020年,爱尔兰将达到84MW,新西兰将达到总发电量的1%~2%,葡萄牙将达到550MW。而英国潮流能发电量预计到2020年将达到总发电量的3%,到2050年达到总发电量的20%。

 
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