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世界最大潮流能发电机组运行
2016-08-09 21:29:10

8月1日上午9时,岱山秀山南部,海风拂面。海底之下,世界最大的LHD林东模块化大型海洋潮流能发电机组,正随着涡轮水轮机的转动将潮流能转化为电能。此刻,涡轮水轮机运行时间已超过120个小时,设备运行平稳,发电曲线完美。“等调试成功,8月底,这些清洁能源将进入万户千家”,该项目总工程师林东说。

今年1月初,装机容量3.4兆瓦的LHD林东模块化大型海洋潮流能发电机组总成平台在浙江舟山下海,这是我国首台自主研发生产的装机功率最大的潮流能发电机组,由浙江舟山联合动能新能源开发有限公司自主研发而成。7月27日,随着浮吊船将两个24米高、230吨重的发电组模块精准吊装至海下总成平台,潮流能发电在舟山成为现实。这标志着我国潮流能发电进入“兆瓦时代”,在海洋潮流能源开发利用领域走在世界前列。

这几日,林东收到祝贺不断。来自省科技厅、省归国华侨联合会、欧美同学会等发来的贺信让他再次笃定7年前用科技报国的梦想。2009年,为响应省归国华侨联合会“海归创业导师团”帮助海外高层次人才为国服务的号召,在林东的领衔下,旅美博士黄长征、丁兴者等海归人才齐聚浙江,着手攻关潮流能发电这一世界性难题。

7年里,历经无数次失败,团队最终研发成功“模块化大型海洋潮流能发电机组”,并用三人姓氏首字母的大写“LHD”命名。该项目包括总成平台系统、双向调节水轮机涡轮系统及传动系统、增变速系统及发电机组系统等15大系统,拥有50多项核心专利,是我国完全自主研发解决潮流能装备大型化、实用化世界性技术难题的重大突破。

潮流能发电是利用海水涨落进行发电的技术,潮流能因其清洁无污染且可再生,一直受到国内外高度关注。在此之前,我国海洋潮流能发电机组最大规模仅为0.3兆瓦。国际上,2008年由英国国家实验室和SEA GEN公司联合研发的潮流能发电站,装机容量为1.2兆瓦。且都面临着无法解决海底维修问题与海上安装成本昂贵两大问题。

月球引起了潮涨潮落,赋予了潮水巨大的动能。和风车捕捉风能一样,在LHD林东模块化大型海洋潮流能发电机组中,水下涡轮机恰恰充当了“海底风车”的角色来获取“潮能”。它的叶轮设计和飞机螺旋桨类似,后面连着齿轮箱,齿轮箱连着发电机,当潮水袭来,涡轮机就转起来,同时带动齿轮旋转,随后带动发动机运行,发电机产生的电能再通过电缆传到岸上汇入电网,送至千家万户。相比陆上风机,水下涡轮机还有自身的一些优势。首先,水下涡轮机不会占用陆地空间,风车农场则需要大片的土地。其次,因为水的密度远大于空气密度,这意味着相同条件下,转速、受力面积相同时,涡轮机将会产生更多的电能。最重要的是,由于潮汐有规律可循,潮能可以进行准确的计算。

林东介绍,LHD研发团队的技术路径,是以水轮机涡轮集成的模式去突破海洋潮流能发电设备大型化的技术瓶颈,实现海洋潮流能发电的大面积应用。“之前世界各国科学家在潮流能发电研发领域,在突破大型化的路径上,都是在追求将水轮机涡轮的直径做大,但这条路径很可能走不通。”林东告诉记者,由于是首台装备,投入的研发成本巨大,大约花了2亿元。“因此即使给我们2元钱的上网电价也很难收回成本。但若将来实现了规模化,成本将迅速大幅下降,预计20年内可以达到火电的上网电价水平。”

同时,模块化的自由取放解决了设备维修难题。此外,发电机组运行稳定,可抵抗12级台风和4米巨浪。“3.4兆瓦的海洋潮流能发电机组并网发电后,预计年发电量可达到600万千瓦时,相当于3000户人家一年的生活用电。”林东说。

据悉,根据这一技术路线,下一步发电机组系统将不断优化提升,未来可以做到单台总装机15兆瓦左右。根据现有权威勘测数据,舟山海域潮流能装机容量可达7000兆瓦,相当于三峡大坝三分之一的装机容量,投资可达1000亿元以上。一旦成功,绿色能源将从舟山海域源源不断而来,潮流能大规模开发将成为现实,这将有可能改变中国的可再生能源利用格局。

[延伸阅读]

潮流能发电,相较于传统水库式潮汐电站,经济性更好,对生态环境的影响也更小。但是,兆瓦级潮流能发电机组研发仍处于探索阶段。目前,世界上最先进、规模最大的在用海洋潮流能发电站是1.2兆瓦,由英国国家实验室和SEA GEN公司联合研发,于2008年下海发电并网。在国内,目前研发的最大海洋潮流发电机站是0.3兆瓦。但是,从投入成本角度计量,都无法实现大规模运用。而林东模块化大型海洋潮流能发电机组项目的运行,发电能力相当于英国项目的近3倍,并将为潮流能发电找到一条更经济可行的技术路径。


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