央视网消息:海洋能,是以海水为介质,由潮汐、波浪、海流等物理海洋过程所蕴含的能量和以河口海域水体盐度差以及表层与深层海水间温度差等形态贮存的能量,主要包括潮差能、潮流能、波浪能、温差能和盐差能。目前,海洋能已成为国际能源竞争的重要领域,欧盟、英国、美国等主要经济体纷纷谋求将海洋能打造成为风电之后的下一个海上能源产业。“十五五”规划建议提出,要推进海洋能源资源和海域海岛开发利用。当前,我国正加快推进海洋能规模化开发利用。力争到2030年,海洋能装机规模达到40万千瓦。
探索风能与波浪能协同发电 试验首次开展
目前,我国海洋能利用还在产业培育阶段。在天津的国家海洋技术中心,有一个长130米、宽18米的大型实验水池,能精准模拟海上的风、浪、流。总台央视记者走进海洋动力环境实验室,见证一场国内首次开展的“风能——波浪能联合发电装置阵列模型”试验。
实验水池中,三组装置正在模拟的海洋环境中起伏运转。这些装置并非随意摆放,而是以特定阵列组合,探索风能与波浪能如何协同发电。国家海洋技术中心高级工程师王花梅介绍,三套装置组成一个小的阵列单元,探究阵列不同形式和阵列之间不同间距,来探索这个装置阵列什么时候性能最优,发电效率最高。
王花梅表示,波浪能目前正处于从“单个样机”向“规模化阵列”发展的关键阶段。眼下,这个实验已经开展了三个星期,这场实验不仅是技术的验证,更是海洋能走向规模化应用的“关键一跃”。
“微电网”模拟平台:让海洋能“听话”
海洋潮起潮落蕴含着丰富的能量,也伴随着巨大的挑战。如何更好“驾驭”风、浪、流,实现海洋能的高效应用?在国家海洋技术中心,一套自主研发的“海洋能多能互补模拟平台”正在尝试解决这个难题。
记者在现场看到,这套系统能精准复刻海洋能的发电特性,并模拟真实海岛的用电规律进行调节。专家介绍,这个模拟平台可以开展微电网“源荷储”协调控制和经济运行研究,通过制定科学的能量管理控制策略,可以保证能量平衡,实现系统稳定运行。
这意味着平台不仅能模拟发电,还能模拟用电,并通过智能调度实现电力供需的动态平衡。专家称,目前,这个“微电网”技术已经从实验室走向了岛礁应用,最早应用是在山东省即墨市大管岛。
浙江舟山:世界单机最大潮流能机组发电量突破600万千瓦时
海洋能是重要的绿色可再生能源,潮流能是我国重点推进规模化应用的海洋能之一。近日,位于浙江舟山的世界单机最大潮流能机组发电量突破600万千瓦时,这座世界上首座海洋潮流能发电站究竟怎样输送“蓝色电力”?
记者来到浙江舟山岱山县的秀山岛,脚下的这座建筑就像横跨在两座岛屿之间的一架“小提琴”,矗立在这滚滚海流之上。它就是世界首座海洋潮流能发电站——LHD电站。
什么是潮流能?为何开发难?
说起潮流能,相信有些朋友还比较陌生。什么是潮流能?简单来说就是你在海边看到的潮起潮落。潮起潮落怎么发电呢?接下来,让我们一起“潜入水下”。在海面下我们可以看到一座座“水下大风车”,这就是发电用的机组。这种特殊的叶片让海流无论来自哪个方向都能带动它高速旋转,从而推动发电机发电,这就是潮流能发电。
与风能、太阳能相比,潮流能具有“可预测性强、能量密度高、不占用陆地、对生态环境影响小”等优势,被国际能源界誉为“蓝色油田”。然而,潮流能的开发和利用却面临多重世界性难题:比如机组要抵御强台风,以及“扛住”海水的高盐度腐蚀和洋流冲击;复杂海况下设备如何安装与维护;以及要能持续稳定的并网发电。正因如此,尽管国际上多个国家早在上世纪末便启动研发,却始终未能实现长期稳定并网发电。因此,我国LHD电站超900万千瓦时的发电量和连续8年并网时长,交上了一份耀眼的答卷。目前,国际上其他利用潮流能发电的国家稳定并网发电时间大都不超过一年。
中国如何实现从“跟跑”到“领跑”?
若论开始时间,中国的潮流能开发并不算早。那么LHD电站又是如何实现从“跟跑”到“领跑”?这离不开中国科研团队在技术路径上的独特创新。
一方面,采用了“平台式+模块化”设计。LHD没有采用国外主流的“海底固定式”结构,而是将发电机组设计为可拆卸、可替换的“乐高式”模块,实现了“哪里坏了换哪里”,极大降低了维护成本与难度。二是抗台风与防腐技术。机组采用特殊材料与结构设计可抵御16级强台风,核心部件防腐技术使其能在恶劣海况下安全运行超过5年。三是电网适配与智能调度。电站采用全功率变流技术,实现电能平滑接入;并通过高精度预测系统,将“四峰四谷”发电曲线纳入电网日前计划,实现“计划性就地消纳”。目前,LHD电站发电机组已迭代到第四代,单机容量达1.6兆瓦。
潮起潮落间打造“蓝色能源基地”
电站工作人员告诉记者,目前第五代机组已在研发中。而他们的目标是经过不断地迭代,最终将度电成本降至0.3元,那时,潮流能这一清洁能源的发电成本将低于火电。海洋潮流能是重要的绿色可再生能源,我国在这一领域实现从“跟跑”到“领跑”,从“实验室”到“商业化”,是一批又一批科技人才的不懈努力。未来,在陆地资源日趋紧张的情况下,随着更多“蓝色大风车”在我国海域转动,潮起潮落间,将有更多潮流能源源不断通过国家电网输送到更多使用场景,进一步缓解东部沿海地区、海岛和深远海用能短缺。
潮流能开发提速 百兆瓦级电站年底开建
“十五五”规划建议提出,加强海洋开发利用保护。当前,我国正加快推进海洋能规模化开发利用。浙江舟山海域的潮流能资源占全国一半以上,今年年底,国内首个百兆瓦级潮流能电站将在舟山启动建设。
在浙江舟山岱山县秀山岛,民宿老板徐萍和岛上8000多户居民已经用上了来自附近海域的LHD潮流能发的电。为了让秀山岛居民用上更多绿色潮流能电源,浙江舟山计划在2025年底开工建设总装机容量100兆瓦的潮流能发电站。目前,项目环评、发电并网接入评审等都在稳步推进。
潮流能的开发利用是世界难题,目前,我国已攻克关键核心技术。100兆瓦潮流能电站建成后,一天的发电量可达61万千瓦时,相当于秀山岛8000多户居民8到10天的生活用电。
从106到0.3元 中国潮流能技术“多级跳”
推动海洋能规模化利用,技术装备迭代升级是关键因素之一。LHD海洋潮流能发电站是我国自主研发的海洋能源项目,百兆瓦潮流能电站建成后,发电成本可降至0.3元,很难想象,第一代机组生产一度电的成本要高达106元。那是什么实现了潮流能技术的“多级跳”?
林东,是LHD潮流能发电项目的创始人之一,他与两位合作伙伴2009年开启潮流能创业,团队名称“LHD”正是三人姓氏的缩写。经过几年的研发,获得技术突破的林东团队开始在海上寻找潮流能项目落地实施地点,最终,浙江舟山岱山县的秀山岛周边海域被确定为LHD潮流能项目的实施区域。
2016年,第一代LHD机组并网发电,尽管每度电的发电成本高达106元,却首次验证了潮流能稳定发电的可行性。随后,团队技术不断迭代升级,第二代、第三代、第四代机组相继推出,能量捕获效率从27%提升至45%,第四代1.6兆瓦“奋进号”潮流能发电机组的发电成本已降至每度电1.1元。不仅效率提高,研发团队还通过技术设计手段,降低了潮流能的运维成本。
不只是发电 舟山打造“潮流能母港”
截至今年10月,LHD潮流能发电机组连续并网运行超8年,发电超900万千瓦时,保持全球潮流能发电持续时间最长纪录。
记者在林东团队整理的各国潮流能利用资料中看到,不少国家的潮流能发电机组,最多连续发电不超过一年时间,有的项目已经放弃或申请破产。而我国第四代“奋进号”潮流能发电机组高效稳定运行,为即将开工的百兆瓦潮流能大规格开发利用,奠定了基础。
依托潮流能区位优势和LHD潮流能发电站带来的集聚效应,目前,浙江舟山正在秀山岛建设“海洋潮流能母港”,集装备制造、研发、检测、展示于一体,打造千亿级海洋能源产业集群。园区占地300亩,拟引进机组总装与配件项目,配套3000吨级码头,预计投资超10亿元。
据了解,潮流能母港将推动“技术—装备—电网—服务”全链条发展,推进海洋能源资源和海域海岛开发利用。目前,LHD团队也已接到来自海外的订单,中国潮流能技术正逐步走向世界。