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海流发电“点亮”海岛

来源:中国海洋报 ???更新: 2019-02-14 ???浏览: 1183 ???字体:

? ? ?在浙江舟山群岛摘箬山岛岸边,有一组“龙门吊”似的装备,这就是浙大海流能发电平台,这里的多台机组正持续发电运行,为海岛用户和科研单位源源不断地供应着电力。

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浙江大学海流能实验电站

  该平台是浙江大学推进海洋能技术研究取得的成果。自2004年至今,由浙江大学科研团队牵头立项,联合自然资源部第二海洋研究所等科研单位和企业共同研究的高效水平轴海流发电系列装备与“海能海用”系统,取得了一系列科研成果,造福当地百姓。

  历经刻苦攻关,该项目形成了5千瓦~650千瓦水平轴半直驱机组和涉海特种仪器专用50瓦~75千瓦水平轴直驱机组两大系列,率先形成我国水平轴机组列阵运行系统,其中60千瓦机组2014年下海发电至今,是国内发电运行时间最长的机组;120千瓦机组2015年下海并网发电至今,是国内率先并网的机组;650千瓦机组2017年下海并网发电,是目前国内单机功率最大的机组。该项目获得国家专利24项,软件着作权1项,发表论文52篇,研究成果被评为“2017年中国海洋科学技术奖一等奖”。

  因地制宜 海能海用

  海洋能通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源,主要为潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等。其中,海流能利用技术被公认为最有可能实现商业运用和“海能海用”的海洋能能种,是国际海洋能技术研究的热点。

  浙江省海流能资源超过7千兆瓦,其中舟山海洋能资源最为丰富,能量密度高,开发条件好。有效利用海流发电技术,可促进舟山300多个“三无岛屿”(无电、无水、无人)就地取能、海能海用,满足岛屿开发、海防设施、海洋渔业、科学仪器的分布式供电需求。

  该项目始于浙江大学2004年自筹经费课题,于2006年4月~2009年5月在舟山市岱山县海域进行了水平轴海流发电装备及独立供电系统实海况试验。2010年~2014年5月在摘箬山岛建成海流能发电站,实现多机组“水下风车”——水平轴海流发电机组连续发电运行,可对岛上居民和科研楼群的并网供电或离网(微网、单能种独立)供电。该海洋新能源电站的建成与示范运行,为开发利用舟山“三无”海岛提供了新的能源解决方案。从此,该发电站也成为了当地海上新“地标”。

  创新思路 攻克难关

  高效水平轴海流发电机组是利用海流能发电的重要装备,但长期以来该装备技术被欧美国家垄断。在该项目实施前,国内只有垂直轴技术,理论和实际效率都不及水平轴的50%。同时,传统水平轴装备仅限机械传动或直驱方式,存在能量提取与转换效率偏低、极端海况之下可靠性偏低和间歇能量供电稳定性偏低3大难题,必须立足实际,自主创新。

  在水平轴、垂直轴、振动轴3种基本结构形式中,高效率水平轴海流发电装备技术的研究是国际海洋机电装备研究的前沿热点。传统能源装备都设计有可控的环境条件,从来没有一种能源装备像海流能发电机组这样有着如此极端的变化能量场环境、不确定力学环境和开放式海洋环境。

  面对挑战和难题,项目组历经十多年潜心研究和科学实验,聚焦水平轴海流发电装备高效性、可靠性、供电稳定性关键技术的研究,走出了一条“高效半直水平轴”设计创新之路,攻克了海流发电整机设计核心技术,形成了我国自主研发制造新机型和系列化装备能力,在国内率先创建海流能海岛独立供电系统。

  项目主要有3项创新点:一是高效水平轴新机型整机设计与运行增效技术;二是高可靠性水平轴水下动密封技术;三是海流能海岛独立稳定供电技术。实现了两大关键技术目标:确立了有完全自主知识产权的“高效半直驱”和“外转子离心密封仪用直驱”两种系列新型水平轴海流发电机组装备;在东海、黄海等海域建立了多岛屿、多机组、多应用系统的水下海流发电场,真正实现了“海能海用”。

  中国机械工业联合会成果鉴定认为,该项目关键技术达到国际先进水平,其中大长径比半直驱结构、液压变桨和压差防渗的主轴组合密封具有原创性。

  成果转化 服务社会

  久久为功,方得硕果。该项目不仅具有重要的科学价值,其成果的应用和转化,对加快海洋科技创新、海洋资源开发等也发挥了促进作用。

  该项目历经十几年研究,促进了从单机50瓦到650千瓦的海流发电系列装备面世,在东海舟山、黄海胶东等海域建成国内最大规模列阵运行的海流能水下发电场,创下了单机运行时间最长、单机标称功率最大、单机实际发电功率最大和机组群累计发电量最大等记录。项目技术成果应用于国电、哈电、中船研究院等,有效提升了我国海洋能装备整体水平,推进了装备产业化、系列化进程。

  到目前为止,水平轴海流发电技术、装备和系统已在舟山海域研究、开发、运行十余年,实现了多平台多机组发电,系统的海洋工程、漂浮平台、日常维护等业务均实现本土化,为舟山市船舶设计与制造、机电加工等产业转型升级提供了一条高科技与地方传统产业融合发展的新路径。

  舟山摘箬山岛海流发电站还为周边渔船、海水淡化装置、渔业制冰装置提供充电服务,集新能源供电、海岛开发、研发科普、旅游休闲功能于一体,成为科技成果服务社会发展的“亮点”。

  此外,项目在实现海流能海岛独立供电的同时,还为海洋勘测网络和仪器提供电能,为解决东海部分海域资源、海事、气象、物理、化学、生物、渔业观测和国防建设等重要工程供电问题,提供了一个先进有效、经济管用的技术方案,为促进当地海洋事业发展贡献力量。





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