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波浪也能发电 我国成功突破关键技术

来源:中国高新技术产业导报 作者:叶伟 2017-07-25 13:42:41
内容摘要: 业内专家认为,这一关键技术的突破,为波浪稳定发电乃至海洋能开发利用奠定了基础。随着技术的进步,未来波浪发电有望在商业化道路上迈进一大步。

位于广东珠海万山岛海域的鹰式波浪能发电装置“万山号”

  日前,中国电科38所最新研制的波浪发电装置正式通过国家海洋局验收。该装置成功突破波浪能液压转换与控制装置模块及千伏级动力逆变器关键技术,实现波浪稳定发电,且在小于0.5米浪高的波况下仍能频繁蓄能。

  业内专家认为,这一关键技术的突破,为波浪稳定发电乃至海洋能开发利用奠定了基础。随着技术的进步,未来波浪发电有望在商业化道路上迈进一大步。

  通过验收只是起点

  据了解,波浪发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为机械能(液压能),然后再转换成电能。我国拥有绵长的海岸线,汹涌起伏的海浪蕴藏着无尽的能量。数据显示,我国波浪能的理论存储量为7000万千瓦左右。

  “波浪运动每秒钟就能产生20万千瓦的能量。”国家可再生能源产业技术创新战略联盟理事长张平表示,在能流密度高的地方,每1米海岸线外波浪的能流就能为20个家庭提供照明需求。

  当然,要实现波浪发电的开发利用离不开技术的支撑。为利用好这一天然能源“发动机”,中国电科38所在我国海南岛进行海浪发电试验,历经3年技术攻坚,项目组通过不断优化和改进装置模型,采用智能侦调综合控制技术,提升了波能装置的转换效率,增强了吸能效果;首创的宽幅逆变稳定技术,实现了海洋能千伏级逆变系统的高效转换。近3个月的海上试验表明,该发电装置浮体摆动正常、吸波稳定,飞轮蓄能均匀而连续,发电性能稳定。

  张平表示,该款波浪发电装置使我国波浪发电的开发利用迈出了重要一步,将会加快我国海洋能的开发进程。

  “该装置通过验收只是起点。”国家可再生能源中心研究员王仲颖表示,中国电科38所最新研制的波浪发电装置正式通过国家海洋局验收,说明我国在波浪发电开发利用上取得技术突破,一旦技术成熟、成本降低,波浪发电将步入快速发展期。“未来,波浪发电开发利用的前景是毋庸置疑。”

  事实上,为推动我国波浪发电的发展,早在今年1月,国家海洋局发布的《海洋可在再生能源发展十三五规划》提出,要稳步推进波浪能示范工程建设。进一步实施波浪能示范工程,建设总装机容量500千瓦波浪能示范工程;积极推进多种形式的单机50千瓦以上波浪能发电装置应用,在波浪能试验场等开展示范运行;开展小单机容量、多台套波浪能阵列化发电场建设与示范,稳步推进百千瓦级波浪能独立供电示范工程及应用,为近海岛屿提供能源解决方案。同时,波浪能总装机规模突破1000千瓦。

  核心技术仍待提升

  虽然政策大力支持波浪发电,但目前来看波浪发电开发利用的规模还很小。业内专家分析认为,虽然中国电科38所最新研制的波浪发电装置在技术层面取得突破进展,但该装置处在研发的前期阶段,离大规模应用尚有一段距离。我国波浪发电开发利用一直裹足不前的原因仍是缺乏核心技术。

  事实上,从上世纪70年代,我国就开始波浪发电技术的研究,先后出现多振荡水柱型沿岸同定式波力电站、波力独立发电系统、振荡浮子涡轮波浪能发电装置、100千瓦鸭式波浪能发电装置、100千瓦鹰式波浪能发电装置等。然而,如何保证波浪发电并网装置的稳定,提升技术、降低成本一直都是行业需要面对的命题。

  王仲颖表示,尽管我国波浪发电研究已经开展很长一段时间,其商用化方面的进程落后于潮汐能,原因在于缺少有效的能量采集技术,包括拾能体、浮标生产组件、波浪能量转换器集成系统等。

  “目前我国波浪发电主要采用鸭式、新型鹰式装置,尽管取得了突破,但在技术、施工、后期维修等方面存在很大的缺陷。”张平表示,这些装置不稳定,转换效率较低。从总体来说,我国波浪发电开发利用技术还不成熟。

  张平进一步解释道,我国波浪发电装置状态效率低,主要表现在两大方面:一是风向变化导致波浪不能抵达装置;二是如遇到台风等不正常的风浪容易造成发电量的大幅变化。

  王仲颖还表示,海浪分为离岸和近岸两种性质截然不同、甚至是相反的海浪,且其大小、长短和位置从不重复。这也给波浪发电带来了技术开发的难度。

  值得一提的是,目前,我国主流的波浪发电机采用大型而笨重的电磁发电机。不管是在海床建塔支撑电磁发电机,还是把发电机固定在海床上,建设成本昂贵,且在技术上存在困难。更重要的是,波浪是海水的缓慢运动,方向不固定,导致电磁发电机的效率十分低下。因此,专家认为,波浪发电机技术研发仍有待提升。

  多方合作才能成就发展蓝海

  在业内专家看来,目前这些装置存在技术瓶颈,降低波浪能采集装置的能量效率,加之制造成本偏高,难以大规模的商业化应用。“只有不断提高技术水平,降低成本,波浪发电开发利用才能指日可待。”

  对此,王仲颖表示,首先,由于波浪发电技术复杂、成本高、投资回收期长,需要国家层面从政策、资金等方面支持系列波浪发电设备研发和应用。

  其次,要通过加强产学研合作,加大拾能体、浮标生产组件、波浪能量转换器集成系统、发电机等关键技术和设备的研发力度,提高收集波浪能的能力和转换效率。

  张平还表示,由于波浪时大时小、很不确定,因此先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。

  据悉,《海洋可再生能源发展十三五规划》提出,开展波浪能装备整机、能量捕获、动力输出、锚泊系统等技术优化,重点开发50-100千瓦模块化、系列化波浪能装备。开展新一代波浪能发电技术研究,研制单机100千瓦波浪能发电装置,掌握高效能量俘获系统及能量转换系统、恶劣海况下生产保障、锚泊等关键技术,提高系统的冗余度与安全性,为波浪能发电场建设提供有效支撑。

  业内专家,未来,只有政府、企业、研究院等方面通力合作,实现技术瓶颈的不断突破,我国波浪发电开发利用才能成为可再生能源发展的蓝海。

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