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抢占世界潮流能发电技术最前沿

国内最大兆瓦级潮流能发电机组研发记

时间:2016-01-18 08:43:32    来源:中国海洋报    作者:高悦

 

  1月12日,浙江省舟山市秀山岛南部海域狂风呼啸、海浪翻滚,随着一阵汽笛声响起,世界首台3.4兆瓦模块化大型海洋潮流能发电机组总成平台下海,标志着我国海洋潮流能发电技术达到世界领先水平。

  “15大系统核心技术群组、46项核心技术专利、装机容量为3.4兆瓦。”目睹眼前场景,项目总工程师林东心潮澎湃,脸上浮现出自豪的笑容。他心里清楚,这个项目承载着为海岛就地解决用电难题的希望。

 

瞄准 最难啃的硬骨头

  海洋潮流能是新型可再生清洁能源,海洋潮流能发电是世界各国高度关注的新型能源开发战略技术。目前世界上最先进、规模最大的1.2兆瓦海洋潮流能发电站由英国研发的,我国海洋潮流能发电机组最大规模为0.3兆瓦。近年来破兆瓦一直是我国海洋潮流能发电领域的未解难题。

  2009年4月,林东联合美国南加州大学流体力学专家黄长征、美国新材料领域专家丁兴者在美国洛杉矶租了一个小车库,创办了美国联合动能科技有限公司,投入100万美元,踏上了海洋潮流能发电项目研发之路。

  但是,一年过去了,项目没能取得实质性进展,投下去的100万美元打了水漂。这时,有许多人质疑林东,因为国际上潮流能发电技术也只是处于试验阶段,尚未实现商业化运行。“你一个小公司就想和他们较量,谈何容易,别浪费精力,自讨苦吃了。”林东没有退却反而更加坚定决心,“每年投入100万美元,我就不信搞出名堂来。”

  当时,正值浙江省加快产业转型升级,大力引进海外高层次人才回国创业。2011年8月,时任杭州市委副书记王金财带队前往美国考察,一次偶然机会,听取了林东就潮流能发电项目的专题汇报,很感兴趣。

  “潮流能发电项目具有广阔的应用前景,一定要把它引进到国内,全力搞好。”在王金财的建议下,林东带领研发团队来到杭州千岛湖,建立了大型模拟海洋潮流能实验室,继续进行技术攻关。

 

突破 把不可能变成可能

  大海潮涨潮落赋予了潮水巨大的动能,要想捕捉潮能,必须依靠水下涡轮机,这也正是潮流能发电技术创新的关键所在。

  “水下涡轮机类似陆地上的风力发电机,潮水来的时候涡轮机就转起来,从而带动发电机运行。”林东介绍,相较于陆地上风力发电机,潮流能发电机占地空间更小,由于海水的密度比空气密度大,在转速、受力面积相同的条件下,潮流能发电机可以产生更多电能。

  但是,怎样保证水下涡轮机长期稳定运行?如果海洋生物依附在上面怎么办?万一发电机组部件坏了、变形了怎么办? 

  面对一串串技术难题,林东和研发团队决定以水轮机涡轮集成模式为突破口,刻苦攻关潮流能发电设备大型化的技术瓶颈。

  历经一次又一次的失败与反复,穿越一个又一个的技术险峰,接受一次又一次的演练检验,原本阻塞的“血脉”终于被打通,模块化大型海洋潮流能发电机组研发取得突破性进展,向实际应用迈出了重要一步。

  “以前国外科学家进行潮流能发电研究时,都在追求将水轮机涡轮的直径做大,但实践证明这错误的。”林东认为,模块化大型海洋潮流能发电机组的特点是一大一小:一大是指将固定水轮机涡轮的总成平台做大;一小是指将水轮机涡轮直径做小,目前安装的3.4兆瓦机组是由直径293毫米~331毫米的水轮机涡轮群组成。

  “此次下水的总成平台长70米,宽30米,平均高20米,重达2500吨,可安放3个0.6兆瓦机组和4个0.4兆瓦机组。”林东说,“随着新材料技术不断发展,未来总成平台可以造得更大、更轻,单台装机容量达到50兆瓦,甚至100兆瓦都是有可能实现的。”

 

落户 多方合力共促创新

  除了“我国自主研发生产装机最大的潮流能发电机组”的名头,该项目头顶上的光环还有很多——15大系统核心技术群组、46项技术专利……

  在该项目总成平台下水现场,展板上写着该项目由15大系统核心技术群组组成: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、制动系统……

  许多在现场见证的人根本看不懂这些专业的说法,只有林东心里清楚,每一项专业化的表述背后,都是研发团队数以百次的讨论、实验、计算,“每个系统都是一个科研课题,每个课题的破解都可以写一篇学术论文”。

  目睹总成平台成功下水,林东感觉,眼前的潮流能发电机组突然从图纸上搬到海中,过程中每一个难点的攻关都是自己成长的重要一步。他至今清楚地记得,虽然当时项目研发取得突破性进展,但是从实验室到装机发电,还有很长的一段路要走,特别是资金问题一直困扰着研发团队。林东算了一笔账:每月进行两次高流速发电测试,测试租用渔船就需要花50万元,单次测试成本高达100万元以上……当时已经投入了1亿元用于项目研发,根本没有多余钱再往里投了。

  正当研发团队一筹莫展之时,喜讯传来,为促进我国潮流能发电技术创新,该项目获国家财政部、国家海洋局海洋可再生能源专项资金补助,补助资金1900万元,浙江省科技厅安排财政资金300万元给予支持……

  资金问题解决了,接下来就是如何从实验室走向应用。经过水流勘测、海地扫描、海底勘探、环境评估等大量现场勘测,舟山市秀山岛成了项目落户的地方,经过1年多的施工建设,总成平台成功下水,预计今年6月可以正式发电,运行稳定后年发电量可达600万千瓦。

  “项目的成功,离不开政府部门的支持和帮助,离不开研发团队的辛勤付出。”林东说,“我很幸运,碰上了一件值得花大力气去做的事情,如果不做这件事,我会愧对这个时代,也会愧对自己的人生。”

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