8月1日上午9時,岱山秀山南部,海風拂面。海底之下,世界最大的LHD林東模塊化大型海洋潮流能發(fā)電機組,正隨著渦輪水輪機的轉動將潮流能轉化為電能。此刻,渦輪水輪機運行時間已超過120個小時,設備運行平穩(wěn),發(fā)電曲線完美。“等調試成功,8月底,這些清潔能源將進入萬戶千家”,該項目總工程師林東說。
今年1月初,裝機容量3.4兆瓦的LHD林東模塊化大型海洋潮流能發(fā)電機組總成平臺在浙江舟山下海,這是我國首臺自主研發(fā)生產的裝機功率最大的潮流能發(fā)電機組,由浙江舟山聯(lián)合動能新能源開發(fā)有限公司自主研發(fā)而成。7月27日,隨著浮吊船將兩個24米高、230噸重的發(fā)電組模塊精準吊裝至海下總成平臺,潮流能發(fā)電在舟山成為現實。這標志著我國潮流能發(fā)電進入“兆瓦時代”,在海洋潮流能源開發(fā)利用領域走在世界前列。
這幾日,林東收到祝賀不斷。來自省科技廳、省歸國華僑聯(lián)合會、歐美同學會等發(fā)來的賀信讓他再次篤定7年前用科技報國的夢想。2009年,為響應省歸國華僑聯(lián)合會“海歸創(chuàng)業(yè)導師團”幫助海外高層次人才為國服務的號召,在林東的領銜下,旅美博士黃長征、丁興者等海歸人才齊聚浙江,著手攻關潮流能發(fā)電這一世界性難題。
7年里,歷經無數次失敗,團隊最終研發(fā)成功“模塊化大型海洋潮流能發(fā)電機組”,并用三人姓氏首字母的大寫“LHD”命名。該項目包括總成平臺系統(tǒng)、雙向調節(jié)水輪機渦輪系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)、增變速系統(tǒng)及發(fā)電機組系統(tǒng)等15大系統(tǒng),擁有50多項核心專利,是我國完全自主研發(fā)解決潮流能裝備大型化、實用化世界性技術難題的重大突破。
潮流能發(fā)電是利用海水漲落進行發(fā)電的技術,潮流能因其清潔無污染且可再生,一直受到國內外高度關注。在此之前,我國海洋潮流能發(fā)電機組最大規(guī)模僅為0.3兆瓦。國際上,2008年由英國國家實驗室和SEA GEN公司聯(lián)合研發(fā)的潮流能發(fā)電站,裝機容量為1.2兆瓦。且都面臨著無法解決海底維修問題與海上安裝成本昂貴兩大問題。
月球引起了潮漲潮落,賦予了潮水巨大的動能。和風車捕捉風能一樣,在LHD林東模塊化大型海洋潮流能發(fā)電機組中,水下渦輪機恰恰充當了“海底風車”的角色來獲取“潮能”。它的葉輪設計和飛機螺旋槳類似,后面連著齒輪箱,齒輪箱連著發(fā)電機,當潮水襲來,渦輪機就轉起來,同時帶動齒輪旋轉,隨后帶動發(fā)動機運行,發(fā)電機產生的電能再通過電纜傳到岸上匯入電網,送至千家萬戶。相比陸上風機,水下渦輪機還有自身的一些優(yōu)勢。首先,水下渦輪機不會占用陸地空間,風車農場則需要大片的土地。其次,因為水的密度遠大于空氣密度,這意味著相同條件下,轉速、受力面積相同時,渦輪機將會產生更多的電能。最重要的是,由于潮汐有規(guī)律可循,潮能可以進行準確的計算。
林東介紹,LHD研發(fā)團隊的技術路徑,是以水輪機渦輪集成的模式去突破海洋潮流能發(fā)電設備大型化的技術瓶頸,實現海洋潮流能發(fā)電的大面積應用。“之前世界各國科學家在潮流能發(fā)電研發(fā)領域,在突破大型化的路徑上,都是在追求將水輪機渦輪的直徑做大,但這條路徑很可能走不通。”林東告訴記者,由于是首臺裝備,投入的研發(fā)成本巨大,大約花了2億元。“因此即使給我們2元錢的上網電價也很難收回成本。但若將來實現了規(guī)模化,成本將迅速大幅下降,預計20年內可以達到火電的上網電價水平。”
同時,模塊化的自由取放解決了設備維修難題。此外,發(fā)電機組運行穩(wěn)定,可抵抗12級臺風和4米巨浪。“3.4兆瓦的海洋潮流能發(fā)電機組并網發(fā)電后,預計年發(fā)電量可達到600萬千瓦時,相當于3000戶人家一年的生活用電。”林東說。
據悉,根據這一技術路線,下一步發(fā)電機組系統(tǒng)將不斷優(yōu)化提升,未來可以做到單臺總裝機15兆瓦左右。根據現有權威勘測數據,舟山海域潮流能裝機容量可達7000兆瓦,相當于三峽大壩三分之一的裝機容量,投資可達1000億元以上。一旦成功,綠色能源將從舟山海域源源不斷而來,潮流能大規(guī)模開發(fā)將成為現實,這將有可能改變中國的可再生能源利用格局。
[延伸閱讀]
潮流能發(fā)電,相較于傳統(tǒng)水庫式潮汐電站,經濟性更好,對生態(tài)環(huán)境的影響也更小。但是,兆瓦級潮流能發(fā)電機組研發(fā)仍處于探索階段。目前,世界上最先進、規(guī)模最大的在用海洋潮流能發(fā)電站是1.2兆瓦,由英國國家實驗室和SEA GEN公司聯(lián)合研發(fā),于2008年下海發(fā)電并網。在國內,目前研發(fā)的最大海洋潮流發(fā)電機站是0.3兆瓦。但是,從投入成本角度計量,都無法實現大規(guī)模運用。而林東模塊化大型海洋潮流能發(fā)電機組項目的運行,發(fā)電能力相當于英國項目的近3倍,并將為潮流能發(fā)電找到一條更經濟可行的技術路徑。