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【波力發電】(下)實証設備建設如火如荼,商業化近在咫尺

2013年03月19日09:38    來源:人民網-財經頻道

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海中“Oyster”驅動陸上水輪機

Aquamarine Power公司的“Oyster”(牡蠣)與“Pelamis”(海蛇)同為EMEC(European Marine Energy Centre)的代表性波力發電裝置。繼315千瓦的發電裝置“Oyster1”之后,目前正在進行800千瓦的“Oyster800”的性能實証(資料2)。

資料2.安裝前的Oyster1 出處:EMEC(European Marine Energy Centre

Oyster是在靠近海岸的海底設置一個貝殼狀物體,利用海浪來去產生的力,帶動用合頁固定的另一塊貝殼狀物體(折翼)進行開閉動作(上下運動)。通過其作用力促使水在導管內循環,帶動陸地上發電設施的渦輪(水輪機)。

形似貝殼的轉換發電裝置設置在水深10∼15米處。水深較淺,安裝和維護比較容易。而且,渦輪與發電機位於地面,屬於接觸淡水的普通水力發電,因此可靠性高,不會對海洋環境造成影響。EMEC採用的Oyster800的折翼寬26米,設置在距離海岸500米、水深13米處。

Oyster1的開發期為2005∼2009年,在2009年到2011年的2年間工作了6000多個小時,度過了兩個波濤洶涌的冬天,而且順利完成了24小時通電。2011年,在通過Oyster1實驗取得的經驗的基礎上,又制作完成了大幅提高了效率的Oyster800,於2012年6月在EMEC開始進行實驗。這項業務屬於WATERS1的范疇,獲得了315萬英鎊的補貼。不久之后,“801”也安裝在800的旁邊,實施了同時與陸地上的1個渦輪連接的實驗。Aquamarine Power在EMEC預留了測試3個機組、共2.4兆瓦的空間,資金籌措也已經完成。為實現商業化,該公司計劃建立多個Oyster與1套發電設備配套運行的模式。

Oyster綿延3公裡

Aquamarine Power正在踏踏實實地進行著商業化准備。2011年5月,該公司獲得了租賃路易斯島西岸的權利,在完成技術環境評估,並向主管部門報告的同時,向港灣局和議會遞交了業務申請。按照計劃,發電容量為40兆瓦,將沿海岸設置40∼50個Oyster,綿延3公裡。該公司目前已經獲得了並網43兆瓦的權利。

為了推行這項業務,Aquamarine Power成立了全資子公司路易斯波力發電公司。路易斯島的業務如今已經成為蘇格蘭政府設立的“聖安德魯十字獎”(Saltire Prize)的熱門候選。該獎項獎勵的是發電成績最佳的業務。

按照日程安排,根據EMEC的“800”、“801”的運行狀況,發電裝置將於2014年在路易斯島開始安裝,於2015年安裝完成最初的3兆瓦。

並且,在奧克尼群島的西岸,Aquamarine Power還與Scottish and Southern Energy Renewables公司(SSE-RE)合作,簽訂了專屬租賃協議,目前正在進行技術環境評估的相關調查。該租賃協議於2010年3月與皇家財產局簽訂,當時作為世界第一個海底(seabed)租賃協議而備受關注。

在美國,Aquamarine Power正在西海岸地區尋找合適的場所,並已被選為俄勒岡州基金項目。並且是愛爾蘭西岸波力開發事業的成員,預定建設容量為5兆瓦的設備。

以船體型力爭實現大規模

風險企業AWS Ocean Energy公司是蘇格蘭波力開發的先鋒,創建於2004年。2011年6月,法國阿爾斯通公司入股該公司,目前持股比例已達4成。

AWS Ocean Energy的系統是由漂浮在海上的若干個浮標組成的圓形結構(資料3)。每個浮標都安裝了吸收海浪作用力的柔軟薄膜與氣壓驅動的渦輪發電機。該公司把單個浮標稱為單元,浮標長16米、高(深)8米。

資料3.AWS III 出處:EMEC

一個系統由12個單元組成,直徑達到60米。假設設備利用率為25%,則額定輸出功率為2500千瓦。單元之間能夠交換空氣,從而提高了效率。而且,採用的船體形狀穩定性好,還可以在船上直接進行檢查維護。單元採用卡盒式,能夠拆卸,無需起重機即可施工。與海底之間的鬆散固定也是其特點所在,已經取得了專利。1套系統的標准為2500千瓦,擴大規模隻需增加系統即可。在發電站群(場)的中心設置變電站,將發電系統與之相連。

AWS Ocean Energy開發的“AWSIII波力 轉換器”被多方寄予厚望,享受著各種補貼。對於9分之1規模的實証業務,WATERS1提供了190萬英鎊,英國政府提供了350萬英鎊的補貼。實証試驗於2010年實施,已取得了良好成果。對於全規模事業,WATERS2將提供390萬英鎊的補貼(2012年8月發表)。按照日程,AWS Ocean Energy於2012年對單個單元進行測試,在2013年制作全規模原型機,在2014年進行海上實驗。預定於2015年著手實施4套系統,共1萬千瓦的實証業務,在2016年投入運轉。

世界最大的20萬千瓦波力發電站計劃 

通過使用上述技術,建設世界最大波力發電站的計劃正在進行之中。2012年1月,阿爾斯通與SSE-RE宣布,雙方將組成聯營體,在奧克尼主島北方離海岸5公裡、水深60米∼75米的地點建設世界最大的波力發電設施,容量為20萬千瓦。一期先以1萬千瓦規模進行實証運轉,進行詳細的海域調查和環境影響調查,然后逐步擴大規模。

阿爾斯通是法國的全球性機電企業,對發展可再生能源也非常積極,是AWS Ocean最大的股東。而SSE-RE則是世界最大的以海洋能源為主的可再生能源開發企業,該公司預定在2008年到2013年期間投資30億英鎊。現在,皇家財產局在彭特蘭灣及奧克尼水域提供的租賃權約有2分之1為該公司所有。其母公司SSE是英國最大的能源公共事業公司,為1000萬戶家庭供給著電力和燃氣。

首席部長薩蒙德首推“海蛇”(Pelamis)

在波力發電領域處於領先地位的Pelamis公司在14年前由3名研究者創辦。其生產的系統也叫做Pelamis,與公司同名。該公司於2010年3月從蘇格蘭可再生電力公司(SPR:Scottish Power Renewables)接到了第二筆訂單,目前正在EMEC開展實驗。

資料4.Pelamis發電裝置 出處:EMEC

Pelamis系統長140米,1套的發電容量為750千瓦,可滿足1000戶的電力需求。該系統如同其名,像海蛇一樣細長的筏狀浮體在海面上漂浮,連接處的軟管配合伸縮運動推動活塞。利用活塞中受到壓縮的油所產生的作用力驅動發電機。系統隨浪漂動,隨著海面的起伏像海蛇一般活動。

Pelamis從模型起步,規模不斷擴大,如今已經成為蘇格蘭海洋能源開發的象征性發電裝置。2008年,該系統被設置在葡萄牙距海岸5公裡處,成為世界上最早的波力發電商業設施。現在,Pelamis公司正在利用大型試驗設備進行著實証,力爭提高發電效率和耐久性,力爭在幾年后使效率逼近海上風力發電。蘇格蘭地方政府首席部長亞歷克斯•薩蒙德於2012年10月接受《日本經濟新聞》的採訪時,作為值得關注的技術提到了Pelamis。該系統是聖安德魯十字獎最有力的爭奪者。

地方與德國的公共事業建設發電站

如上所述,在EMEC,SPR正使用Pelamis公司的750千瓦發電裝置P2開展著實証業務,德國的意昂公司(E-On)也在與SPR聯手實施P2的實証業務。也就是說,二者共同進行著世界首項1500千瓦波力發電試驗。根據EMEC的實証結果,各種商業化准備工作正在進行。

SPR計劃的Marwick Head業務將成為第一個商業規模的波力發電項目。總功率為49.5兆瓦,由66台發電裝置組成。開發預定分為3期。一期建設9兆瓦共12台發電裝置。按照日程安排,建設將於2015年或2016年開始,在2016年或2017年完成一期建設,具體時間還要看具體情況。另一方面,意昂計劃在EMEC的北方建設50兆瓦的發電設施。兩家公司都已經簽訂了租賃協議。

如上所述,在蘇格蘭正描繪著這樣的藍圖:利用獨特的技術並通過巧妙的設計,把規模小而且復雜的海浪轉化成易於使用的能源,並開發能夠滿足要求的高效率水輪機﹔在EMEC等地進行實証試驗,在西班牙、葡萄牙等地邁出商業化的第一步,在蘇格蘭和皇家財產局規劃的遼闊的租賃海域上實現大規模事業。在波力發電方面,使用的都是業內人士所熟悉的技術。該領域的發展動向受到高度關注。(日經能源環境網 供稿) 

(責任編輯:值班編輯、庄紅韜)

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