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【波力发电】(下)实证设备建设如火如荼,商业化近在咫尺

2013年03月19日09:38    来源:人民网-财经频道

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海中“Oyster”驱动陆上水轮机

Aquamarine Power公司的“Oyster”(牡蛎)与“Pelamis”(海蛇)同为EMEC(European Marine Energy Centre)的代表性波力发电装置。继315千瓦的发电装置“Oyster1”之后,目前正在进行800千瓦的“Oyster800”的性能实证(资料2)。

资料2.安装前的Oyster1 出处:EMEC(European Marine Energy Centre

Oyster是在靠近海岸的海底设置一个贝壳状物体,利用海浪来去产生的力,带动用合页固定的另一块贝壳状物体(折翼)进行开闭动作(上下运动)。通过其作用力促使水在导管内循环,带动陆地上发电设施的涡轮(水轮机)。

形似贝壳的转换发电装置设置在水深10~15米处。水深较浅,安装和维护比较容易。而且,涡轮与发电机位于地面,属于接触淡水的普通水力发电,因此可靠性高,不会对海洋环境造成影响。EMEC采用的Oyster800的折翼宽26米,设置在距离海岸500米、水深13米处。

Oyster1的开发期为2005~2009年,在2009年到2011年的2年间工作了6000多个小时,度过了两个波涛汹涌的冬天,而且顺利完成了24小时通电。2011年,在通过Oyster1实验取得的经验的基础上,又制作完成了大幅提高了效率的Oyster800,于2012年6月在EMEC开始进行实验。这项业务属于WATERS1的范畴,获得了315万英镑的补贴。不久之后,“801”也安装在800的旁边,实施了同时与陆地上的1个涡轮连接的实验。Aquamarine Power在EMEC预留了测试3个机组、共2.4兆瓦的空间,资金筹措也已经完成。为实现商业化,该公司计划建立多个Oyster与1套发电设备配套运行的模式。

Oyster绵延3公里

Aquamarine Power正在踏踏实实地进行着商业化准备。2011年5月,该公司获得了租赁路易斯岛西岸的权利,在完成技术环境评估,并向主管部门报告的同时,向港湾局和议会递交了业务申请。按照计划,发电容量为40兆瓦,将沿海岸设置40~50个Oyster,绵延3公里。该公司目前已经获得了并网43兆瓦的权利。

为了推行这项业务,Aquamarine Power成立了全资子公司路易斯波力发电公司。路易斯岛的业务如今已经成为苏格兰政府设立的“圣安德鲁十字奖”(Saltire Prize)的热门候选。该奖项奖励的是发电成绩最佳的业务。

按照日程安排,根据EMEC的“800”、“801”的运行状况,发电装置将于2014年在路易斯岛开始安装,于2015年安装完成最初的3兆瓦。

并且,在奥克尼群岛的西岸,Aquamarine Power还与Scottish and Southern Energy Renewables公司(SSE-RE)合作,签订了专属租赁协议,目前正在进行技术环境评估的相关调查。该租赁协议于2010年3月与皇家财产局签订,当时作为世界第一个海底(seabed)租赁协议而备受关注。

在美国,Aquamarine Power正在西海岸地区寻找合适的场所,并已被选为俄勒冈州基金项目。并且是爱尔兰西岸波力开发事业的成员,预定建设容量为5兆瓦的设备。

以船体型力争实现大规模

风险企业AWS Ocean Energy公司是苏格兰波力开发的先锋,创建于2004年。2011年6月,法国阿尔斯通公司入股该公司,目前持股比例已达4成。

AWS Ocean Energy的系统是由漂浮在海上的若干个浮标组成的圆形结构(资料3)。每个浮标都安装了吸收海浪作用力的柔软薄膜与气压驱动的涡轮发电机。该公司把单个浮标称为单元,浮标长16米、高(深)8米。

资料3.AWS III 出处:EMEC

一个系统由12个单元组成,直径达到60米。假设设备利用率为25%,则额定输出功率为2500千瓦。单元之间能够交换空气,从而提高了效率。而且,采用的船体形状稳定性好,还可以在船上直接进行检查维护。单元采用卡盒式,能够拆卸,无需起重机即可施工。与海底之间的松散固定也是其特点所在,已经取得了专利。1套系统的标准为2500千瓦,扩大规模只需增加系统即可。在发电站群(场)的中心设置变电站,将发电系统与之相连。

AWS Ocean Energy开发的“AWSIII波力 转换器”被多方寄予厚望,享受着各种补贴。对于9分之1规模的实证业务,WATERS1提供了190万英镑,英国政府提供了350万英镑的补贴。实证试验于2010年实施,已取得了良好成果。对于全规模事业,WATERS2将提供390万英镑的补贴(2012年8月发表)。按照日程,AWS Ocean Energy于2012年对单个单元进行测试,在2013年制作全规模原型机,在2014年进行海上实验。预定于2015年着手实施4套系统,共1万千瓦的实证业务,在2016年投入运转。

世界最大的20万千瓦波力发电站计划 

通过使用上述技术,建设世界最大波力发电站的计划正在进行之中。2012年1月,阿尔斯通与SSE-RE宣布,双方将组成联营体,在奥克尼主岛北方离海岸5公里、水深60米~75米的地点建设世界最大的波力发电设施,容量为20万千瓦。一期先以1万千瓦规模进行实证运转,进行详细的海域调查和环境影响调查,然后逐步扩大规模。

阿尔斯通是法国的全球性机电企业,对发展可再生能源也非常积极,是AWS Ocean最大的股东。而SSE-RE则是世界最大的以海洋能源为主的可再生能源开发企业,该公司预定在2008年到2013年期间投资30亿英镑。现在,皇家财产局在彭特兰湾及奥克尼水域提供的租赁权约有2分之1为该公司所有。其母公司SSE是英国最大的能源公共事业公司,为1000万户家庭供给着电力和燃气。

首席部长萨蒙德首推“海蛇”(Pelamis)

在波力发电领域处于领先地位的Pelamis公司在14年前由3名研究者创办。其生产的系统也叫做Pelamis,与公司同名。该公司于2010年3月从苏格兰可再生电力公司(SPR:Scottish Power Renewables)接到了第二笔订单,目前正在EMEC开展实验。

资料4.Pelamis发电装置 出处:EMEC

Pelamis系统长140米,1套的发电容量为750千瓦,可满足1000户的电力需求。该系统如同其名,像海蛇一样细长的筏状浮体在海面上漂浮,连接处的软管配合伸缩运动推动活塞。利用活塞中受到压缩的油所产生的作用力驱动发电机。系统随浪漂动,随着海面的起伏像海蛇一般活动。

Pelamis从模型起步,规模不断扩大,如今已经成为苏格兰海洋能源开发的象征性发电装置。2008年,该系统被设置在葡萄牙距海岸5公里处,成为世界上最早的波力发电商业设施。现在,Pelamis公司正在利用大型试验设备进行着实证,力争提高发电效率和耐久性,力争在几年后使效率逼近海上风力发电。苏格兰地方政府首席部长亚历克斯?萨蒙德于2012年10月接受《日本经济新闻》的采访时,作为值得关注的技术提到了Pelamis。该系统是圣安德鲁十字奖最有力的争夺者。

地方与德国的公共事业建设发电站

如上所述,在EMEC,SPR正使用Pelamis公司的750千瓦发电装置P2开展着实证业务,德国的意昂公司(E-On)也在与SPR联手实施P2的实证业务。也就是说,二者共同进行着世界首项1500千瓦波力发电试验。根据EMEC的实证结果,各种商业化准备工作正在进行。

SPR计划的Marwick Head业务将成为第一个商业规模的波力发电项目。总功率为49.5兆瓦,由66台发电装置组成。开发预定分为3期。一期建设9兆瓦共12台发电装置。按照日程安排,建设将于2015年或2016年开始,在2016年或2017年完成一期建设,具体时间还要看具体情况。另一方面,意昂计划在EMEC的北方建设50兆瓦的发电设施。两家公司都已经签订了租赁协议。

如上所述,在苏格兰正描绘着这样的蓝图:利用独特的技术并通过巧妙的设计,把规模小而且复杂的海浪转化成易于使用的能源,并开发能够满足要求的高效率水轮机;在EMEC等地进行实证试验,在西班牙、葡萄牙等地迈出商业化的第一步,在苏格兰和皇家财产局规划的辽阔的租赁海域上实现大规模事业。在波力发电方面,使用的都是业内人士所熟悉的技术。该领域的发展动向受到高度关注。(日经能源环境网 供稿) 

(责任编辑:值班编辑、庄红韬)

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