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              攻关波浪能发电核心技术 构建海岛新型电力系统

              信息来源:南方电网报  发布时间2021-12-28

                2020年,我国能源消费排放二氧化碳占总排放量88%左右,其中电力行业二氧化碳排放量占比达42%,电力行业减排进程直接影响碳达峰、碳中和整体进程,必须加快构建新型电力系统。在远离大陆主网的深远海域,海岛供电以柴油发电为主,存在成本高、环保压力大等现实问题,亟需发展绿色低碳、清洁环保的供电方式。我国南海海域广阔、资源丰富,南方电网公司致力于大力开发波浪能,探索海岛供电新方式,以实际行动践行海洋强国战略,助力我国海岛新建设。

                波浪能是极具开发潜力的绿色可再生能源之一

                波浪能,是海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪能发电,指利用一定的机械装置,将波浪中蕴含的能量捕获后,转换成电能的一种发电方式。波浪能作为海洋可再生能源之一,其特点包括:全球分布广,总蕴藏量大;终而复始、可再生;周期性变化,年、季、月规律性强;局部区域能流密度大,开发利用效果好;清洁、零排放,环境友好。

                我国海域面积广阔、海岛众多,波浪能资源十分丰富。根据“我国近海海洋综合调查与评价”专项调查结果,我国近海波浪能的技术可开发量达1471万千瓦(不包括台湾省)。其中,广东省近海波浪能蕴藏量为464.64万千瓦,技术可开发量为455.72万千瓦;海南省近海波浪能蕴藏量为425.23万千瓦,技术可开发量为420.49万千瓦。广东及海南所辖海岛众多、用电需求较大,因地制宜利用波浪能发电,有利于绿色低碳、节能减排的电能供应。波浪能发电可与风电、光伏等可再生能源以及传统发电方式实现多能互补,构建复合型新能源发电系统,为实现“双碳”战略目标提供技术支撑。作为一种新兴的海洋清洁能源,取之不尽、用之不竭的波浪能在我国未来能源结构中的作用不可小觑。

                波浪能发电是构建海岛新型电力系统的重要方式

                新型电力系统的典型特征是以新能源发电作为主导电源。目前我国新能源以风电和光伏为主,而在深远海岛的应用却倍受限制。深远海域的海床为珍贵的珊瑚地质,固定塔式风机的施工必然导致珊瑚破坏;光伏电站的建设则必然需占用海岛珍贵的土地。波浪能发电具有就地取能、就地利用、不占用海岛土地、全生命周期环境影响小等特性,大力开发和利用波浪能资源,可有效减少海岛柴油发电的占比,在海岛新型电力系统多能互补、稳定供能、提升效能、环境保护等方面发挥重要作用。

                波浪能发电本质上是海洋绿色能源开发利用的重要组成部分

                对于远离发电中枢的深远海岛、海上浮动设施、海洋观测平台等海上用电设备,通过长距离线路供电是不经济、不现实的。漂浮式波浪能装置作为独立运行的发配电系统,可为海岛微电网、海上人工平台、海上停靠的船舶、海洋监测设备、海洋水文仪器等的供电提供便利。随着海上生产活动的日益广泛,波浪能系列化装备将向多功能和平台化方向发展,有望建成集科考、探测、旅游、科普、供电等多功能一体化的综合平台。

                南方电网公司积极开展波浪能发电关键技术攻关

                波浪能发电技术研究始于20世纪70年代的石油危机,在能源革命的大背景下引起世界各国的广泛重视,在大量研究资金的支持下,波浪能技术得到了迅速发展,开发了各种试验样机,如苏格兰筏式“Pelamis”、美国点吸收式“Power Buoy”、澳大利亚振荡水柱式“Energetech”、丹麦多浮子式“WaveStar”和越浪式“Wave Dragon”等等。我国波浪能研究始于20世纪80年代,起步虽晚,但技术不落后。近十年,我国在海洋可再生能源研究方面也加大了投入。国内许多科研机构,如中国科学院广州能源研究所、国家海洋技术中心、中国海洋大学、山东大学、浙江大学等都对波浪能进行了深入的研究。

                近年来,南方电网公司积极落实我国海洋强国战略,联合中国科学院广州能源研究所等单位,通过一系列重点科技项目,持续开展波浪能发电关键技术攻关。如:国家海洋可再生能源资金项目“南海兆瓦级波浪能示范工程”,国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”重点专项“兆瓦级高效高可靠波浪能发电装置关键技术研究及南海岛礁示范验证”,南方电网公司重点科技项目“含波浪能发电系统的海岛智能微网关键技术研究”“波浪能发电装置在南海岛礁的深化研究及应用”等。在南方电网公司的统一组织下,广东电网公司、海南电网公司、广州能源所等单位正在开展世界首台单装置总装机1兆瓦漂浮式高效高可靠波浪能发电装置核心技术攻关,突破波浪能高效能量俘获及能量转换、抗台风锚泊及自保护、波浪能—液压能—电能多级分层优化监控、结构安全监测等关键技术,建设含波浪能发电的南海深远海岛微电网并网示范工程,为海岛提供清洁绿色的电能。

                发展波浪能,符合我国可再生能源开发利用重点规划及海洋强国的战略要求,其技术开发和应用将成为我国能源领域未来研究的热点。在全球范围内的波浪能研究热潮中,我国目前处于第一梯队。南方电网公司将持续开展高效、高可靠波浪能发电核心技术攻关,为我国实现“双碳”战略目标,构建海岛新型电力系统贡献力量。

                刘石 杨毅 梁崇淦 魏焱 王红星 黄正 刘志刚

                (作者刘石为南网科技公司首席技术专家;杨毅为南网科技公司新能源装备事业部研发经理;梁崇淦为南网科技公司新能源装备事业部项目经理;魏焱为广东电网公司新管理部科技科高级经理;王红星为南网科技公司新能源装备事业部三级技术专家;黄正为广东电科院材料与结构所专责;刘志刚为南网科技公司新能源装备事业部产品经理)

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