隨著全球經濟科技的發展和現代生活水平的提高,人類對能源的需求量是越來越大,傳統化石能源不但面臨著枯竭的一天;而且,其所帶來環境問題已危及到人類生存和發展。尋找可替代無汙染持續可利用的綠色能源,已是世界各國的一個共識。
我國是一個人口大國也是能源消費大國。改革開放40年來,隨著國民經濟的高速發展,我國已成為世界能源進口的第一大國。其實,早在二十多年前我國就如何開發利用清潔能源,減少對傳統能源的依賴就作出過戰略性部署,這些年來我國通過優先發展水電、風電和太陽能光伏發電,可以說我國這些年來的清潔能源開發利用成效十分顯著。2018年全國總發電量67914.2億千瓦時,其中水電11027.5億千瓦時,佔總發電量的16.7%;風電3253.2億千瓦時,佔總發電量的4.79%;太陽能光伏發電量894.46億千瓦時,佔總發電量的4.33%。由此可見我國的清潔能源在全國發電量中已佔據了四分之一強。
然而,在眾多可利用和開發的清潔綠色能源中,尚有一項可持續利用的綠色能源似乎不被人們所關注,這就是海洋能發電的開發和利用。
今年的6月13日,國務院總理李克強在杭州雙創周展覽會上視察了LHD海洋發電項目,聽取了「杭州林東新能源科技股份有限公司」董事長林東就目前世界上總機裝機容量最大、模塊集成化程度最高的潮流能LHD大功率發電系統的介紹。李克強對該公司致力於潮流能發電的研究所取得的成果表示了肯定和讚揚。
杭州林東新能源科技有限公司是一家民營企業,早在八年前該公司就瞄準了海洋潮流能開發和利用的廣闊前景,投資2.5億元研發潮流能發電新模式,成功地研製出了適合於潮流能發電的LHD模塊集成化平臺發電技術,該項目已獲批國際國內專利50多項,著重解決了抗颱風、防海洋鹽腐、貝類及海藻附生、主軸冷卻、維修保養、洋流自適應控制等關鍵性技術。2016年7月27日首臺1000(200×2+300×2)千瓦機組在舟山順利下海發電,隨後於當年8月26日一次成功併入華東電網。截至今年6月底已連續運行33個月,累計發電130多萬千瓦時,上網100多萬千瓦時。
舟山首個潮流發電平臺總裝機可達3400千瓦,據該公司電站工程技術人員介紹,LHD模塊化發電技術在世界上是首創,也是目前全球海洋潮流發電單模塊功率最大的發電機組。三年來也迎來了世界各地海洋專家的現場考察,美國《海洋科技》雜誌、《國家地理》做過專門的介紹,併入選聯合國環境署《2017年全球可再生能源現狀報告》中。
據聯合國環境署公布的全球海洋能可開發利用的總蘊藏量為10億千瓦左右,其中,我國就佔了全球海洋能發電蘊藏量的近十分之二,達1.9億千瓦。我國擁有陸地海岸線18000千米,加上4000多座大小海島海岸線14000千米,我國的海岸線總長達32000多千米。國家海洋管理局對我國近海海洋能發電進行科考勘察後的統計數據顯示,我國近海僅潮汐發電一項,實際可開發利用的蘊藏量就有3850萬千瓦左右。
海洋能包括潮汐能、潮流能、洋流能、波浪能、海水溫差能和鹽差度能,從理論上說這些海洋上的動靜能都可用來發電。然而,由於海洋能的功率分散、功率小和不可控性,以及投入巨大和建成後維護管理困難,因此很難實現商業化應用,這是我國海洋能開發動力不足和停滯的主要原因。
早在1912年,德國就在胡蘇姆興建了世界上首臺小型潮汐電站,上世紀六十年代起潮汐電站的建設在歐美和韓國及加拿大、俄羅斯興起。我國的潮汐能的開發也始於同一時期,相繼建成了江廈、幸福洋、白沙口、海山等潮汐電站,總裝機達到了6000千瓦。然而,時至今日仍在正常發電運行的僅剩溫嶺江廈電站,其他電站皆因無法實現贏利而相繼關停。
目前,全球最大的潮汐能發電站為韓國始華湖潮汐電站,總裝機達25.4萬千瓦,其次為法國的蘭斯潮汐電站,該電站裝機24萬千瓦,我國浙江溫嶺江廈潮汐電站,裝機容量0.32萬千瓦,位列全球第四。江廈潮汐電站建成發電於1980年5月,是目前我國最大的第一座雙向潮汐能發電站,歷經30餘年至今依舊在發電。同一時期,我國還對其它海洋能發電進行過研究和試驗,其中波浪能小功率發電應用於航標燈、鹽場抽水照明等還是比較成功的,如今已被廣泛應用於近海和內河航標燈上。杭州林東新能源有限公司研發的LHD模塊化潮流能發電,則是在潮流能開發利用上突破了技術瓶頸,為今後我國及世界海洋潮流能的全面開發利用提供了技術的引領和設備的保障。
我國雖然擁有32000千米海岸線,但是可利用和開發的海洋能受地理位置和洋流的影響,基本集中在浙江福建兩省沿海。國家海洋管理局對適宜建設潮汐能電站的壩址也進行過堪察和統計,全國可開發潮汐能發電最佳壩址有424處,而這些最佳壩址的80%以上是在浙江省和福建省的沿海及島嶼海域中。潮汐能發電的動能源自海洋的潮汐漲落,需要有合適的位置和地勢落差,利用地勢落差的潮汐漲落能進行發電;而潮流能發電無需潮汐落差地勢要求,在於漲落潮時的洋流流動能,兩者的發電動能原理有根本性的區別。
我國的潮流能開發和利用的最佳海域也主要在浙江和福建兩省,尤其是浙江省的舟山市擁有大小1339個島嶼,加之地處長江和錢塘江的入海口,是我國潮流能擁有量最大的海域片區。僅舟山海域就擁有700萬千瓦可開發潮流能潛力,全部開發需投資1000億以上。杭州林東新能源有限公司選擇在舟山秀山島試驗其LHD模塊化平臺,其用意十分明確,成功應用LHD潮流能發電後作為樣板,在國內搶佔潮流能開發的先機;在國外則通過輸出LHD成套設備和技術,以科技引領世界潮流能發電和佔領潮流能發電市場。
根據林東公司相關技術人員介紹,秀山島首個LHD試驗平臺地處在二個小島的一處峽口,最大流速在4米/秒以上,公司研發的LHD模塊化發電機水輪葉片有垂直和水平兩種,主要考慮到充分利用深淺洋流的動能,流速在1m/S時即可自動啟動發電。因此,每天除四段平潮期大約3小時不能發電外,其餘時段均可自動連續發電。聽電站技術人員介紹類似首個平臺的潮流峽口,在這個島上的附近還有三處可開發,在舟山群島中可開發的洋流還有許多,公司中遠期發展規劃中對「西堠門」、「金塘」等水道的開發前期可研報告已在編制之中。
分析我國和世界上海洋能發電開發的滯緩現象,投入巨大和無法實現商業性運作是遇到的實質性瓶頸。各類海洋能發電需要解決設備製造成本過高和效能低下的難題。
杭州林東新能源公司研發的LHD大型集成模塊化系列發電設備和平臺建設,總投入在2.5億元,在不考慮產出效益的基礎上,從研發和試驗角度上來說這麼大投入本無可厚非,如果要從推廣應用上來說,降低已研發成功設備的製造成本形成規模化量產設備是關鍵。應該說杭州林東新能源有限公司作為一家民營企業,能跨行進入到潮流能發電設備研製上來,展現的是「敢於創新、勇於拚搏、決不言敗」的浙商精神。我們相信在不斷創新和技術進步的基礎上,杭州林東新能源有限公司能夠生產出適應市場需要的質優價低的產品。
而如何全面開發我國龐大的海洋能發電資源?這需要國家在政策上進行引導和扶持,提供財政補貼、免息或低息貸款、電價優惠等措施,積極吸引有志投身於海洋能發電的企業、個人和民間資本的進入,並營造一個促進海洋能發電發展良好的生態環境。
目前,國家尚未出臺對海洋能發電相關扶持政策。杭州林東新能源舟山LHD洋流試驗電站自併網發電至今,已累計上網100多萬千瓦時。據了解,至今未與供電公司進行過上網電費結算,原因在於國家沒有相關與海洋能發電對應的上網電價。其實,清潔能源上網單位電價一般是分為兩個部分,一個是基本上網電價,一個是政府補貼電價,當前主要問題是卡在政府補貼電價沒有明確。國家對清潔能源發電實行補貼也只是一種過渡性激勵政策,目的在於儘快形成產業規模化發展,以此提高發電效益並形成競爭性市場。
在當今科技發展快速時代,誰掌握海洋能發電的先進術技術誰就能贏得市場。杭州林東新能源公司投入了2.5億元研發成功大功率LHD模塊化潮流能發電系列,建成我國乃至世界潮流能發電示範電站,為LHD系列今後走向世界奠定了技術設備基礎。我國舟山LHD模塊化潮流能電站建成投產發電以來,已引來了聯合國環境署、加拿大、紐西蘭等國際海洋專家的光顧,甚至有不少國家提出了要引進該技術和設備。該公司已在進一步研製更大的2000千瓦單機模塊系列。
目前,從我國的海洋能發電現狀來看,除江廈溫嶺潮汐能發電比較成功外,其餘424處可開發潮汐發電站卻鮮有人問津,而大功率潮流能發電也是剛剛起步,我國海洋能蘊藏量的巨大和稀為有人關注的反差,實質上反映的是人們對海洋能開發利用認知的缺乏。今後國內各種媒體需要加大對海洋能發電知識普及的宣傳,讓更多人了解和投身到海洋能發電事業上來。其次,沿海有條件開發海洋能發電的地方各級政府,也可以通過鼓勵當地有實力企業和個人,或通過招商引資成立股份公司等形式來開發潮汐能和潮流能發電。相信隨著我國政府對海洋能發電越來越重視,建立相應健全的政策激勵機制,營造一個海洋能發電良好的氛圍,加之海洋能發電科技的不斷進步,投入門檻的降低和發電效益的提升,我國海洋能發電必將會走在世界的前列。
本文刊載於《中國電力企業管理》2019年06期,作者系本刊特約記者。
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