| 向海洋索取藍色能源 |
| 記中科院廣州能源所100kW漂浮式波浪能電站 |
中科院廣州能源所安置在大萬山的波浪能裝置
滔滔南海潮起潮落，能量取之不盡，用之不竭，這是清潔能源，是可再生能源。在重視生態文明建設的今天，為實現人類未來藍色的夢想，中國科學院廣州能源研究所的科學家們在不懈地奮鬥、耕耘。
■本報記者 李潔尉 通訊員 謝舜源
正值天氣多變的炎夏六月，記者一行在珠海香洲碼頭乘海輪出發，風浪中一路前行，經過兩個多小時，到達大萬山島，再轉登漁船。
此時，空中雨點飄灑，十餘分鐘的顛簸後，在萬頃碧波中看到中國科學院廣州能源所研製的100kW漂浮式波浪能裝置。
會發電的「輪船」
「從2009年開始，先後投放4臺1/2比例樣機入海，在這個過程中還不斷針對樣機存在的缺陷進行改進，最終才成功地在大海中安置眼前的這個裝置，大海不同於陸地，同樣功率的機器，在惡劣自然條件下要經過更多的檢驗。」 承擔波浪能電站項目的團隊負責人遊亞戈告訴《中國科學報》記者。
引路的其他海洋能科學家介紹，眼前這個「龐然大物」總重量大概350噸，長34.5米，寬12米，工作時高17.1米，放在半潛駁上高度為10米，其主要由鋼結構件、液壓轉換系統和發配電系統組成。
除此裝置外，岸上還要有配電海底電纜與之相連接的電房。據專家介紹，今年4月，該裝置已進行發電，目前運行情況良好。
海島及其附近不可避免地會遇到大風大浪，如此龐大的裝置如遇到颱風，不是很容易損壞嗎？
項目組科學家告訴記者：「在以前的波浪能發電裝置比例樣機投放後，確實出現過遇大颱風後受損的情況，後來我們在研製過程中發明了蓄能型系泊技術和下潛避颱風技術，其中100kW鴨式裝置採用放氣方法，使鴨頭完全埋入水中，只留鴨背在水面上，可以有效降低波浪的載荷，實現裝置的『自我保護』，從而提高了裝置的抗颱風能力。」
波浪大小並不穩定，如何保持輸送穩定？項目組科學家回答：「由於海上的波浪時大時小，所以先要將波浪能轉換成液壓能，再存入蓄能器，待能量達到一定程度，以最大開度驅動液壓發電系統發電，提高發電效率。這樣可以避免不穩定能流導致的發電效率低下，以及對電網產生的衝擊。」
記者所見到的發電站由錨固定在海中，就像一艘停泊的海輪。建設電站，在茫茫大海中如何選址？波浪能電站項目選擇的地方首先是靠近海島，而且水深、水流條件必須符合要求，不同的水底質地要選擇不同的錨等。
通過與項目組科學家的對話，記者感悟到這些實踐中總結出來的經驗，凝聚了科學家們的心血。
從傳統鴨式到新型鷹式
鴨式裝置在波浪中往復轉動，如同鴨子在上下點頭，故以鴨式命名。「儘管有關技術還不是十全十美，但把波浪能轉成電能，前進到這一步已很不容易。」項目組科學家如是說。
「2007年，鴨式裝置還只是一個概念裝置，英國人在內陸湖中曾有類似的裝置，幾十個單體穿在長達半公裡的軸上，很難施工，出了毛病很難維修。我們逐步把裝置設計成變成目前的樣子。」遊亞戈介紹，「當然，裝置還得繼續完善。」
現今，遊亞戈團隊在「鴨式」的基礎上，已研發出優點更多的鷹式裝置。鷹式裝置較之鴨式裝置，更易俘獲波浪能，而且它採用了半潛駁平臺，結構簡單，使得後期維修和運輸方面成本大為降低。鷹式裝置的成功投放和發電，驗證了我國自行研發的波浪能裝置的有效性，同時為降低成本、提高轉換效率、規模化開發利用海洋波浪能奠定了基礎。同行的科學家們強調，今後，相關的研發技術還會與時俱進。
驗收，只是起點
現場觀看裝置後的當天下午，國家海洋局科技司組織專家對中科院廣州能源所承擔的這個國家支撐計劃課題進行驗收。專家們認為：課題採用下潛和蓄能系泊技術提高了波能裝置的抗颱風能力；採用水下附體技術、特殊軌道驅動技術和分級控制技術實現了漂浮式波能裝置在不同海況下的波能高效攝取；採用機械式液壓自治控制技術配合蓄能穩定技術提高了漂浮式波能裝置的二、三級轉換效率；採用半潛駁技術實現了波能裝置的低成本投放和回收。科研人員通過100kW裝置實海況運行，證實了上述技術的有效性，最後一致通過驗收。
據了解，海島獨立可再生能源電力示範工程已經被列為中科院廣州能源所在「十二五」期間要解決的重大任務突破，其目標是通過多能互補可再生能源系統的研究和示範，提高獨立可再生能源系統的穩定性，突破可再生能源資源分散及不穩定性的制約，為海島偏遠地區提供穩定的清潔能源供應。
此次驗收的裝置也僅僅只是其中的一部分，未來該所仍將會著力於各種可再生能源的系統示範集成。
萬山諸島遠離大陸，且沒有與大陸電網相連，所以海島供電只能長期依賴柴油發電，發電量小且成本高，同時還容易汙染環境，破壞海島的原生態，供電問題已經成為制約海島經濟發展的重要因素。伴隨著國家大力開發海洋漁業資源，無論是海島開發建設，還是海島居民日常生活，都需要可靠、安全、清潔的能源作保障。
據《中國海洋可再生能源發展年度報告（2012年）》顯示，我國近海海洋能資源蘊藏量約16.7億千瓦，技術可開發量超6億千瓦。大海中蘊藏量巨大的波浪能是風能對海面擾動而造成的，以機械能形式存儲在海水裡。波浪發電不穩定，轉換效率較低。又因為裝置遠離大陸，環境較為惡劣，故研發難度大，波浪能發電技術目前仍不成熟，需要較長時間不斷發現問題，需要逐步加以改進和完善。
中科院廣州能源研究所的波浪發電事業始於上世紀80年代，是國內較早開展相關研究的單位，上世紀「七五」期間，由該所牽頭，就曾在大萬山島研建了一座波浪電站並於1990年試發電成功。
以前的發電裝置固定於岸邊，建造成本高，建造周期需要3年。目前研發的裝置漂浮於海上，建造成本底，建造周期縮短至半年，但需要解決的各種問題也與固定於岸邊的裝置大不一樣，不確定性大得多。
向遠離大陸的海島或海上設備輸送電，是一件難事，採用波浪能裝置供電意義重大，被該所列為重點項目支持是理所當然的。
滔滔南海潮起潮落，能量取之不盡，用之不竭，這是清潔能源，是可再生能源。在重視生態文明建設的今天，為實現人類未來藍色的夢想，中科院的科學家們在不懈地奮鬥、耕耘，前程看好。
《中國科學報》 (2013-07-02 第5版 創新周刊)