收获“绿色动力”:中国海洋能源开发利用取得丰硕成果

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培育蓝色沃土，收获绿色力量。中国海洋能源开发利用取得丰硕成果

(能源科技系列报道第三章改革开放40周年)

八月，海浪的声音咆哮着，头很高，触到了群山。唐代诗人刘禹锡的《浙江钱塘江》，犹如一群生命力极强的野兽，咆哮着，从浩瀚的大海中奔涌而出，触山而去。一代又一代在海边生活繁衍的中国人，感受到了大海的壮美，感受到了钱塘江涨潮时巨浪带来的心灵震撼。

随着对海洋认识的加深，中国人民越来越深刻地认识到，海洋不仅是为人类提供丰富鱼类资源的天然粮仓，而且蕴藏着丰富的矿产资源，蕴藏着巨大的能源，可以说是人类取之不尽、用之不竭的能源宝库。

打开海洋能源的宝库并不容易，它考验着一个国家在能源领域的科学研究水平和技术实力。经过长期努力，特别是改革开放40年来的不懈努力，中国在海洋能源领域，特别是在潮汐能、潮汐能和波浪能的开发利用方面取得了长足的进步和丰硕的成果。

潮汐能新技术为大规模开发奠定基础

潮汐能是指在月球和太阳产生的潮汐力作用下，海水周期性波动所储存的势能，其主要利用方式是发电。通过修建潮汐坝，利用潮汐波动形成的水位差推动水轮机带动发电机发电，其原理与水力发电相似。国家海洋局第一海洋研究所的研究员刘为民指出，由于积累的海水流量大，水平面的落差小且断断续续，潮汐发电对水力发电机的结构和性能提出了很高的要求。关于潮汐能开发利用的具体方式，刘为民解释说，主要有传统方式，如单库双向、单库单向、双库单向和双库双向，以及具有环境友好特性的潮汐能新技术，如潮汐湖和动力潮汐能。传统的潮汐能筑坝技术早在几十年前就已经商业化了。目前，世界上主要在有大坝运行的潮汐电站中采用单一水库模式。如1966年建成的法国朗斯电站，采用单一水库双向工作模式，即拦坝成库，涨潮或退潮时能发电，退潮时不发电；加拿大安纳波利斯电站建于1984年，采用单向运行模式，只有一个水库，只在低潮时发电。

中国在传统潮汐能技术和新型潮汐能技术方面都取得了突出的成就。在前一个方面，刘为民说，20世纪80年代中国装机容量最大的潮汐电站、浙江温岭江夏潮汐电站和浙江玉环海山潮汐电站是典型代表。江夏电站的第一台机组于1980年5月投入运行。2007年，电站6号机组进行了技术改造，电站总装机容量从3200千瓦增加到3900千瓦。2012年，1号机组开始扩容增效，机组容量增加200千瓦，江夏潮汐电站总装机容量达到4100千瓦，居世界第四位。截至2017年底，该电站累计发电2.14亿千瓦时。海山潮汐电站建于1975年，是中国最早的潮汐电站，总装机容量150千瓦，年发电量31万千瓦，日平均发电量20.5小时。

在万千瓦潮汐电站的研究中，刘为民表示，从2009年到2015年，中国开展了一系列万千瓦潮汐电站的预可行性研究报告，包括浙江省台州市三门湾尖跳港潮汐电站(21兆瓦=1000千瓦)、浙江温州于飞潮汐电站(451兆瓦)、山东威海乳山口潮汐电站(40兆瓦)，并测量了平均出厂电价

在新型潮汐能技术研究方面，刘为民表示，中国科学家主要开展了利用湾内外潮汐波相位差发电的研究和动态潮汐能技术的研究。前者旨在研究如何利用湾内外的潮汐波相位差进行潮汐能发电，并完成了福建三沙湾潮汐能利用新模式的可行性分析；后者的研究重点是建造一个垂直于海岸的丁字坝，它干扰了沿大陆架海岸平行传播的潮汐波，从而造成坝两侧的潮汐相位差，产生水位差，驱动坝内的双向涡轮发电。完成了福建东山岛数值分析方法、适用模型单元水力特性研究和潜在开发利用站初步选择。这些为潮汐能的大规模开发奠定了技术基础。

潮流发电技术的应用已经进入兆瓦时代

1978年3月17日，第一次全国科学大会召开的前一天，中国大地即将迎来一个充满希望的时刻。鲜为人知的浙江定海人何石军和他的同事们小心翼翼地将租来的渡船停泊在西堠门水道潮水最急的地方，将涡轮机沉入大海，固定在渡船的两侧。随着水轮机的运转，发电机开始隆隆作响，几十盏挂在渡船上的电灯立刻亮了起来，船上和岸上爆发出欢呼声。何石军终于实现了他20年来的夙愿:利用潮汐发电来点亮生活。因此，他被誉为中国第一个利用潮汐发电的人。

潮汐能和潮汐能都是月球和太阳作用于海水的潮汐力的结果。区别在于，潮汐能是由潮汐力引起的海水周期性往复水平运动所形成的动能，而潮汐能是由潮汐力引起的海水周期性波动所储存的势能。潮流发电的原理与风力发电相似，即水流动能转化为机械能，然后机械能转化为电能。世界上第一个实现商业化并网测试运行的潮汐发电系统是北爱尔兰的海根(海上发电机)，装机容量为1.2兆瓦。

贺潮汐发电的成功是中国在这一领域发展的里程碑。此后，在国家相关科技计划和专项资金的支持下，潮汐能技术的发展和应用迅速发展。2002年，哈尔滨工程大学完成了中国第一台漂浮潮流实验装置——万向一号。大约三年后，一个海底固定垂直轴潮流实验电站——万向二号发射升空。2011年，学校设计安装的潮流发电机组海明一号成功实现全自动运行和并网传输。此外，浙江大学和东北师范大学也设计开发了具有自身特色的潮流发电水轮机。

2016年1月初，装机容量为3.4兆瓦的铲运机林动模块化大型海洋潮汐发电机组平台在浙江舟山入海。这是世界上第一台在中国自主开发生产装机容量最大的潮汐发电机，包括装配平台系统、双向调节涡轮系统和传动系统、变速系统和发电机系统等15个系统，拥有50多项核心专利。7月27日，随着浮吊船将两个24米高、230吨重的发电模块准确吊装到水下装配平台上，中国的潮汐发电进入兆瓦时代，并在世界潮汐能源开发利用方面处于领先地位。

鹰波发电的性能与国际水平保持一致

海浪能是一种由风能转化而来的能量。风吹过海洋，能量通过海-气相互作用传递给海水，形成波浪，能量以势能(水团偏离海平面的势能)和动能(水的运动)的形式储存。据统计，地球海洋波浪能的理论值大大超过目前世界发电总量，可供世界开发的波浪能约为30亿千瓦。中国的沿海波浪能资源非常丰富，但分布不均。台湾省沿海面积最大，占全国总量的1/3，其次是浙江、广东、福建和山东，约占706万千瓦，约占全国总量的55%。

波浪能发电站通常由三个系统组成，即能量捕获系统(一次能量转换系统)、二次能量转换系统和三次能量转换系统。根据能量捕获系统的不同，波浪发电技术可分为点吸收式、截止式和消耗式，根据二次能量转换系统的不同，可分为气动式、液压式、液压式和直接驱动式。

在国家自然科学基金、科技部、中国科学院相关科技计划和专项资金的支持下，2010年海洋能源专项资金设立后，十几所科研院所和高校开展了振荡浮子、摆式和筏式波浪能转换装置的研究。主要研究机构包括中国科学院广州能源研究所、国家海洋技术中心、上海交通大学、中国海洋大学、CSIC 717和大连理工大学等。一些已经完成了实验室模型试验，另一些已经开发了工程原型并进行海上试验，基本实现了自主创新的工艺流程。

据不完全统计，中国大约开发了40种波浪能装置，装机容量从10瓦到300千瓦不等。鹰式波浪发电装置万山是一个杰出的代表。该装置由中国科学院广州能源研究所开发，是根据中国海洋能源资源的特点设计制造的。前期装机容量为120千瓦，后扩大到200千瓦。整个装置长36米，宽24米，高16米。它可以像海上的船一样漂浮，或者潜入一个设定的深度，成为一个波浪发电装置。

2015年7月，万山顺利竣工移交。四个月后，万山在珠海万山岛启动。试航期间，主浮态正常，吸波浮体姿态稳定，响应敏捷，能量转换系统投入运行。它经常在波高小于0.5米的波浪条件下储存能量和发电。

尤其值得一提的是，万山在试航期间成功抵御了热带气旋的袭击，在风暴和大浪环境下持续稳定发电，验证了其卓越的波浪能捕获能力、转换效率、稳定性和可靠性，许多关键指标接近国际成熟的波浪能技术。

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来源：央视线