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波浪能发电在中国的商业化之路

导读: 对波浪能资源“先天不足”的中国而言,大规模的并网发电并不是波浪能研究的最终目的。

  葡萄牙地理能源总司近日发表的新能源报告显示,该国Waveroller波浪能发电机已在去年8月在佩尼什巴莱奥海域正式下水,目前已开始运行发电。

  然而,对波浪能资源“先天不足”的中国而言,大规模的并网发电并不是波浪能研究的最终目的。中国科学院广州能源研究所海洋能实验室研究员游亚戈接受指出,在特殊场合如海岛、岛礁等地,以及为专业设备供电,将是未来我国波浪能发电的主攻方向。

  自上世纪70年代初起,一些国家的科研工作者开始研究如何将波浪能的能量转化为电能。到70年代末期,中国也加入了这项研究的行列。1988年进入中国科学院广州能源研究所工作至今的游亚戈,一直从事着波浪能研究的工作。

  中国波浪能发电先天不足

  据了解,全球波浪能资源最好的区域集中在大洋东部、南北纬度30~60度之间的西风带;其他海域风力较弱且不稳定,波浪资源不如西风带丰富。西风带内的风由西往东吹,途经整个大洋,能造出很长的波浪,所以大洋东侧的波浪能比西侧要好得多。

  纵观全球,处在大西洋东侧的英国、西班牙、挪威、南非,太平洋东侧的美国、加拿大、智利,印度洋东侧的澳大利亚、新西兰等国成为波浪能得天独厚的获益者,而且这些国家的定向风也常年保持稳定。这些区域是波浪能资源最好的地区,所以其发电成本也比较低,它们研究的主攻方向多为大规模并网发电。

  目前全球范围内最具市场前景的波浪能发电装置有英国研发的Oyster、美国的PowerBuoy等。相比之下,我国的波浪能资源则显得“先天不足”。我国沿海的波浪受季风影响而形成,不仅刮风的时间短、强度小,而且海面也非常狭窄。虽然我国从东北到西南沿海海域很长,但由于韩国、日本、琉球群岛、菲律宾等岛屿的一路遮挡,实际上中国海域基本处于内海的位置。

  虽然我国大陆海岸线长达1.8万公里,但波浪能最好的区域只集中在浙江、福建、广东和台湾等地。我国沿海每米波浪能年平均功率为3~7千瓦,而欧洲较好的国家每米高达20~100千瓦。与它们相比,中国的波浪能年平均密度小了不止一个量级。

  但在许多海上特殊供电场合,波浪能是最廉价与最便捷的能源,即使我国波浪能资源再弱也有相应的市场。另一个原因是,科研不能仅限于中国自身的需求,而是要将眼光放之于全球。比如说,风机研发技术全球领先的德国,其国内的风能资源其实也并不十分丰富。如果中国的技术能达到国际领先水平,可以将好产品与设备销往全世界。

  波浪能发电商业化仍有距离

  我国于1979年开展波浪能发电研究以来,积极向英国、日本等国家学习波浪能理论,进行系统研究,并于1986年进入应用阶段。在1984年造出了为航标灯供电的10瓦小样机,目前已成为商业化的波浪能发电装置。这是现在我国在国际波浪能领域影响力最大的产品,日本的航标公司都购买了该产品。

  迄今为止,我国已设计建成十几个各种千瓦级的波浪能发电装置样机。现阶段的样机主要为漂浮在海面上的装置,之前多为固定在海边的样机。未来10年漂浮在海里的装置将是发展主流,岸边装置属于初级研发,最终能走到海中间的装置才是成熟技术。与其他能源相比,尽管波浪能在我国已初步具有商业价值,但距离最终商业化仍有一定距离。

  在游亚戈看来,外界所关注的波浪能何时并网发电,并不是中国波浪能商业化的标志。目前波浪能并网发电的技术并不复杂,但我国能流密度仅为欧洲的1/10,导致现阶段发电成本高达每度5~6元,与风能、太阳能等相比明显缺乏竞争力。尽管波浪能发电技术在进步,但在中国这样能流密度较低的国家,仅依靠提高效率、降低成本是不可能使其发电成本降到电网收购电价之下的。

  高效率和高可靠性对降低发电成本不可或缺。在波浪能丰富的区域,提高可靠性可能比提高效率更重要。但在中国这种波浪能流低的区域,不提高发电效率,只提高可靠性,是无法降低发电成本的。

  我国波浪能发展需要足够的耐心

  从2006年开始,科技部、国家自然科学基金委开始加大对海洋能研发的投入。特别是2010年财政部、国家海洋局联合出台了《海洋可再生能源专项资金管理暂行办法》,针对海洋能领域的投入高达2亿多元,其中相当部分用于波浪能项目。这对我国波浪能技术的发展起到了很好的促进作用。不过,也由此带来了一些问题。

  资金多了,吸引了众多的团队投入波浪能研究,研究人员的数量一下增长了10倍。然而,许多团队只有一些初步想法,缺乏研究基础,而一个项目的执行期只有2年。让一些从来没有研究过波浪能的人在2年内研发出10千瓦的发电装置这就好比让一个婴儿勉强去做少年人才能做到的事情,难度太大。

  在现阶段,游亚戈认为波浪能研究资金已非常充足,关键是要将资金合理地投入到适合的地方他建议将资金分成等级。对于有能力的团队,可给予经费研发波浪能装置;对于还没有能力承担波浪能装置研发的团队,可以获得基础理论研究或某些技术的研发资助。资金的发放一定要与任务相匹配,并且要长期给予支持。

  游亚戈指出,未来5年将是我国波浪能发展的飞跃期,但对波浪能研发要有足够的耐心。因为波浪能转换的力学过程非常复杂,建立数学方程容易,而准确求解还无法真正做到。
 

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