山東華特拓疆領跑海洋波浪能發電
山東華特拓疆領跑海洋波浪能發電
茫茫大海里蘊含著巨大的能量，波浪能就是其中一種。
11月1日，在煙臺砣磯島海域漂浮工作了388天后， 一個高26米、重100噸，貌似煙囪的“大家伙”被正常回收并運回龍口港，它的學名是漂浮式波浪能獨立電力系統。這是山東國投旗下山東華特拓疆智能裝備有限公司劉延俊技術團隊的科研成果，經過多年的耕耘，其波浪能整體發電技術已經達到國際先進水平，而其自主研發的海況自適應海浪發電技術，處于國際領先水平。
為波浪能發電?“就是通過捕能裝置將波浪的能量轉換為機械能，然后通過液壓、氣壓傳動方式轉變成壓力能，最后將壓力能通過液壓馬達、氣動透平驅動發電機發電，實現從壓力能到電能的轉化過程。”劉延俊對記者說，“此次在砣磯島實現了分布式能源的并網發電，驗證該波浪能發電裝備運行效果良好。
波浪能發電前景廣闊
海洋是綠色能源的寶庫，波浪能在廣袤的海洋中無處不在，取之不 盡，用之不完，被認為是最具前途的海洋能源之一。據專家測算，全球有經濟價值的波浪能開采量估計為1—10億千瓦。中國波浪能的理論儲量為7000萬千瓦左右。山東半 島 坐擁全國1/6海岸線，海域面積16萬平方公里，山東擁有多元化的海洋產業應用場景，因此波浪能捕獲利用前景廣闊。
近年來，山東國投公司聚焦綠色低碳高質量發展，大力發展清潔能源。山東國投黨委書記、董事長欒健曾多次強調：“新能源板塊要緊跟國家政策及發展趨勢，加快推動智慧能源、波浪能發電、新型儲能等新興產業與未來產業做大做強。
11月13日，記者走進位于濟南中德產業園的山東華特拓疆智能裝備有限公司，此時劉延俊正在接待好幾波客戶，忙得不亦樂乎。
劉延俊，山東大學二級教授，中國海洋工程咨詢協會(海洋可再生能源分會、深海技術與工程分會、未來海洋聯盟海洋技術分會)常務理事，中國海洋發展研究會深海科學與技術分會常務理事，山東機械工程學會液壓氣動專業委員會副主任委員等，是海洋工程裝備領域的領軍人物。數據顯示，劉延俊主持國家重點研發計劃、山東省重大創新工程項目等國家級、省部級科研課題20余項，發表論文140余篇，出版專著8部、教材12部，獲國家發明專利50余項，獲省部級獎項10余項。
據介紹，公司與高校深度融合技 術團隊，共建了山東大學-華特拓疆海 洋裝備研究院，其中博士學歷人員15 人，高級職稱人員4人，技術實力雄厚。 公司累計申報專利6項，與中國海洋大 學、國家海洋局第一海洋研究所、國家 深海基地管理中心、國家海洋標準計 量中心、中國大洋協會、中國海洋工程咨詢協會等單位建立合作關系，核心技術達到國際先進、國內領先水平。
從英國威爾士西南部的彭布魯克郡到日本沖繩縣的久米島，目前，世界上有少數國家也在研究波浪能發電，最終目標是低于傳統化石能源發電的成本水平。 一些特殊用途的小功率波浪能發電，已在導航燈浮標、海上作業平臺、海洋牧場、燈塔等上獲得推廣應用。在邊遠海島，小型波浪 能發電已可與柴油發電機組發電競爭。劉延俊認為，在中國，波浪能發電如能結合現有海上風電或者光伏發電裝置，實施并網，其商業價值則能更快地釋放出來。
取自大海，用在海上
海洋中貯存著140億億噸的海水，其蘊藏的能源量不可估量。相較于風能和太陽能，波浪能的技術雖然起步晚，但其能量密度高，據測算是風能的4—30倍。同時，它還不會像太陽能一樣，容易受到天氣的影響，因此可以說波浪能有諸多優點。
2003年，全球首座海浪發電試驗場在蘇格蘭奧克尼群島建立，即著名的“海蛇”波浪發電裝置。在它的連接單元中設置兩個液壓缸，它會隨著海浪的上下起伏，從而發生相對運動，推動液壓缸內的活塞做往復運動，以此來驅使發電機發電。緊接著，發出的電力會通過一根海底電纜輸送到岸上，并入電網，最終出售給消費者。
此次在砣磯島測試的發電設備采用的是“振蕩浮子式”設計，原理類似，而效果更強。這是劉延俊技術團隊研發的四種波浪能捕獲設備之一， 工作原理可以歸納為多次能量轉化。
發電全靠浪，風浪越大發電越多。山東半島附近海域具有豐富的波浪能資源，不同海域波浪能大小不同，自西北向東南方向遞減，春夏秋冬強度各不相同。冬季波浪能最大，此次布放的設備運行超過一年，就是為了收集四季海洋波浪能發電數據，
這對將來大規模陣列式布放很有必要。“設備裝機功率110千瓦，在砣磯島海域的試驗數據顯示，平均發電效率達到20%以上。”劉延俊說。
“整個系統我們采用了四錨鏈結構，多增加一個阻尼盤的這種用法，海浪發電是靠著相對運動來工作的，增加阻尼盤后，主浮體的移動量大幅度減小，同時也減少對錨鏈的受力， 這樣一來相對它的相對運動大了，提高了波浪發電效率。”劉延俊介紹，“振蕩浮子式波浪能發電設備如今已經更新到第三代，前兩代產品發電效率為18%,通過優化設計，第三代產品超過20%。”
此外，捕獲波浪能要對付海洋附著物的侵擾，設備要足夠堅固，才能在狂風巨浪中生存下來。而為了破解波浪的不穩定性，技術團隊特別研發出一種蓄能器。“里面有氣囊，氣囊壓縮等于能量儲存，氣囊回彈等于能量釋放。”劉延俊說，“削峰填谷的作用就是當大浪多的時候多吸收一點，小浪多的時候把吸收的放出來，這樣一來，發電曲線就趨于平穩了。”作為施工方，山東五盛海洋工程公司總經理楊里勇告訴記者，“一年多來經歷兩 次12級風浪，裝備經受住了檢驗，達到了預期的效果。”
探訪海洋能發電的“黑科技”
海洋能發電的魅力在于“就地取能，海能海用”。在山東華特拓疆的視線里，有利用波浪運動的波浪發電、 利用潮漲潮落來推動渦輪機等的潮汐發電、利用海面附近和海中的水溫差來產生蒸汽的海洋溫差發電、利用海流來推動 渦輪機的海流發電等的設備正在 推進。
走在山東華特拓疆巨大的生產車間里，記者邊走邊看，劉延俊在一旁介紹，近幾年，山東華特拓疆先后取得多項科研成果，如海洋溫差能發電系統實驗測試平臺研發，基于錨泊浮臺的波浪能和潮流能互補儀器設備供電系統，可長效自主運維的智能深遠海養殖平臺與漁業資源開發技術合作中的波浪能供電模塊研發，深遠海網箱養殖支撐平臺設計及關鍵技術研究，應用于河流水動力發電、用于臨時應急舟橋供電。在適于中國海域的漂浮內轉子式波浪能發電裝備項目中，山東華特拓疆承擔適應復雜海況的高效穩定波浪能發電與集成應用技術研究等。
“以海洋新能源為基礎，以新能源綜合利用為主業，山東華特拓疆完美契合國家‘經略海洋’及‘雙碳’戰 略，為‘海洋經濟'與‘海洋國防’事業 開疆拓土。”劉延俊一邊走，一邊向記者解釋“拓疆”的含義。發揮海洋優勢，普及海洋能源發電，降低對化石燃料的依賴程度。如今，日漸成熟的波浪能發電已發展成為一條新的賽道，而山東華特拓疆無疑是這場比賽的領跑者。
責 任 編 輯 狄 凱
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