耕耘“蓝色沃土” 收获“绿色动力”

中国自主开发生产了装机容量为3.4兆瓦的“林动大型模块化海洋潮汐发电机组”

新华社记者余旭

中国鹰波发电装置“万山”交付仪式现场

新华社

"八月伴随着巨浪的咆哮而来，最高的十英尺触到了山."唐代诗人刘禹锡笔下的浙江钱塘江，犹如一群生命力极强的野兽，从茫茫人海中发出巨大的吼声，然后奔回山中。一代又一代生活和繁衍在海边的中国人体验了大海的力量和壮丽，以及钱塘江潮起潮落之间的巨浪所带来的精神冲击。

随着对海洋认识的加深，中国人民越来越深刻地认识到，海洋不仅是一个天然的“大粮仓”，为人类提供了丰富的鱼类资源等。，也是丰富矿产资源的宝库，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年来的不懈奋斗，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

潮汐能是指由月球和太阳在地球上产生的潮汐力引起的海水周期性波动所储存的势能。其主要利用方式是发电。其原理类似于水力发电，即建造潮汐坝，利用潮汐波动形成的水位差推动涡轮机驱动发电机发电。国家海洋局第一海洋研究所研究员刘为民指出，由于积累的海水流量大，水平面的落差小且断断续续，潮汐发电对水轮发电机的结构和性能要求很高。至于开发利用潮汐能的具体方式，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，如潮汐泻湖和动力潮汐能。几十年前，传统的拦水坝潮汐能技术已经商业化。目前，世界上运行的拦坝潮汐电站主要采用单一水库模式。例如，建于1966年的法国朗斯电站采用单一水库双向运行模式，即水库是由拦水坝形成的，可在涨潮或退潮时发电，在正常潮汐时不发电。加拿大安纳波利斯电站建于1984年，使用单一水库和单向运行。它只有一个水库，只有在退潮时才发电。

中国在传统拦坝潮汐能技术和新型潮汐能技术方面都取得了突出成就。对于前者，刘为民表示，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，单机容量增加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。它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。

关于万千瓦潮汐电站的研究，刘为民表示，从2009年到2015年，中国对万千瓦潮汐电站进行了一系列预可行性研究，包括浙江省三门湾的尖跳港潮汐电站(21兆瓦)(1兆瓦= 1000兆瓦)，浙江省温州的欧菲潮汐电站(451兆瓦)，山东省威海的乳山口潮汐电站(40兆瓦)。计算出的平均出厂电价相当于国际潮汐电站的电价。

关于新型潮汐能技术的研究，刘为民表示，中国科学家主要开展了利用海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内外潮汐波的相位差发电，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“T”型大坝，以干扰沿大陆架海岸平行传播的潮汐波，从而在大坝两侧造成潮汐相位差，并产生水位差，以驱动大坝中的双向涡轮发电。完成了数学模型分析方法、适用模型单元水力特性研究和福建东山岛等潜在开发利用站的初步选择等工作。这些为潮汐能的大规模开发奠定了技术基础。

潮流能发电技术的应用已经进入兆瓦时代。

1978年3月17日，也就是第一次全国科学大会召开的前一天，中国迎来了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小渡船锚泊在西堠门海峡潮水最急的地方，将涡轮机沉入大海，并固定在渡船的两侧。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，船上和岸上的人们立即欢呼起来。何石军终于实现了他20年来的夙愿:用潮流产生的能量点亮他的生活。因此，他被誉为“中国第一个利用潮汐发电的人”。

潮流能和潮汐能是相互伴随的。它们都是月球和太阳作用于海水的潮汐力的结果。不同之处在于，潮流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。潮汐能是由潮汐力引起的海水周期性波动所储存的势能。潮流能的发电原理与风力发电相似，即水流的动能转化为机械能，机械能再转化为电能。世界上第一个商业并网发电系统是北爱尔兰的“西电”，装机容量为1.2兆瓦。

贺潮流发电的成功，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，潮流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浮动潮流实验装置“万向一号”。大约3年后，它发射了潜艇固定垂直轴潮流实验电站“万向二号”。2011年，学校设计安装的潮汐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不同风格的潮流发电水轮机。

2016年1月初，3.4兆瓦“铲运机林动模块化大型海洋潮汐发电机”装配平台位于浙江省舟山市下海。它是中国第一台自主开发的世界上装机容量最大的潮汐发电机，包括15大系统，包括装配平台系统、双向调节涡轮系统和传动系统、增量传动系统和发电机系统，拥有50多项核心专利。7月27日，中国潮汐能发电进入“兆瓦时代”，浮吊船将两个24米高、230吨重的发电模块准确吊至海上组装平台，引领世界潮汐能开发利用。

鹰波发电赶上国际水平

海浪能是一种由风能转化而来的能量。风吹过海洋，通过海-气相互作用将能量传递给海水，形成波浪，波浪将能量存储为势能(水团偏离海平面的势能)和动能(水体运动)。据统计，地球上海海洋波浪能的理论值大大超过世界目前的总发电量，世界可供开发的波浪能约为30亿千瓦。中国沿海波浪能资源十分丰富，但分布不均。*省拥有数量最多的波浪能资源，约429万千瓦，占全国总量的1/3，其次是浙江、广东、福建和山东沿海，总量约706万千瓦，占全国总量的55%。

波浪能发电装置通常由三大系统组成，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。根据不同的能量捕获系统，波浪发电技术可分为点吸收式、截止式、消耗式等。根据二次能量转换系统的不同，可分为气动型、液压型、液压型、直接驱动型等。

在国家自然科学基金、科技部和中国科学院相关科技计划和专项基金的支持下，自2010年海洋能源专项基金成立以来，十几所科研院所和大学开展了振荡浮子式、摆式和筏式等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、中国船舶工业717研究所和大连理工大学。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，中国目前开发的波浪能装置约有40个，装机容量从10瓦到300千瓦不等。鹰波发电装置“万山”就是其中的杰出代表。该装置由中国科学院广州能源研究所开发，根据中国海洋能源资源的特点设计制造。早期的装机容量是120千瓦，后来扩大到200千瓦。该装置长36米，宽24米，高16米。它可以像船一样在海上漂浮，也可以下降到一定深度，成为波浪发电设备。

2015年7月，“万山”顺利竣工移交。四个月后，“万山”号在珠海市万山岛海域下水。试航期间，主体浮态正常，吸波浮体姿态稳定，反应迅速，能量转换系统投入运行，在波高小于0.5m的波浪条件下，经常储能发电..

特别值得一提的是，“万山”在试航期间成功抵御热带气旋袭击，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。