在海上建造的中国“巨大充电宝”,有什么战略意义?

04-19 11:02

2023年,我国自主研发了“南鲲号”漂浮式波浪能发电装置,并投入试运行。


它是中国第一台,也是世界上第一台兆瓦级浮动波浪能发电装置。


波浪能发电装置叫什么?


这个“巨型充电宝”的战略意义是什么?


01 突破


大家都知道,在节能降耗的背景下,全世界都在大力发展新能源。


目前典型的代表是水力发电、风能发电、太阳能发电。


事实上,还有一种方法,那就是海洋能量。


海洋占地球表面积的71%,富含能量,如潮汐能、波浪能、海洋温差能、海水盐差能等。


刚试运行的“南鲲号”,就是通过“波浪能”来发电。


从字面上看,波能并不难理解,它是通过海浪发电的。


波能发电装置有很多种,原理基本一致,就是先用波能捕捉装置吸收波能,然后通过传动装置将波能转化为稳定输出的机械能,最后用发电装置将机械能转化为电能。



波浪能够发电


经过专家粗略计算,1平方千米的海面可以产生20万千瓦的能量,从而计算出全球波浪能量储量约为25亿千瓦。


我国近海水域波浪能储量约为1.5亿千瓦,其中可直接综合利用的储量达到2300-3500万千瓦。


海中无风三尺浪,风浪汹涌,波浪能基本属于“取之不尽”。


日本早在20世纪40年代就开始研究波浪能发电。


20世纪80年代,中国开始研究,目前是世界上主要的“波浪能”研发国家之一。



我们国家的波浪可以公开,专利申请量状况


广州能源研究所于2000年在广东汕尾开发建设了首个100KW岸式震荡水流电站,完成并网发电。


现在看来,波浪能发电已经从理论转变为现实,但是要投入使用,产生实际效果,还要突破两个难点。


那也是“南鲲号”的突破。


第一个突破,是效率。


虽然大海上的波浪持续了很长时间,但它并不稳定。


另外,通过三级热传递,波浪可以转化为电能,能量损失较高。


同样因为这个原因,以前的波浪能发电装置,容量只有几百千瓦。


为提高效率,扩大容量,“南鲲号”首先在外观上进行了创新,“三边形”的设计可以尽可能地“接收”海浪。


第二,“南鲲号”选择自适应波浪发电技术,对波浪大小进行自动调节。


最后,我国自主研发的转换系统,将波浪能的整体转换效率提高到22%。



“南鲲号”


平面面积超过3500平方米,重量超过4000吨,满负荷运转,每天发电24000度,能满足每天3500户家庭的用电需求。



第二个突破点,是可靠的。


设备位于海洋中,既要抵御台风的狂奔,又要防止海水的腐蚀。


南鲲号能自动向内注水,增加设备重量使其下沉,从而抵抗16级超级台风。


针对高温、高湿、高盐雾对海洋环境的挑战,“南鲲号”也进行了特殊设计。


高效率、高可靠性,大大提高了“南鲲号”的实用性。


02 算账


技术问题已经解决,波浪能发电仍然面临成本问题。


目前,波浪能的发电成本远高于常规火力发电。



2020年国内各种发电方式的成本比较


另外,“南鲲号”虽然没有公布具体费用,但想来也不便宜。


综合性成本问题,已成为波浪能发电普及和大规模应用的最大障碍。


开发波浪能发电装置,还有必要吗?


当然可以。


第一,波浪能发电是全球的大趋势。


据国际可再生能源机构统计,目前全球正在准备的潮汐能和波浪能项目达到3吉瓦,即3000兆瓦,是这个“南鲲”单个规模的几千倍。



全球潮汐能和波浪能项目


Astute分析咨询公司 根据Analytica的最新报告,2022年全球波浪和潮汐能市场收入为4.7781亿美元,预计到2031年收入将超过100亿美元,复合年增长率为43%。



中国共生产了600多台“波浪能”发电设备,在中国近海水域部署了600多台发电设备,并出口到日本等国。


这个行业趋势和朝阳产业,中国不应缺阵。


第二,降低成本是有路径可循的。


虽然目前波浪能发电的成本较高,但随着技术的迭代和规模的扩大,成本将进一步降低。


第三,支持海洋产业体系。


电力是现代工业的基础。


海洋产业体系,如波浪能发电装置、海水淡化和水处理、海上制氢、深海养殖等,都有很强的支撑。


就海上养殖而言,要想从近海走向深海,没有电是不行的。


一座“海上堡垒”矗立在距离广东桂山岛20分钟快艇行程的海上。



“澎湖号”


这艘名为“澎湖号”的大船,长60米,宽28米,高16米,是我国第一个半潜式波浪能养殖旅游平台。


该平台不仅可以实现智能养鱼,还可以配备20人居住空间,配备海水淡化、污水处理、热水器、空调、冷柜等生活设备。


完善的供电系统是实现这一功能的关键。


“澎湖号”配备可再生资源120KW,其中波浪能装60KW,太阳能装60KW,能源自给自足,支撑发电、养殖、旅游、通信等功能。


通过电力,海洋产业系统可以有效地运行。


03 南海


在这些方面,成本是一个相对概念。


对远离大陆的岛屿或深海设备而言,处理“有无”问题比“贵贱”问题更为重要。


经过35年的坚持,我国将永暑岛吹填2.8平方公里。


这里有雷达站、灯塔、海岸防御炮台、机场、港口、卫星通讯站、医院、学校、商店等设施。



永暑岛


但是要知道,永暑岛毕竟孤立于中国南海,距离海南岛超过1000公里。


因此,整个岛屿的电力供应和生活补充都非常困难。


就电力供应而言,虽然永暑岛也建设了风力发电和太阳能发电设施,但供电能力只能维持日常水平,经常出现紧张情况。


现在,拥有“南鲲号”发电装置,只有一台发电装置,就足以满足至少3500个家庭的日常用电需求。


电力充足,海水淡化、岛上种植、海洋渔业等产业得到保障,永暑岛自给自足的生态模式,也可逐步建立。


中国南海永暑岛这个“定海神针”,将会更加稳定。


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