【中國科學報】他們用“浪出來”的能源打造遠海糧倉(2023.5.8)
文章來源:中國科學報 沈春蕾 朱漢斌 | 發(fā)布時間:2023-05-08 | 【打印】 【關閉】
▲我國首個半潛式波浪能養(yǎng)殖旅游平臺“澎湖號”。
▲漁民滿載而歸。 廣州能源所供圖
■本報記者 沈春蕾 朱漢斌
凌晨,廣東省珠海市萬山海域,一艘造型獨特的大船從海面緩緩上升10余米后,一個巨大的網(wǎng)箱隨之露出海面。
“收魚了!收魚了!”伴隨著此起彼伏的吆喝聲,一尾尾肥壯的石斑魚、金鯧魚在網(wǎng)箱里跳躍,漁民們一網(wǎng)接一網(wǎng)地將魚稱重裝船,就等著賣個好價錢。
矗立在海面上的大船宛如一座“海上堡壘”,它的名字叫“澎湖號”,由中國科學院廣州能源研究所(以下簡稱廣州能源所)主持研發(fā)。
“‘澎湖號’是我國首個半潛式波浪能養(yǎng)殖旅游平臺?!睆V州能源所海洋能研究室研究員盛松偉近日在接受《中國科學報》采訪時介紹,“未來,我們將依托具有自主知識產(chǎn)權的鷹式波浪能發(fā)電技術,努力突破海上可移動多能互補平臺大型化、規(guī)?;瘧孟盗须y題,服務遠海島礁和海上開發(fā)活動綠色可持續(xù)發(fā)展?!?/p>
波浪能發(fā)電
“發(fā)電了!發(fā)電了!”2012年12月28日11時,“鷹式一號”波浪能發(fā)電裝置的發(fā)電指示燈再次亮起的那一刻,所有在風浪中奮戰(zhàn)的廣州能源所科研人員抑制不住內(nèi)心的激動,興奮地高呼。
然而就在不久前,他們剛經(jīng)歷了驚魂一刻。
當天6時,廣州能源所科研人員將“鷹式一號”從調(diào)試地點拖往投放點的過程中,拖拽裝置的纜繩在波浪的劇烈作用下突然斷裂,裝置瞬間失去牽引,在海面上任意漂流。
“當時,海上風力達7級,幸虧我們反應及時,將預先掛好的備用系泊錨鏈收緊,‘鷹式一號’才沒有被大海卷走?!笔⑺蓚セ貞浀?,“鷹式一號”到達投放點后,按設定程序拋錨、下潛、調(diào)浮態(tài)、調(diào)負載,最終在波浪的推動下成功發(fā)電。
廣州能源所研制的“鷹式一號”是一種新型海洋波浪能發(fā)電裝置,可將波浪能轉(zhuǎn)換為電能。談及為什么叫“鷹式”,盛松偉解釋:“波浪能吸波浮體的弧度,看起來特別像鷹嘴,所以稱為鷹式裝置。”
早在1979年,廣州能源所就開始進行波浪能轉(zhuǎn)換研究,40多年來傾注了5代科研人員的心血和汗水。其間,波浪能轉(zhuǎn)換研究經(jīng)歷了從近岸到近海再到遠海的過程,波浪能發(fā)電裝置也完成了從岸式到漂浮式,再到為偏遠海島并網(wǎng)供電的升級。
2002年,盛松偉來到廣州能源所工作,正式開啟了波浪能研究?!安ɡ四苁且环N不穩(wěn)定的能源,轉(zhuǎn)換為電能非常困難?!?/p>
盛松偉告訴《中國科學報》:“當年剛好趕上岸式波浪能發(fā)電裝置向漂浮式波浪能發(fā)電裝置迭代的時期,我們希望從國外引進一臺波浪能發(fā)電裝置,卻遭遇技術封鎖。最困難的2006年團隊只剩3個人?!?/p>
盡管如此,海洋能團隊還是堅持了下來,成功研制出鷹式波浪能發(fā)電平臺,突破了波浪能裝置無法穩(wěn)定發(fā)電的瓶頸。2020年6月,我國首臺500KW鷹式波浪能發(fā)電裝置“舟山號”正式交付。目前,全球單臺裝機功率最大的1MW波浪能發(fā)電裝置即將建成。
打造“藍色糧倉”
2016年,一家漁業(yè)企業(yè)準備在珠海某荒島建漁業(yè)基地。因島上缺水缺電,該企業(yè)找到盛松偉團隊,希望他們把波浪能發(fā)電裝置拉到基地,保障供水供電。
盛松偉從中發(fā)現(xiàn),海上養(yǎng)殖要從近海走向遠海,裝備必須解決以下3個關鍵問題:一是在風浪大的外海海域,抗風浪能力差;二是能源供給匱乏,無法為漁業(yè)機械化設施提供電力;三是缺乏搭載人員、設施和物資的穩(wěn)定平臺。
2019年7月,盛松偉團隊將歷時3年成功研發(fā)的“半潛式波浪能發(fā)電系統(tǒng)”安裝在“澎湖號”上,后者正式下海投入養(yǎng)殖。
“澎湖號”長66米、寬28米、高16米,工作吃水12米,采用鋼結構加軟體網(wǎng)結合形成養(yǎng)殖水體,可提供1.5萬立方米養(yǎng)殖水體;搭載可再生能源裝機120KW,其中波浪能裝機60KW、太陽能裝機60KW,能源自給自足,全部來源于海上可再生能源。
盛松偉告訴《中國科學報》:“我們利用剛性主體框架與模塊化柔性網(wǎng)衣安全連接技術,解決了傳統(tǒng)海水養(yǎng)殖網(wǎng)衣難定型、易磨損的難題,有效提升了海水養(yǎng)殖的水體利用效率,減少了因網(wǎng)衣摩擦對養(yǎng)殖魚類造成的損失。”
“在清潔開闊的海洋環(huán)境中養(yǎng)出的魚口感好、品質(zhì)接近野生,能在市場上賣個好價錢?!比涨?,在“澎湖號”收魚的漁民說,去年“澎湖號”養(yǎng)殖的金虎斑全部售往香港并得到客戶認可,今年收成可期。
“‘澎湖號’不僅包含各種現(xiàn)代化設備,還擁有生活空間和倉儲空間,實現(xiàn)了人們在海上體驗垂釣的愿望,促進了休閑漁業(yè)發(fā)展?!笔⑺蓚ハMㄟ^團隊的努力,開發(fā)新型波浪能與海洋漁業(yè)結合的養(yǎng)殖技術與裝備,使海水養(yǎng)殖由港灣和近海走向開闊海域,打造“藍色糧倉”。
與風浪正面“較量”
“我們每年有一半時間出差,不是在海上,就是在去海上的途中?!笔⑺蓚バχf,“遠海島礁的波浪能豐富,但也給科研人員的工作帶來了危險?!?/p>
2020年一次遠海試驗,盛松偉一行4人剛把裝置投放到海上,就來了臺風。調(diào)整完裝置后已經(jīng)是凌晨2時,他們直接被困在了裝置上。“考慮到早上風浪可能更大,我們找來一艘漁船,每人身穿兩件救生衣,從實驗裝置的側(cè)面跳上漁船,才得以安全回來?!?/p>
這樣與風浪的正面“較量”,盛松偉在過去20年里遇到過五六次。“我們的工作就是跟風浪打交道,風浪越大的地方波浪能越豐富?!笔⑺蓚バχf。
海上天氣變幻莫測,如何在惡劣環(huán)境中保障發(fā)電平臺的安全?為此,盛松偉團隊研發(fā)了“恒張力錨泊系統(tǒng)”,先后獲得中國、美國、日本等國的發(fā)明專利授權。該技術大幅提高了發(fā)電平臺抗擊臺風的能力,可實現(xiàn)平臺長期駐海運行。
據(jù)悉,“澎湖號”已經(jīng)無故障連續(xù)運行近4年,經(jīng)歷多個風暴及一次14級臺風正面襲擊,裝置在風暴中錨泊牢固、姿態(tài)平穩(wěn)、監(jiān)控正常,無網(wǎng)箱內(nèi)魚群死亡現(xiàn)象發(fā)生。
這一切離不開科研人員的實踐摸索?!翱茖W家思維與工程師思維不同,需要兩方面同時兼顧、二者有效結合才能實現(xiàn)由方法到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型?!笔⑺蓚ジ袊@道,“科研院所初步實現(xiàn)了從0到1,但如何實現(xiàn)從1到10000,讓技術真正服務經(jīng)濟發(fā)展,還需要很多探索?!?/p>
談及未來,盛松偉表示,很多先進技術需要探索,如孤立平臺的全直流電力系統(tǒng),深遠海養(yǎng)殖與大型風電、波浪能一體化研究等。目前,盛松偉團隊已提前開展相關技術布局,希望通過持續(xù)研究,進一步提高平臺的先進性、可靠性和經(jīng)濟性。
版權所有 © 中國科學院廣州能源研究所 備案號:粵ICP備11089167號-2
地址: 廣州市天河區(qū)能源路2號 電話:020-87057639(辦公室) 87057637(科技處)
傳真:020-87057677 E-mail:web@ms.giec.ac.cn