成果名称: 可移动波浪能发电平台
完成单位: 中国科学院广州能源研究所
主要人员: 盛松伟,游亚戈,王坤林,张亚群,吝红军,王振鹏,黄硕,王文胜,叶寅,姜家强,张运秋,彭雯,黄圳鑫,乐婉贞
介绍:

    一、课题来源与背景 课题源于:(1)海洋可再生能源专项资金项目“10KW水母式波浪能发电装置研究与试验”(编号:GHME2011BL06,经费:350万,项目负责人:盛松伟);(2)海洋可再生能源专项资金项目“100kW鹰式波浪能发电装置工程样机研建”(编号:GHME2013ZB01,经费:1900万,技术总负责:盛松伟);(3)中国科学院战略性先导(A类)专项 “南海环境可持续发展”项目课题二“海上可移动能源平台”(编号:XDA13000000,经费:3200万,课题负责人:盛松伟)。 课题中所涉及的鹰式波浪能发电技术是由中国科学院广州能源研究所自主研发的,获中、美、英、澳四国发明专利,国际第三方(法国船级社)认证;课题建成了10kW概念样机“鹰式一号”、100kW工程样机“万山号”、260kW海上可移动能源平台“先导一号”,整机转换效率超过20%,最高达37.7%;突破了我国海上漂浮式波浪能装置无法长期稳定发电的系列难题,完成了鹰式波浪能技术由试验样机向工程样机的成功转变,形成了首台海上波-光-储-海水淡化系统,实现了投放南海岛礁,使我国成为全球首个在远海布放波浪能装置并成功并网送电的国家。

    二、技术原理及性能指标 海上可移动能源平台的波浪能能量转换过程如下:在波浪的往复作用下,鹰式吸波浮体绕铰链往复旋转运动,推动液压缸往复运动,将波浪能转换为液压能;液压能驱动液压马达推动发电机发电,即将液压能转换为电能。 性能指标及完成情况: 考核指标 实现情况 平台起始发电波高0.5m 装置在0.5米微小波高下间歇发电,4米高大浪工况下安全发电。 液压转换效率≧80% 实测液压系统转换效率达82.3%。 海试时间≧6月 完成 设计寿命≧15年 安装海洋船舶标准设计,装置设计使用寿命大于15年。 可躲避14级台风 完成 迎波宽度不低于20米,可安装太阳能板面积不低于400平方米。 完成 设计工作波高范围0.5-3.5m,极限工作波高4m,1.5-3米波高范围内整机转换效率≧15%。 在周期4-6.5秒,波高0.6-2.5米的浪况下,整机转换效率保持在20%以上,最高达到37.7%。 开发1台可日产淡水10吨的波浪能直驱海水淡化样机。

 三、技术的创造性及先进性: 国际专利检索报告指出鹰式波浪能发电技术具有新颖性、创造性和工业实用性。鹰式海上可移动能源平台设计获全球首个法国船级社认证,实现全球首次在远海拖航和运行由保险公司承保。该项成果确立了我国波浪能发电技术与装备在国际上的领先地位。其创造性和先进性具体体现在以下几个方面: (1)首创基于波浪能平台的海上浮式多能互补系统 (2)基于理论解的波浪能俘获机构外形尺寸优化机理 (3)首创适合南海岛礁地形的波浪能装置抗台风锚泊技术 (4)蓄能型液压发电系统系统设计 (5)首创可实现无人值守运行的液压自治控制技术 (6)波浪能装置液压发电系统“电流源”特性 (7)采用直流电压模式双向逆变器实现多发电机组并网技术 (8)建成先进的数据采集、传输和监控系统 。

    四、技术的成熟程度,适用范围和安全性; 2017年海上可移动能源平台已经实现为海岛居民供电,2018年该平台实现大功率并网供电,电力质量通过电网的考核要求,电能供应占整个电网供电量的8%。在海上可移动能源平台近一年的深远海试验期间,该平台经历了多个超强台风,并在台风中安全稳定发电。海上可移动能源平台技术通过法国船级社认证,并获得多个国外专利。总之,本课题所涉及的技术是属于成熟度比较高的一种波浪能转换技术,具有较高的安全性。 可移动波浪能平台中研发的技术适用范围:(1)十千瓦级海洋波浪能发电设备,可解决解决海上测量设备与仪器的供电问题,稳定的电力供应将会开启海洋测量事业的快速发展之门。(2)百千瓦级波浪能发电装备具备为海岛和海上生产活动供电及淡水的基本能力。(3)在船舶航行路线上,多点分布波浪能发电装备,形成海上能源与淡水供应链或网,为过往船供电、供水,功能相当于陆上加油站,可强力支撑远海船只长期在海上作业。

     五、应用情况及存在的问题; (1)支持海洋能装备扩大应用领域 目前海洋能发电装备产业化发展的主要困境是成本高,如果仅仅依发电量和发电成本作为考核指标,与其他陆地能种相比竞争力较弱。 (2)出台海洋能产业发展政策,推动海洋能标杆电价的出台 波浪能发电在产业推广初级阶段亟需国家与地方出台相应激励配套政策,完善政府立项审批、项目执行管理等产业化推广服务体系,降低社会企业参与门槛,推动海洋能技术成果转化和产业化发展。

    六、历年获奖情况; 获2015年海洋科学技术奖二等奖

批准登记号:
登记日期: 2019-07-18
研究起止时间: 2011-08-01至2019-05-31
所属行业: 电力、热力、燃气及水生产和供应业
所属高新技术类别: 新能源与节能
评价单位名称: 中国海洋工程咨询协会
评价日期: 2019-06-23