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河底发电站:利用潮汐能开辟新方式

文章来源:第一财经周刊 | 发布日期:2012-11-02 | 作者:未知 | 点击次数:

绿色能源公司在纽约东河河底建造的涡轮机机组为利用潮汐能开辟了新的方式,这家公司希望未来能够为纽约提供25%的日常用电。

文|CBN记者 娄晓晶

也许在不久的将来,美国纽约的能源将有一部分来自其市区附近的河流。

今年9月,美国绿色能源公司(Verdant Power)在罗斯福岛(Roosevelt Island)与皇后区(Queens)之间的纽约东河(East River)河底完成了为期10天的潮汐涡轮机发电测试,以检测涡轮机设备是否可以承受水流的强烈冲击和适应流速的变化。除了潮汐涡轮机的强度,这次测试还包括了以较大规模阵列排布涡轮机的发电效果。

EPRI(the Electric Power Research Institute)电力研究机构海洋能项目的负责人罗杰(Roger Ailshie)说,“这是第一个如此大规模使用涡轮机的海洋动力发电项目,并且它靠近人类居住区,要求更严格的环境监控。”

绿色能源公司在东河河底安装了30台潮汐涡轮机。平均每台潮汐涡轮机可以提供约35千瓦的发电能力,这相当于一个风力发电机,可供一百个家庭的日常用电。这些潮汐涡轮机的外形类似夏天所使用的手持电扇,由牢牢固定在河床上的支撑杆和三片涡轮叶片组成。

虽然在本次实验中,涡轮机在东河的河水里浸泡了10天,但是叶片没有发现明显的磨损和损坏迹象。这家公司的联合创始人兼CMO泰勒表示,公司仍然在继续委托其他制造商制造更坚固耐用的分层玻璃纤维或塑料(9965,165.00,1.68%)叶片。

潮汐能在地球上多种多样的能源里并不是一种总量十分巨大的能源,但却有着独特的开发优势。以美国为例,美国每年消耗的电力达4万亿千瓦时,而海上风力发电有望提供1万亿千瓦时,潮汐能则可提供2600亿千瓦时,这相当于目前美国所有水电站的产能。最重要的是潮汐能的开发和使用靠近陆地,因此,相对于开发远离陆地的海上风能和波浪能项目,潮汐能发电成本要低廉一些。

根据绿色能源公司与美国国家可再生能源实验室、明尼苏达大学等机构共同开发的“自由流”系统,无需建造堤坝或其他土木建筑主动控制潮汐,只需要凭借水流和潮汐的自由转动,驱动一个涡轮上的增速器,然后驱动通过电网连接的发电机,即可以提供稳定的电力供应。[NextPage]

绿色能源公司的技术总监迪安·柯润(Dean Corren)表示,东河河底是个“完美的试验场”,水流流速达到每秒2米,足可以使潮汐涡轮机的叶片缓慢地旋转。这项“自由流”系统技术比起其他获取潮汐能的方法,比如都需要建立堤坝的潮汐堰坝和动态潮汐能技术,其成本和生态影响都更低。

这次测验属于“罗斯福岛潮汐能源”项目(Roosevelt Island Tidal Energy,简称RITE)的第三阶段,也可以说是正式投入商业批量生产的阶段。“RITE项目开始于2002年,在2002年到2006年完成了初级阶段的论证阶段。从2006年到2009年,在东河部署了6座全尺寸水下涡轮机,向纽约市的商业机构供电,从而完成了第二阶段的实证,如今,RITE进入了兆瓦级规模制造阶段。

绿色能源公司在今年1月拿到了由美国联邦能源管理委员会(Federal Energy Regulatory Commission,简称FERC)颁发的商业发电许可证,这是美国对潮汐发电的第一次商业授权。根据授权,绿色能源公司可计划开发一个1兆瓦的试点项目,最多由30台商业类潮汐涡轮机组成,试用许可的期限是10年。该计划的目标是从2013年开始,逐渐增加潮汐能发电的比例,直到占纽约市电力供应的25%。

绿色能源公司由三位联合创始人共同成立于2000年,总部位于纽约。但是,自1998年公司尚未诞生之时,三位创始人就已经着手建立、测试和部署四种不同类型的海洋能源系统的原型。RITE项目是绿色能源公司的第一个项目。在2007年,绿色能源还发起了”安大略康沃尔河流能源“项目(Cornwall Ontario River Energy,简称CORE),希望借助同样的”自由流“系统,利用圣劳伦斯河的水流和潮汐创造电力。此外,绿色能源还有一系列正在筹划的项目,比如组织一个潜在消费者的联盟,或在英国、南美、中国和印度寻找可行的水体和新的合作机会。

绿色能源公司的发展得益于20世纪遭遇两次能源危机以来,美国政府采用的一系列绿色能源政策,其中包括提供研发经费、示范补贴、减免税款、贷款等方式激励发电企业利用风能、太阳能、地热等设备生产绿色电力。[NextPage]

美国能源部近期还提供了5000万美元,专门用以支持潮汐能发电示范项目,比如对绿色能源公司RITE项目中新复合材料涡轮机叶片的设计和测试的部分资金支持。自2002年起,绿色能源也获得了一系列NYSERDA奖项(纽约州能源研究与发展奖New York State Energy Research and Development Authority)。NYSERDA奖项提供了约25%的RITE项目资金需求。此外,绿色电力公司也已从投资者那里筹集了约3300万美元,并将自己的技术出售,用于世界各地的河流以及海洋发电。

潮汐能此前一直并没有得到美国人的重视,在潮汐发电领域,全球最发达的潮汐能发电厂一直位于苏格兰海岸附近。

2008年,英国在北爱尔兰斯特兰福德湾入海口安装了世界首台潮汐能发电机SeaGen,它有两个潮汐能涡轮机,可为当地提供1.2兆瓦的电力。虽然这台发电机提供的电能总量不大,但是英国的海岸线绵长,能够提供足够多的地点来安装涡轮机。

英国首席大臣亚历克斯·萨尔门德(Alex Salmond)在今年9月表示,经过一系列的测试和投资,英国的潮汐能即将开启大规模商业应用。正在苏格兰近海测试的潮汐能发电装置预计将于2015年正式投产,装机容量可达数十万千瓦。而在全国范围内,潮汐能有望满足英国20%的能源需求,使英国成为”海洋能源中的沙特“。

不仅如此,加拿大、亚洲政府和私人企业在支持潮汐能研究方面都比美国超前,不过值得庆幸的是,现在似乎也还不太晚。

今年10月,美国首个商业潮汐能发电项目已完成初步安装。海洋可再生能源发电公司(ORPC)的”缅因州潮汐能项目“将成为美国首个连接国家电网[微博]的海洋项目,该项目同样是无需坝体的潮汐能发电机组。它的第一阶段已顺利完工,将从10月份开始向美国电网输送电力。

但是就目前来说,绿色能源公司还需要逐步改进RITE项目。[NextPage]

潮汐涡轮机在一次性原型阶段的建设和投入都非常大。在这个阶段,每千瓦发电能力的成本大概在4800美元到到5000美元之间左右。而实现商业化之后,价格有望回落到每千瓦2400美元。

根据绿色能源公司的公开资料预测,RITE项目(5兆瓦规模)的经营成本将在0.07美元到0.09美元/千瓦时左右浮动。

正是由于前期投入巨大,工期较长,且在选址上极为苛刻,潮汐发电尚未成为主流的电力来源。加之与常规电站相比电价较为昂贵,目前在全世界建成投产的商业用潮汐电站并不多。所以,RITE是否能实现安全、稳定的发电,并进一步能实现较为廉价的商业化,让技术成为商品,是目前最为紧迫的问题。(本文根据网络公开资料编译)

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