蘇格蘭潮汐能發(fā)展概況

蘇格蘭可再生綠色能源行業(yè)協(xié)會(huì)最新統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示：為使海洋發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)運(yùn)行，蘇格蘭首個(gè)“海洋能源島”將面臨支付巨額費(fèi)用。Ofgem(英國(guó)政府在電力天然氣市場(chǎng)監(jiān)管機(jī)構(gòu))為電力系統(tǒng)收費(fèi)制度改革所做的獨(dú)立審查報(bào)告顯示，在彭特蘭弗斯和奧克尼水域投入的資金額在持續(xù)攀升。

雖然審查促使陸上發(fā)電廠對(duì)相關(guān)事項(xiàng)做了改進(jìn)，但對(duì)島嶼上項(xiàng)目的投資呈火箭式增長(zhǎng)，嚴(yán)重地威脅著處于早期階段的波浪能和潮汐能項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性。

奧克尼水域的收費(fèi)水平顯著地增加了波浪能和潮汐能項(xiàng)目的成本，這樣只能抑制在海洋能源部門(mén)的投資。應(yīng)該記住，島嶼是某些最好的天然資源的所在地。如果要應(yīng)對(duì)重要的氣候變化和滿足可再生能源目標(biāo)的要求，大力開(kāi)發(fā)風(fēng)能、波浪能及潮汐能是較有效的途徑之一。

新的估算數(shù)字是基于每年的波浪和潮汐項(xiàng)目的電網(wǎng)收費(fèi)，彭特蘭弗斯和奧克尼水域年聯(lián)網(wǎng)費(fèi)用估算值，從2011年的5 600萬(wàn)英鎊增長(zhǎng)到2020年的1.07億英鎊。

盡管彭特蘭弗斯陸上聯(lián)網(wǎng)費(fèi)用以每年460萬(wàn)英鎊在減少，但奧克尼水域的費(fèi)用卻大幅增長(zhǎng)。因?yàn)橐笤趰u上的電力生產(chǎn)廠家支付一筆“本地工程費(fèi)用”，其中包括鋪設(shè)從蘇格蘭陸地到奧克尼水域昂貴的海底電纜費(fèi)用。

新近的預(yù)算還考慮了鋪設(shè)一條更大的電纜，來(lái)輸送奧克尼水域波浪和潮汐設(shè)備增加生產(chǎn)的電量。

蘇格蘭官方希望費(fèi)用問(wèn)題不會(huì)阻礙其北部的可再生能源發(fā)電工程，因?yàn)檫@里是處于世界領(lǐng)先地位的波浪能和潮汐能發(fā)電的家園。

1 哥斯達(dá)海角項(xiàng)目

在2012年初，阿爾斯通和蘇格蘭海洋可再生能源(SSE)開(kāi)發(fā)商簽署新的合資協(xié)議，共同開(kāi)發(fā)哥斯達(dá)海角(Costa Head)波浪能項(xiàng)目。項(xiàng)目裝機(jī)為200 MW。

阿爾斯通與SSE將協(xié)同工作以獲得所需的許可證，并計(jì)劃在該波浪場(chǎng)內(nèi)布設(shè)AW-3型能量轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器是AWS海洋能源公司正在開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)產(chǎn)品，阿爾斯通擁有其40%的股權(quán)。

哥斯達(dá)海角波浪場(chǎng)位于奧克尼陸地以北5 km,水深60～75 m。阿爾斯通和SSE建議先進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和環(huán)境影響評(píng)估，以便在完成所有裝機(jī)之前，以初始階段10 MW左右的裝機(jī)來(lái)開(kāi)發(fā)該波浪發(fā)電場(chǎng)。

一個(gè)典型的AWS-3型設(shè)備主要包括由12個(gè)單元組成的陣列，每個(gè)單元的尺寸寬約16 m、深8 m，布置在總梁長(zhǎng)達(dá)60 m的鋼梁結(jié)構(gòu)周圍。其結(jié)構(gòu)鋼的重量雖然不到1 300 t，但是裝機(jī)容量可達(dá)2.5 MW。設(shè)備將固定在水深65～150 m的水域。這些設(shè)備將會(huì)以陣列或“農(nóng)田”的形式擺放，其總額定容量可達(dá)數(shù)百兆瓦。每套設(shè)備都由一條高壓輸電線與中央離岸變電站相連。

2 潮汐發(fā)電及其資助基金

在2012年3月，潮汐發(fā)電股份有限公司生產(chǎn)的電量超過(guò)200 MW·h，并利用500 kW的潮汐水輪發(fā)電機(jī)組原型向國(guó)家電網(wǎng)送電。該水輪機(jī)原型目前布署在蘇格蘭奧克尼群島上的歐洲海洋能源中心海上試驗(yàn)場(chǎng)。

蘇格蘭波浪發(fā)電項(xiàng)目最近得到了更多的財(cái)政支持。第2階段的波浪與潮汐能量研究、發(fā)展與示范支持(WATERS)基金，將使蘇格蘭開(kāi)發(fā)商及其供應(yīng)鏈公司在國(guó)際海洋能源市場(chǎng)上獲得越來(lái)越多的份額，對(duì)蘇格蘭而言，其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值到2020年可高達(dá)40億英鎊。WATERS是蘇格蘭政府、企業(yè)界、高地和島嶼企業(yè)之間的合作項(xiàng)目，其資金由歐洲區(qū)域性發(fā)展基金提供。在2010年WATERS基金的最初階段，全蘇格蘭的4個(gè)海洋能源項(xiàng)目得到了600萬(wàn)英鎊的基金支助。

在受助者中，斯科特威爾士潮汐電站獲得了120萬(wàn)英鎊，專門(mén)用于920萬(wàn)英鎊項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建造，并安裝2 MW的SR2000型商用規(guī)模的浮動(dòng)潮汐水輪機(jī)。第2階段WATERS基金還為以下項(xiàng)目提供資助。

(1) 阿爾巴特恩。布署WaveNET示范組件，包括6個(gè)7.5 kW的SQUID波能轉(zhuǎn)換器，項(xiàng)目總費(fèi)用為130萬(wàn)英鎊，資助款為61.7萬(wàn)英鎊。

(2) AWS海洋能量。用于AWS-3WEC的設(shè)計(jì)、建造和試運(yùn)行，項(xiàng)目總投資1 560萬(wàn)英鎊，資助款390萬(wàn)英鎊。

(3) 海上城市。建造和試驗(yàn)CORMAT 500 kW的潮汐水輪機(jī)，項(xiàng)目總投資490萬(wàn)英鎊，資助款140萬(wàn)英鎊。

(4) 海洋流開(kāi)發(fā)。建設(shè)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試1/4比尺的Evopod TE70原型雙水輪機(jī)潮汐能量轉(zhuǎn)換器，項(xiàng)目總投資130萬(wàn)英鎊，資助款75萬(wàn)英鎊。

3 功率試驗(yàn)設(shè)備

在愛(ài)爾蘭科克大學(xué)水力學(xué)和海洋研究中心(HMRC)，已經(jīng)研發(fā)出了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的試題臺(tái)，以便對(duì)海洋能源研究所需功率進(jìn)行模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)臺(tái)具有靈活、可編程、安全和穩(wěn)定方面的性能，選用的驅(qū)動(dòng)器/電機(jī)/發(fā)電機(jī)組合，來(lái)自艾默生控制技術(shù)和利萊森瑪2個(gè)工業(yè)公司。

由于迫切要求將更多的近海發(fā)電設(shè)備和組件與電網(wǎng)連接，所以研究和開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)在于動(dòng)力總成中電氣部件的控制和性能，包括發(fā)電機(jī)、功率變換器和電網(wǎng)接口設(shè)備。對(duì)這些部件在海洋能源系統(tǒng)運(yùn)行條件下的設(shè)計(jì)性能開(kāi)展評(píng)估，必須借助于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的試驗(yàn)臺(tái)。

系統(tǒng)中使用的3個(gè)驅(qū)動(dòng)器是控制技術(shù)單向驅(qū)動(dòng)的SP型交流驅(qū)動(dòng)器：1個(gè)用于控制“原動(dòng)機(jī)”，2個(gè)以背靠背配置連接的驅(qū)動(dòng)器用于控制發(fā)電機(jī)，以再生模式用于從發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，根據(jù)保持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速所需要的控制頻率，即50 Hz的頻率，與電網(wǎng)的頻率相一致。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都配有一個(gè)插件模塊與現(xiàn)場(chǎng)總線相連。選用的利萊森瑪繞組轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)以及多接觸器配置技術(shù)，使該系統(tǒng)在發(fā)電機(jī)類型選擇方面具有獨(dú)特的靈活性。

試驗(yàn)平臺(tái)內(nèi)部的主控制系統(tǒng)位于PLC內(nèi)，而驅(qū)動(dòng)器和PLC之間的大多數(shù)交換則是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的。

動(dòng)力分配系統(tǒng)的縮尺試驗(yàn)表明，海洋能源轉(zhuǎn)換器的開(kāi)發(fā)已進(jìn)入到一個(gè)重要階段，因而開(kāi)發(fā)商宣稱該試驗(yàn)臺(tái)在推進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)方面邁出了重大的一步。

4 首次并網(wǎng)

2012年9月13日班戈水利電力公司證實(shí)，海洋可再生能源發(fā)電公司(ORPC)所屬的科布斯庫(kù)克灣潮汐能源項(xiàng)目生產(chǎn)的電能已經(jīng)輸送到班戈公司的電網(wǎng)。

班戈水電很樂(lè)意為實(shí)現(xiàn)將能源輸送到電網(wǎng)充當(dāng)重要角色。ORPC的工程是開(kāi)發(fā)新技術(shù)的一種手段，它將有助于緬因州減少對(duì)化石燃料的依賴。

在2012年初，聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)(FERC)將一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目的許可證頒發(fā)給了ORPC 下屬的科布斯庫(kù)克灣潮汐能項(xiàng)目。4月，緬因州公共事業(yè)委員會(huì)批準(zhǔn)了ORPC緬因州潮汐能項(xiàng)目(包括科布斯庫(kù)克灣潮汐能源項(xiàng)目)與班戈水電、緬因公共事業(yè)局以及緬因中央電力公司20 a電力購(gòu)買協(xié)議的基本條款。

第1臺(tái)TidGen設(shè)備于2012年6月安裝，最高出力為180 kW，每年發(fā)出的電能足夠25～30個(gè)家庭使用。另外2臺(tái)設(shè)備擬在2013年晚些時(shí)候在科布斯庫(kù)克灣潮汐能源項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。這3臺(tái)設(shè)備所生產(chǎn)的電能基本足夠75～100個(gè)家庭使用。

緬因州潮汐能源工程投資的一部分來(lái)自于美國(guó)能源局、緬因技術(shù)研究所以及私人投資商。