苏格兰奥克尼群岛的海浪发电(图)

苏格兰奥克尼群岛的海浪发电(图) 作者:夏强辉 来源:中国公众科技网

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在英国的苏格兰东北角，有一大片被称作奥克尼群岛的岛屿，它们附近的海域风急浪高，波涛汹涌，是海员谈虎色变的地方。然而，正是在那里，2003年10 月，一个世界上独一无二的海浪发电试验场问世了。 　　奥克尼海浪发电试验场是世界上第一个专门为海浪发电研究和测试而建立的基地。在那儿，技术人员可以对各种海浪发电机进行测试，并可将海浪发电机产生的电能通过电缆输到岸上，并入电网，最终出售给消费者。 　　风与海面作用产生海浪，海浪能是以动能形式表现的水能资源之一。1977年，有人对世界各大洋平均波高1米、周期1秒的海浪进行推算，认为全球海浪能功率约为700亿千瓦，其中可开发利用的约为25亿千瓦，与潮汐能相近。海浪中蕴藏有如此丰富的能量，如将海浪的动能转化为电能，使制造灾难的惊涛骇浪为人类服务，是人们多年来梦寐以求的理想。 　　早在20世纪70年代，英国爱丁堡大学的工程师斯蒂芬•索尔特就发明了利用海浪发电的“爱丁堡鸭”海浪发电装置。之后，世界上许多国家，如英国、日本、美国、加拿大、芬兰、丹麦、法国等都在研究和试验海浪发电，并相继提出了数百种发电装置设计方案。但是，由于这样或那样的技术问题，海浪发电研究一直没有什么大的突破。直到今天，在能源开发方面，海浪能的利用仍然落后于风能和潮汐能的利用。 　　测试海浪发电机的成本很高，而且极其危险，是阻碍海浪发电研究和海浪能利用的重要原因之一。反复无常、变幻莫测的海洋既能产生巨大的能量，也能对机械装置造成毁灭性的破坏。1995年，英国Wavegen公司在苏格兰附近海域雄心勃勃地建造起2兆瓦容量的“鱼鹰”号海浪发电装置，而“鱼鹰”还未正式发电，就被强风暴所摧毁。恶劣的气候和强大的风暴等自然因素还推迟了欧盟的海浪发电站建造计划。在苏格兰西海岸的艾斯雷岛上，Wavegen公司建造的500千瓦的“帽贝”海浪发电机已经向电网供电，这是目前世界上最成功的海浪发电装置，然而它是安装在海岸上的。根据海浪发电专家的意见，效率更高、能产生更多电能的海浪发电机必须是漂浮在海洋上的，而不是安装在海岸上的。 　　为解决一直困扰着海浪发电机设计和建造的各种问题，制造更先进的海浪发电机，欧洲海洋能源中心在英国政府的资助下建立了奥克尼海浪发电试验场。该试验场中安装有抗风暴的系泊设备和铠装电缆，使得安装和测试海浪发电机变得方便而廉价。现在，在奥克尼海浪发电试验场，欧洲海洋能源中心能同时安装四台海浪发电机，研究人员能够同时对不同的海浪发电机进行直接比较，这样就有可能挑选出最好的海浪发电机，从而以很低的成本产生出更多的电能。进一步说，在试验场里还有与电网相连的接入口，这样一来，实验测试用的海浪发电机在开始试验时就可能为研制者带来收益，从而降低了研制成本。 　　在奥克尼海浪发电试验场中，所有进行测试的海浪发电机都配有“插座”。这些“插座”固定在海底的混凝土墩子上。并由多用途电缆连接岸上设备。多用途电缆包括1条能传送23兆瓦电能的电缆和2条光缆，其中一条光缆用来将海浪发电设备的数据传输到岸上的控制室，另一条光缆将岸上的控制指令传送给海浪发电设备。海底的水流冲击力很强，如果电缆不加以特殊的保护，那么电缆在与岩石不断磨擦后就会遭到毁坏。为了保护好电缆，研究人员采用了铠装电缆，同时用沉重的混凝土护垫将其保护和固定起来。 　　海浪发电机所产生的电能先被送到岸边的一对变电站,然后再被送入国家电网．而数据收集中心则在离海岸大约35千米的远处。每个系泊位（插座）都由各自独立的控制中心进行控制，各个公司可以在试验场租用一个系泊位，然后通过互联网在自己公司的办公室内进行遥控操作。公司租用一个系泊位，每年要付一笔试验费用，如果试验中的发电设备运行良好的话，公司出售电能的收入将可以基本抵销支付的试验费用。 　　通过减少海浪发电机的试验费用，欧洲海洋能源中心努力帮助开发者将他们美好的设想转变为现实。眼下，既受到欧洲海洋能源中心试验场设施的诱惑，又得到英国政府的资助，Wavegen公司开始了新的试验。该公司计划开发一种漂浮在海洋上的海浪发电机，并在2004年进行测试，其基本原理与“帽贝”海浪发电机相同，依靠海浪驱动气动涡轮机发电。 　　奥克尼海浪发电试验场的第一个用户可能是“海蛇”。“海蛇”是英国海洋电力设备公司研制的一款海浪发电机的别称。该公司正在利用欧洲海洋能源中心建造的750千瓦的“海蛇”海浪发电机的样机。据说。“海蛇”的设计寿命为 15－20年，能经受住百年一遇的巨浪的冲击。 　　索尔特说：“政治家和投资者不相信图表上的数据，他们想要看到的是海浪发电机在海洋实际环境中的表现。纸上的设计不能打动和说服投资者。只有当他们看到真实的东西时，他们才会慷慨解囊。而欧洲海洋能源中心的目标就是让他们看到真实的海浪发电机。”