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從空中俯瞰,在舟山南部海域兩座小島之間的“喇叭口”地帶,坐落著一個形似小提琴的平臺。這個看似不起眼的平臺其實是我省完全自主研發的LHD海洋潮流能發電項目。

該項目總工程師林東表示,“世界上其他潮流能發電都還在‘三天打魚兩天曬網’的階段,最長持續發電時間不過三個月左右。”而截至8月25日,該平臺上安裝的首批1兆瓦機組已經并入國家電網兩周年,并持續發電15個月,還在不斷刷新著“世界之最”。

水下獲取“潮能”

涉足潮流能之前,林東已是業界聞名的“牛肉干大王”,可林東遞給記者的名片上,卻找不到“綠盛”的痕跡,取而代之的是“LHD海洋潮流能發電項目總工程師”。

一個由民營企業家率領的研究團隊是怎么做到這一點的?“也許正因為我們是后來者,沒有受到固有研究路徑的束縛,讓劍走偏鋒、彎道超車變成了現實。”林東說。

2009年,林東將目光投向了新能源領域。考察過風能、太陽能、潮流能等各種新能源之后,他選擇了潮流能發電這一新興產業。

隨后,林東在美國洛杉磯成立了聯合動能科技有限公司,與美國南加州大學流體力學專家黃長征、新材料領域專家丁興者一起組建科研團隊,開始了海洋潮流能發電項目的研發,林東擔任項目總工程師。

月球引起了潮漲潮落,賦予了潮水巨大的動能。和風車捕捉風能一樣,林東團隊需要尋一種方法在水下獲取“潮能”。

而擔當此項任務的裝置,是水下渦輪機。“這種裝置并不復雜,原理也簡單,你可以把它想象成安在海底的風車。風車葉片連著齒輪箱,齒輪箱連著發電機。當潮水襲來,渦輪機就轉起來帶動發動機運行。發電機產生的電能再通過電纜傳到岸上匯入電網,送至千家萬戶。”

經過數年的研發和攻關,2016年1月12日,世界首臺“3.4兆瓦LHD模塊化大型海洋潮流能發電機組”總成平臺正式啟動下海;同年8月26日,首批兩套1兆瓦渦輪發電模塊機組正式并入國家電網,實現大功率發電、穩定發電、并入電網三大跨越。

自2017年5月25日開始,該機組實現全天候連續發電并網運行,成為了目前世界上唯一一臺實現全天候連續運行的兆瓦級潮流能發電機組。而在此前,世界上最先進的潮流能機組由GE、勞斯萊斯、阿爾斯通三家國際巨頭聯合研發,裝機功率1兆瓦,該機組最長發電并網時間未超過4個月。

持續發電領跑世界

“3.4兆瓦LHD模塊化大型海洋潮流能發電機組”系統群包括了總成平臺系統、雙向調節水輪機渦輪系統及傳動系統、增變速系統及發電機組系統等15大系統,共獲得國際國內專利58項,其中發明專利22項,擁有完整自主知識產權。

據國家海洋技術中心組織的專家委員會鑒定:LHD項目達到國際領先水平。中國也因此成為繼英國、美國之后,世界第三個全面掌握潮汐能發電并網技術的國家,但在持續穩定發電并網時間上,我省LHD海洋發電項目已經領跑世界。

“每個系統都是一個世界性的課題。”林東自豪地說,“這些技術都是我們自己的團隊研發攻克的。”

記者了解到,在潮流能發電應用方面,國際主流技術一般通過把發電機和渦輪結合在一個裝置內,錨定在海底的方式來發電,雖然結構更精密體積更小,但由于水中情況復雜,穩定性難以保證。

“其實利用潮流能發出電來并不難,難在持續穩定發電。” 項目副總工程師陳振東表示,水的密度遠大于空氣密度,與風電相比,相同條件下轉速、受力面積相同時,渦輪機會產生更多電能,但也意味著渦輪機要承受更多的“折磨”。“電機放在水下一旦吸入沙子或者其他垃圾便會罷工,維修起來不但麻煩成本也很高。”

最終,LHD團隊摸索出一條完全顛覆性的技術路徑,以水輪機渦輪集成模式為突破口,攻關解決了潮流能發電設備大型化的技術瓶頸。“我們通過平臺化的方式,把渦輪放在水下,電機留在水面上,同時利用平臺的水下結構為渦輪導流,保證了發電的效率,有效破解了海上安裝、運行維護、垃圾防護、電力輸送等關鍵問題。”

今年5月,國家海洋局向LHD發出了一張1兆瓦機組的設備采購訂單,價值7200萬元。林東還向記者透露,目前已與加拿大團隊簽訂了初步協議,預計明年,LHD的設備將走出國門。