海洋新能源的开发浪潮

新能源开发

海洋新能源的开发浪潮

对海洋能源领域多家公司近期联合推进的多个潮汐能发电项目进行了报道，重点介绍了英国苏格兰和威尔士地区的潮汐-洋流发电项目中的公司合作、岸上设施建设、设备安装与测试等。此外，还介绍了加拿大、法国和澳大利亚等国在海洋可再生能源开发中取得的重大进展，并指出潮汐能开发可降低对不可预测和不可再生能源的依赖性，有助于实现能源安全目标。

海洋能源；潮汐能；英国；加拿大；法国；澳大利亚

1 英国的潮汐能发电项目

1.1 扩大后的项目投资组合

2015年，原本被看好的潮汐能发电公司(Aquamarine能源)的倒闭，使许多人对于迅速发展的海洋能源行业产生了质疑。然而，行业中的其他公司仍然在加快步伐展现各自的实力，以表明该行业的前景并非像某些人预测的那样黯淡。例如，2015年12月下旬，苏格兰电力可再生能源公司(SPR)和亚特兰蒂斯资源公司(AR)宣布签订了合作协议，将在2022年以前在苏格兰投入640MW装机用于潮汐能发电。该项目成为英国目前最大的潮汐-洋流发电投资。

根据协议，AR在苏格兰项目中的开发代表苏格兰潮汐发电有限公司(TPSL)将收购SPR的潮汐能发电项目投资组合。作为交换，SPR 将在TPSL中持股6%，并在TPSL董事会中拥有1个股东代表席位，以确保扩大后的投资组合能够受益于SPR在可再生能源开发和运营方面的经验，同时展现英国在潮汐能发电领域做出的努力。

SPR的潮汐发电项目组合由2座潮汐能电站组成：①位于苏格兰西部的艾拉海峡(Sound of Islay)项目，装机10 MW；②位于苏格兰东北角邓肯斯比海岬(Ness of Duncansby)项目，装机100 MW。这2座电站靠近旗舰项目——装机398MW 的梅根(MeyGen)电站。

SPR项目资产还包括从英国皇家财产局(The Crown Estate)租赁的上述2座潮汐能电站的建设用地。此外，位于艾拉海峡的电站还获得了苏格兰政府颁发的并网和建设许可。艾拉海峡项目已经从欧盟委员会NER300项目基金获得了2 070万欧元的资助，资助形式包括资金和税收。在取得建设许可、并网许可和基金资助后，该项目成为英国自梅根项目以来进度最快的潮汐能商业化项目，并在2016年完成了所有融资工作。

2015年初，AR从西门子股份公司(Siemens AG)收购了洋流涡轮机公司(MCT)的全部股份，此后，又获得了另外2座潮汐能电站的建设用地租赁协议：①位于苏格兰西南加洛韦的马尔岛(Mull of Galloway)项目；②位于彭特兰海峡(Pentland Firth)的布拉夫(Brough)海岬项目，地处梅根项目和邓肯斯比海岬项目以北。该公司正在将上述2个总装机超过130 MW的项目加入到TPSL的项目组合中。

借助TPSL，AR成为了迅速发展中的英国潮汐能发电行业的主要推动力量之一。英国走在潮汐能产业发展的前列，而TPSL拥有该国最大的潮汐-洋流发电项目组合。在扩大后的投资组合中，扩大项目开发规模有利于从整体上增强苏格兰乃至英国供电产业链，吸引更多对内投资并使传统近海能源开发更加多样化。

AR首席执行官 T.科尼利厄斯认为，英国在潮汐能产业中的地位就如同硅谷在高新产业中的地位。得益于英国能源与气候变化部和苏格兰政府的坚定支持，英国在潮汐发电领域处于世界领先的地位。在2015年期间，该公司做出了重要变革，通过从西门子公司收购MCT以及与SPR的交易，其在英国的项目投资组合的潜在装机提高了近80%。AR的目标是通过开发现有组合中的项目，到2022年使英国潮汐能电站装机达到640 MW以上。在实现该目标的过程中，该公司希望能够依托英国世界级的制造水平，建立起一个以英国为基地的潮汐能电力供应链。

1.2 梅根项目

梅根项目推动了苏格兰潮汐发电产业的发展。如今，AR已经成为了该领域世界领先的开发商。SPR首席执行官K.安德森表示，与AR的协议将为行业发展带来动力，并非常期待与该公司合作，为TPSL董事会带来更多利润。由于SPR在设计工作和申请艾拉海峡项目建设许可的过程中所作出的努力，该项目即将进入施工阶段，从而为潮汐发电行业的发展书写振奋人心的新篇章。

2016年1月，梅根项目承包商开始在项目所在地修建一条长340 m进场道路。这标志着所有岸上建设工程的启动，也将为近海398 MW潮汐发电机组的施工奠定基础。能源与自动化技术集团ABB是梅根项目所有岸上施工的主要承包商。ABB指定了凯斯内斯(Caithness)当地的家族企业约翰甘恩父子有限公司(John Gunn & Sons Ltd)承担进场道路的施工。

工地福利设施安装将与进场道路施工同时进行，以便水平定向钻能够在滩头开始铺设道路，并为变电站建筑物准备用地。预计，进场道路施工需要3个月的时间，而所有的岸上施工预计将在未来12个月内完成。

ABB在当地的电力分公司表示乐于为这一突破性的潮汐能项目提供电网接入服务。他们认为，梅根项目集合了ABB公司在欧洲的所有变电和并网领域的人才和技术能力，并且可协同利用该公司在其他可再生能源领域，如风能和太阳能中所积累的技术和知识。

全面竣工后， 总装机398 MW的梅根项目将成为全球最大的已规划潮汐能开发项目。 位于彭特兰海峡的梅根机组将由269台水下潮汐水轮机组成， 足够为苏格兰17.5万户的家庭提供电力。 在项目的1A阶段， 在凯斯内斯以北的彭特兰内海峡安装了4台装机6MW的水轮发电机组， 于2016年开始供电。

2 发电机组安装

2.1 定制潮汐水轮机

2015年1月，开放水力公司(OpenHydro)宣布在潘波-布雷阿(Paimpol-Bréhat)潮汐能电站安装了2台为该电站定制的潮汐水轮机。该电站属于法国电力集团(EDF)，其水轮机的成功安装进一步表明潮汐能发电行业正在不断发展。

OpenHydro公司的首席执行官J.艾维斯宣布，在成功通过一系列机械与电气性能评估测试之后，2台直径为16m的水轮机于2016年1月20日被驳船拖运至近海区域。在2016年夏天之前，2台水轮发电机组已接入电网，成为世界上首批并网发电的机组之一。艾维表示，潘波-布雷阿项目的开发是实现潮汐能发电商业化的关键一步，它将使EDF和OpenHydro获得宝贵的经验，并为位于布兰查德海峡(Raz Blanchard) 的诺曼底项目在2018年前安装7台潮汐水轮机做好准备。

潘波-布雷阿项目是一座示范性潮汐能发电场，位于法国潘波镇附近的布雷阿岛海域，距该岛海岸16 km，水下深度35 m。2014年，该项目由EDF提出，并于2008年正式启动。2015年9月，自然电力公司(Natural Power)及其姐妹公司SeaRoc与EDF签订合同，在该项目的后续开发中承担健康安全环境(HSE)及海上运行监理工作。SeaSoc从2011年开始就与EDF在该项目中合作，在海洋和HSE问题方面提供建议，同时也一直是海上运行离岸客户的代表。新成立的自然电力与SeaSoc的组合能够为EDF提供一个当地的专家团队并代表客户实施海上运行工作。这些专家主要从事潮汐能和水轮机安装方面的研究及实践，且能用法语交流，从而保障项目能够遵守健康与安全的相关规定。

2.2 BioWave潮汐发电机组

此外，2015年12月，海洋能源公司生物能源系统(BPS)在澳大利亚维多利亚州菲利(Fairy)港附近海岸的近海区域试点项目完成了250 kW示范机组BioWave的安装工作。该项目总投资2 100万澳元，已由BPS开发3 a，其中1 100万澳元由澳大利亚可再生能源署(ARENA)提供，500万澳元由维多利亚州政府资助。

BPS首席执行官T.芬尼甘博士介绍，该项目所在地通常涌浪强烈，但在水轮机安装过程中涌浪有所减轻，使得安装工作能够顺利成功完成。BioWave在南半球海洋中的安装标志着潮汐能密集开发进入高潮期，同时也标志着BioWave进入测试和示范运行阶段。现在BPS的工作重点将会放在电站试运行上，并计划在短期内实现向电网输送电力。

BioWave的安装工作由一艘吊装船完成。吊装船将该机组运到预定地点后，由起重机将其吊起，再逐渐下降到海下。在整个过程中，潜水员在水下进行监测以确保设备安装到位。

ARENA代理首席执行官I.凯伊认为，BioWave的成功安装是澳大利亚新兴的波浪发电产业取得的一项重大成就，代表着ARENA支持下的可再生能源开发的新突破。BPS在过去5 a多的时间里攻克了一系列物流和技术上的难题，针对BioWave开展了大量的研究、设计和测试工作。开发一项新技术往往需要投入大量的时间和资源，因此在这个过程中政府的支持十分关键。

将在实际运行中对该装置进行测试和监测，以得到一项独立的性能评估。根据ARENA的知识共享议程，整个能源行业将共享该评估成果。 BioWave是一个高26 m的摆动装置，随着涌浪前后振荡。它的设计灵感来自于水下植物，整个装置都平整安装于海床上，因此不受海面上恶劣天气的影响。当出现较大的波浪或者风暴时，BioWave会自动停止运行，同时支撑的转轴结构会把装置转至与海床平行的位置以避免受损。这一设计提高了结构的经济性，从而降低了发电成本。

2.3 WaveSub波浪能转换器

位于英国斯旺西(Swansea)的海洋电力系统(Marine Power System,MPS)公司最近完成了对其开发的原型泵的测试。原型泵是该公司的WaveSub波浪能转换装置(WEC)中的一个关键子系统。该项目部分资金由欧盟区域发展基金通过威尔士政府进行资助。在2015年10月，MPS获得了200万英镑的资金支持。原型泵在恢复测试之前将浸没于彭布洛克(Pembroke)港中心的一个潮汐潟湖中。该试验的目的是确定生物附着和腐蚀是否对泵的性能存在影响。此次严格试验由专精于水下海洋可再生能源领域的赛文水下技术公司(Severn Subsea Technologies，SST)完成。为了确保泵的性能，SST对其进行了一系列测试，包括测量其下水前和下水后的流量。原型泵测试步骤中的一个关键是研究在海上实际运行中该泵能否保持设计要求的流量率。这对于保障MPS的WaveSub装置的安全性和可靠性十分重要。该装置于2016年年内完成安装。

MPS的WaveSub装置通过利用海洋波浪能能够对外输出稳定的可再生能源。由MPS研发的这一技术对于实现欧盟乃至全球的能源安全目标有着巨大的促进作用，从而降低对不可预测和不可再生能源的依赖。

MPS的联合创始人和总经理G.斯托克曼介绍，WaveSub装置的安装步骤已基本完成并取得了成功。原型泵恢复试验的结果良好，在安装WaveSub1∶4缩尺模型之前即将开展余下测试工作。

彭布洛克港的运行和商业部主任N.布里顿认为，正是由于彭布洛克港聚集了工程技术人员、设施优良且海洋条件优越，该港口成为了海洋可再生能源开发的理想地点。彭布洛克港是一个枢纽，从设计、测试到生产和实时维护，所有的活动都可以在邻近的区域进行，是一个绝佳的中心。在WaveSub的测试中，彭布洛克港历史悠久的抗扰测试池为MPS在不同水深下测试其组件提供了一个完全不受外部条件干扰且安全的海洋环境。

3 重大进展

夏普角潮汐公司(Cape Sharp Tidal)是加拿大的埃梅拉(Emera)公司与OpenHydro公司成立的合资公司。在其潮汐能源示范项目下一阶段的准备工作中，该公司完成了2项重要任务：安装驳船的下水启航及海底电缆的安装。安装位置位于加拿大新斯科舍省(Nova Scotia)帕尔斯伯勒镇(Parrsboro)附近的芬迪海洋能源研究中心(FORCE)的锚泊地。

在其海上运行合作伙伴大西洋拖船公司(Atlantic Towing)的协助下， 夏普角潮汐公司利用一艘特别舾装的驳船完成了300 m的电力和光纤电缆的铺设。项目团队也已经对FORCE之前安装的现有16 MW水下输出电缆进行了修复和打捞，并将其连接到夏普角的中转枢纽。整个系统已经被放回到海床上，2016年春季安装水轮机时进行了电缆铺设。

斯科提亚潮汐(Scotia Tidal)驳船由OpenHydro公司设计、爱康(Aecon)集团股份有限公司制造，并已经在皮克图(Pictou)港附近完成了处女航。该驳船采用独特的双体设计，其起重能力在加拿大大西洋海域是最大的。驳船长64 m，宽37 m，排水 650t，起重能力为1 150 t。 制造该驳船的主要目的是进行修复和安装工作，因此船上装有3个起重绞盘，用于从海床升起和放下水轮机。2017年春季，将把夏普角潮汐公司的1 000 t水轮机从皮克图港拖运到FORCE测试地点进行安装。

OpenHydro首席执行官J.艾维表示，新斯科舍省在造船、工业生产和海上运行方面的专业令人印象深刻。驳船下水启航和电缆安装完成使夏普角潮汐项目的第一示范阶段朝着实现成功运行潮汐发电阵列的目标迈进了一步。

4 发电机组测试

在测试方面，英国海上可再生能源卡塔帕特公司(ORE Catapult)和AR在2016年1月也联合宣布下一代1.5 MW潮汐水轮机AR1500将在英国布莱斯(Blyth)国家可再生能源中心(NREC)进行6周的测试。测试的目的是验证AR1500的电力总成系统的性能和可靠性，降低AR1500安装过程中的风险。

ORE Catapult和AR将在总投资130万欧元的欧洲之星(Eurostars)项目中合作，共同推进AR1500潮汐水轮机的研发与安装。该系列发电机组将被安装在苏格兰海岸外彭特兰海峡。英国第一个潮汐发电阵列MeyGen也安装于此。

该测试是研发阶段中最后一个关键步骤，测试成功则表示发电机组已准备就绪，可用于安装和发电，这将为AR、MeyGen和他们的投资者带来信心。ORE Catapult的3MW电力总成试验台将被用于模拟水轮机在运行过程中承受的动态力。它是AR在NREC测试的第2台潮汐水轮机。2012年，该公司装机1MW的潮汐发电机AR1000在这里成功完成了4周的测试，并获得了等效于运行4个月的性能数据。在首次测试中所获得的成果对于加快AR1500的研发十分关键。

目前正在进行测试的准备工作，两家公司正在合作制定出一个尽可能接近水轮机真实运行环境的测试计划。另外，ORE Catapult也启动了支撑水轮发电机组载荷测试所需的钢结构的设计工作。

林 谋 译

(编辑：陈紫薇)

2016-12-28

1006-0081(2017)04-0030-04

P743.3

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