来自海洋的能源

英国在利用海洋可再生能源方面领先

英国蓄势待发成为利用海洋再生能源利用的领跑者--如果能够有一个良好的开端。乔治•马什(George Marsh)为您报道。

潜力一直都在。在英国，尤其是西北部和西南部有属于全世界最好的波浪发电资源，同时这个国家还有一些潮汐最“热闹”的地方。在过去几十年里建设了海域工业和基础设施，但是随着北海石油和天然气的减产，这些设施需要寻找新的用途。最近私人企业在学术界、某些电力公司以及刚刚对可再生能源变得热情的政府部门的支持下已经开始捕捉这个新的机会。

2005年夏天在南安普敦（Southampton）举行了Seawork 2005会议，英国风能协会(British Wind Energy Association, BWEA)海洋可再生能源开发经理Michael Hay在会议中对观众介绍说，已经有三个示范项目正在运行，而第四个也将很快到位，并且政府已经拨款4千2百万英镑用于以后3年里开发海洋可再生能源“农场”。

然而，尽管英国可能真的出现新的产业，但是这个幼苗还很稚嫩。这个国家没有抓住第一次“后碳化”产业发展浪潮的机遇，而让其他欧洲国家占据了先机。过去的历史告诉我们技术领先和创新本身并不会使产业成活，而且今天要取得成功必须有利益相关者的通力协作—技术、企业、金融和政府。私人的企业也无法独力交付产品，必须有政府的参与以及公众的普遍支持。

3台Pelamis设备将在葡萄牙的远海形成2.25MW的波浪发电能力.

从这一轮中初期的迹象来看很有希望。正在进行的示范成果足以吸引未来的投资者、政府部门以及公众的兴趣。例如，这个750kW的Pelamis可能是世界上最大的近海波浪能源示范项目，它由位于爱丁堡的Ocean Power Delivery (OPD)有限公司在苏格兰海域Orkney岛的新欧洲海洋能源中心(European Marine Energy Centre, EMEC) 进行测试。Pelamis的确是这个新中心的第一个测试项目，它由Highlands and Islands Enterprise建造，带有4个泊位、一个控制中心还有11kV的输电缆与国家电网连接，这个项目目的是为了鼓励海洋能源设备的开发。

Pelamis(希腊语，意为海蛇)波浪能源转换器由一串大型的半浸没的圆柱筒以铰链首尾相连而构成。这使得在水平和竖直方向都可以有相对运动。圆柱筒的“列车”用锚在海底固定住并和海浪的方向一致。当波浪经过时，这些圆柱筒会随之俯仰或者横摆，因此铰接的端部会有相对位移，这就在相邻的端部产生了转动。这种运动受液压活塞的阻碍，从而使之在高压下通过液压马达抽吸油。这些马达随后驱动发电机发电。这些铰接处产生的电力被送往一根输送电缆连接到海底然后输送到海岸。

测试安装得到的结果很鼓舞人心，在1,000多个小时的运行中没有出现重大技术问题。这台设备被看作是世界上第一台商用规模的浮动式波浪能量转换器，它在2004年八月开始向电网输电。

这个项目中鼓舞人心的一方面是苏格兰电力公司(Scottish Power)的参与，尤其是这个公司和总部位于伦敦的基础建设服务公司AMEC一起计划早在明年于苏格兰附近建设一座小型的前商业化的Pelamis风力发电厂。OPD和另一家英国公司Ocean Prospect可望在 Cornwall的St Ives Bay完成一个 “海浪枢纽”试点计划，后者是位于Midlands的Wind Prospect公司的分公司。Michael Hay指出，从所需要的代价来看，诸如这样前卫的计划需要各方面的利益相关者的支持以及政府力量来通过示范阶段鼓励投资。通过OPD的商业回报前景可以看出这是值得进行的。在五月，该公司宣布了第一笔购买Pelamis机器的订单。由一家拉美公司Enersis领导的联盟已经初步订购了3台Pelamis P-750型机器，作为将在葡萄牙北部海岸建立的2.25MW的波浪发电厂的第一阶段。

Pelamis并不是第一个波浪发电示范项目。一个名叫Limpet的震荡水柱(oscillating water column，OWC)的装置，由位于Inverness的Wavegen公司在Islay岛上安置，目的是利用海浪在涌向海岸的时候的涌浪效应。柱子被放置在离海岸很近的海底，水涌入柱子的底部，然后把空气经过一个收缩段从顶部挤出。空气被压缩后驱动和发电机耦合的涡轮机。当海浪涌过的时候，被吸到柱子顶端的空气的能量也可以被感应发电机捕获。震荡水柱被认为有潜力为偏远的海岛提供电力，或者为专门的设施比如淡化工厂提供能源。在Islay试安装的Limpet500（500kW是名义能级）已经连接到当地的电网运行了2年以上，而且只需要极少的维护并且运行可靠。这台设备经历过十分猛烈的暴风雨，但是只出现了很少的损坏。升级和进一步的开发工作着眼于捕捉更多的能量并使效率提高，同时也在继续对这种设备进行改造以便适用于大批量生产。

Limpet 500kW在Islay的试点安装已经运行了2年		Tidel能够在潮汐方向变化的时候自动地调转方向

Wavegen 公司和在法罗（Faroe）的电气公司正在合作为法罗群岛开发波浪发电厂。有一件可能算是某种好事，就是这家公司最近被Voith AG的Voith西门子公司水力发电部收购。

在从洋流中捕捉能源的设备方面来说，最先进的例子是安置在Cornwall 附近的SeaFlow涡轮机。位于英国布里斯托（Bristol）的海洋洋流涡轮机(Marine Current Turbines , MCT)测试了一台300kW的单转子设备，这台设备可以被理解成适用于放在水流中的风力发电机, 它于2003年建在Devon的北部。测试的结果很有希望获得英国产业贸易部的380万5千英镑的资助。这笔资金将用于示范一台1MW的双转子发电机，这台机器可以在涨潮和落潮的时候都可以捕捉能源。

这可以看成是SeaGen的第一个阶段。SeaGen是SeaFlow的后续项目，其目的是最终在英国潮汐洋流最丰富的地方之一布置一列洋流涡轮机。第一阶段将完成一台商用1MW发电机的原型，这台机器将连入电网（SeaFlow把电能输往虚拟负载）。机器造价大约800万英镑，投资来自MCT，还有其他的一些合作伙伴以及DTI。

如果一切进行顺利，后面的项目将会在北美、东南亚以及澳大利亚和新西兰建设小型的潮汐发电“农场”。OPD公司希望通过特许的方式使这些地区的战略合作伙伴能够帮助推广这项技术。潮汐能很强的一个卖点是，它和波浪发电不同，潮汐是完全可以预测的因而是一种可靠的电力来源。

纽卡斯特的SMD Hydrovision是海底方面的专家，他们也类似地计划安装一台1MW的机器。但是这家公司的计划集中在浮动的设备而不是像SeaFlow/SeaGen那样必须用建在海底的基座支撑。根据SMD称，其TidEL概念有一个优点就是这台拴住的设备能处于沿着潮汐流动的方向，因此当潮汐改变的时候能够自然地调转方向。这使得它能够持续运行，而不需要在潮汐改变的时候人工调转转子。SMD Hydrovision有着30年的水下工具的开发和运作经验，自信能处理所有安置和维护浮动设备的相关问题。他们宣称这种设计不会受到大的暴风雨导致的巨浪带来的巨大载荷，因为它们将从机器当中穿过而不影响工作。因此节省了尺寸、重量和成本。这个成本的节省加上结构上不需要支撑和重新定向，据说会使得TidEL的发电成本可以和风力发电相媲美。

一台部分由DTI投资的1：10的系统已经在Cumbria的Blyth的新能源与可再生能源中心(New and Renewable Energy Centre, NaREC) 成功地完成了七星期的试验。

关键问题
BWEA的 Michael Hay再一次说到，对这家公司和其他类似地想要抓住摆到眼前的机会的其他公司来说，必须有政府的扶持框架才能把以研发为主导的技术革新阶段和经过试验后最终成熟的商业产品进入市场阶段衔接起来。他认为，政治上的迹象表明了有利用当今成功的技术和英国国内的海洋方面的人才资源来发展海洋可再生能源的意愿。的确，DTI 去年发布的“可再生能源创新评论”强调了发展海洋可再生能源产业的环境和经济效益。但是BWEA认为怎样在这个领域更好地获得扶持却不很清楚。于是他们开展了一项名为“走向天空”的研究，目的在于抛砖引玉。

SeaGen：1台1MW的双转子发电机从涨潮和落潮的方向都能捕捉能源

随后英国政府宣布总额为5千万英镑的海洋研究发展基金(Marine Research Deployment Fund)用于波浪和潮汐发电研究，这将在2006/7年的下一个资金花费回顾之后开始。这一年当时的能源大臣Mike O’Brien (现在就任的是Malcolm Wicks)宣布其中4千2百万英镑将用于后三年里在英国各地建设几处连入电网的风力发电场。这是国家送到你眼前的机会，O’Brien说到。

“从原型构想经过研发一直到商业上可行，海洋可再生能源部分现在处在发展的关键点上。迄今为止，英国是发展这些新兴科技的最吸引人的地方。政府已经在研发上投资了1千5百万英镑，到现在可以很明显地看到很多令人兴奋的波浪和潮汐发电项目已经到了前商业化运作的边缘。这个新的4200万的计划将发起大型示范发电场的建设。”他补充道。
“从海洋中获取能源有着极大的潜力，它和其他可再生能源一起将对降低碳排放和使能源多样化作出越来越重要的贡献。”

示范和商业运行波浪/潮汐发电场是否成功还将取决于能否确保合适的地点。看上去把设备安装在海里引起的公众争论比在海岸上的风力发电厂要少些。虽然会有来自航运人士、港口管理和环保主义者们这样的团体的反对，因为他们有各自的利益，调解手段应该越来越着重让公众认识到气候的变化并使公众深信让可再生能源应该在未来的能源政策中担任角色。

然而有一个可能阻止这个进步的因素，就是现在的决议通过的程序。Hay说到，投资者和贷方不太可能在没有确保地点的情况下就贡献出资金。另一方面，需要注意把资金分配给那些有一些现实的成功机会的风险公司，并且不要让地点被不经济或者对环境没有益处的技术所“牵制”。

总体来说，英国本土的海洋可再生能源领域的状况良好。早期的技术工作出色，后一阶段的前商业化对未来投资者有吸引力。随着下一步5千万英镑的拨款，DTI为海洋可再生能源提供了巨大的激励。而且虽然这本身不能使这个领域走向商业能源市场，但通过完成实用规模的示范为这项产业给利益相关者提供了建立自信的机会。

英国政府的远见小组已经估算到如果世界海洋中10%的可再生能源能被转化成电力，这将5倍满足世界当前的能源需求。仅仅实现这个构想的一小部分就会对全球有着重大的意义。在英国产业界、政府以及其他相关方面有把这变为现实的绝佳时机。
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