近日，由浙江大學(xué)自主研發(fā)的大長徑比半直驅(qū)高效水平軸650千瓦海流能發(fā)電機(jī)組，日前恢復(fù)并網(wǎng)發(fā)電，“復(fù)工發(fā)電”后最大發(fā)電功率達(dá)到637千瓦，創(chuàng)國內(nèi)最大發(fā)電功率紀(jì)錄。
在舟山市摘箬山島海域，浙大海洋能試驗電站，幾座通體火紅色的發(fā)電機(jī)組十分醒目地高聳在海面之上。海潮涌動，推動水中的葉輪，帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。大海蘊(yùn)藏的清潔環(huán)保、永續(xù)不竭的能源就這樣源源不斷地被輸送到海島之上。
“在前期研制的30千瓦、60千瓦和120千瓦系列化裝備基礎(chǔ)上，我們研制的650千瓦大長徑比高效水平軸海流能發(fā)電機(jī)組是目前國內(nèi)單機(jī)發(fā)電功率最大的海流發(fā)電裝備。”浙大海洋研究院副院長、機(jī)械裝備與海洋工程交叉創(chuàng)新團(tuán)隊首席教授李偉說，單機(jī)組發(fā)電功率越大，意味著裝備產(chǎn)業(yè)化能力越強(qiáng)，越有利于開拓海洋能市場。
海流發(fā)電裝備主要有水平軸、垂直軸和振動式3種基本形式，該交叉創(chuàng)新團(tuán)隊的林勇剛教授說，和另兩種相比，水平軸形式能稱為一種“高效”結(jié)構(gòu)——海水流過，近一半的能量可以提取出來。相比較而言，我國早期已經(jīng)投用的一批垂直軸海流能發(fā)電機(jī)組，其效率不及水平軸的一半。振動式的效率更低一些。而發(fā)達(dá)國家的大型海流能發(fā)電機(jī)組也均采用了主流的水平軸結(jié)構(gòu)形式。
在浙大多學(xué)科交叉匯聚理念引領(lǐng)下，團(tuán)隊歷時多年，攻克了水平軸發(fā)電裝備技術(shù)路線，取得多項原始創(chuàng)新成果。“和許多機(jī)械能源裝備一樣，海流能發(fā)電機(jī)也存在長徑比這個概念。我們的研究揭示了，對于同等功率機(jī)組，長徑之比越大，綜合性能越佳。”該團(tuán)隊劉宏偉副教授說，“我們對葉輪、低速齒輪箱和亞低速電機(jī)等主要部件徑向尺寸進(jìn)行約束性優(yōu)化設(shè)計，最終形成外形狹長流暢、內(nèi)在性能優(yōu)異的大長徑比半直驅(qū)新機(jī)型。”
這一系列化原創(chuàng)機(jī)型和一些關(guān)鍵部件的創(chuàng)新，從整體上解決了海流能發(fā)電機(jī)作為能源機(jī)電裝備的高效性、作為海洋服役環(huán)境裝備的可靠性和作為間歇能量供電裝備的穩(wěn)定性三大難題，中國代表連續(xù)兩年在國際專業(yè)會議上介紹，產(chǎn)生了廣泛影響。
李偉說，浙大650千瓦機(jī)組在2017年就完成了廠內(nèi)和現(xiàn)場并網(wǎng)發(fā)電試驗。此后，浙大摘箬山島海洋能試驗電站根據(jù)國家需要，數(shù)次騰出650千瓦機(jī)組試驗泊位為國內(nèi)包括國電集團(tuán)(和浙大共同承擔(dān)國家自然資源部項目)、哈電集團(tuán)、杭州江河水電等單位研制的300千瓦樣機(jī)提供實海況試驗支撐。其間，650千瓦機(jī)組也根據(jù)階段性海試信息優(yōu)化改進(jìn)。此次疫后“復(fù)工發(fā)電”的改進(jìn)型650千瓦機(jī)組，葉輪結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)一步優(yōu)化，軸向推力載荷有所減小，防腐防砂抗磨損的性能進(jìn)一步強(qiáng)化。
我國東部沿海是世界上海流能功率密度最大的地區(qū)之一。浙江舟山群島附近水道平均功率密度在每平方米20千瓦以上，開發(fā)環(huán)境和利用條件十分有利。日益成熟的海流能發(fā)電裝備將有效滿足無電、無水、無人島嶼和離島的特殊供電需求，實現(xiàn)就地取能、海能海用。
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