被譽(yù)為“千島之城”的浙江省舟山市，擁有多樣化的海域地理?xiàng)l件，在強(qiáng)潮影響和島嶼集流作用下，許多水道或海域具有較大流速，潮流能資源開發(fā)潛力巨大，在開發(fā)海洋能方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

LHD海洋潮流能發(fā)電站是我國自主研發(fā)的潮流能發(fā)電項(xiàng)目。2016年7月，項(xiàng)目第一代機(jī)組在舟山順利下海發(fā)電。此后經(jīng)過迭代優(yōu)化，2022年2月，項(xiàng)目第四代1.6兆瓦“奮進(jìn)號”機(jī)組下海發(fā)電，成為我國首臺兆瓦級潮流能發(fā)電機(jī)組，也是目前國際上單機(jī)容量最大的潮流能發(fā)電機(jī)組;同年4月，該機(jī)組正式并網(wǎng)運(yùn)行。

目前，LHD海洋潮流能發(fā)電站投運(yùn)的機(jī)組模塊，已全面涵蓋國際潮流能發(fā)電機(jī)主流機(jī)型，裝機(jī)規(guī)模和科技水平達(dá)到國際領(lǐng)先。截至今年4月6日，項(xiàng)目已連續(xù)運(yùn)行超過105個(gè)月，打破世界紀(jì)錄;累計(jì)發(fā)電量突破1011萬千瓦時(shí)，所發(fā)電量通過電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全額消納，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2881噸，減排二氧化碳5303噸，環(huán)保效益顯著。浙江省經(jīng)濟(jì)和信息化廳組織專家對兆瓦級模塊化潮流能發(fā)電裝備進(jìn)行了驗(yàn)收評價(jià)，認(rèn)為機(jī)組總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。近日，記者來到東海之濱，探訪這片藍(lán)色海洋中蘊(yùn)藏的綠電能量。

漲潮退潮生綠電，“水下風(fēng)車”是綠色清潔能源新賽道

從秀山島東南角登船，乘坐快艇不到3分鐘，便可看到一座海上平臺。若從空中俯瞰，長近200米、寬35米、平均高30米的超大平臺酷似一把“小提琴”，深入秀山島東南海域的“喇叭口”，這里便是世界首座海洋潮流能發(fā)電站——LHD海洋潮流能發(fā)電站。

登上平臺，只見一個(gè)個(gè)“房間”內(nèi)裝載不同模塊，而腳下就是湍急的海流。潮起潮落，岸邊、海峽、島嶼間的水道或?yàn)晨诔绷魉俣群艽螅液０都髯饔檬钩绷鞲鼮樨S富，成為建設(shè)潮流能電站的理想場所。

潮流能發(fā)電，是一種利用漲潮退潮動能發(fā)電的新技術(shù)，也是綠色清潔能源的新賽道。與風(fēng)力發(fā)電原理類似，潮流能也是利用流動的能量來驅(qū)動發(fā)電機(jī)，但海水的密度更高，同樣流速下產(chǎn)生的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣，因此常被形象地稱為“水下風(fēng)車”。

站在總成平臺上，大型海洋潮流能浙江省工程研究中心主任、杭州林東新能源科技股份有限公司董事長兼總工程師林東介紹起從潮流能到電能的轉(zhuǎn)換過程：“平臺底部釘入嵌巖樁，牢牢固定在海床上，海底潮流發(fā)電機(jī)放置在海中，渦輪機(jī)隨潮流轉(zhuǎn)動，同時(shí)帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，然后帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)行。”

2025年2月，自然資源部、國家發(fā)展改革委等聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動海洋能規(guī)模化利用的指導(dǎo)意見》，明確提出“探索潮流能、波浪能開發(fā)利用前沿技術(shù)”“支持兆瓦級潮流能發(fā)電”“實(shí)施百兆瓦級潮流能重點(diǎn)工程”。

林東很早就看到了潮流能的潛力。2009年，還在食品加工行業(yè)的他，做出了一個(gè)不太符合常理的決定——跨界進(jìn)入海洋潮流能發(fā)電領(lǐng)域。他找來兩名合作伙伴成立實(shí)驗(yàn)室，用廠房申請抵押貸款、置換個(gè)人股權(quán)籌集資金。“最壞的結(jié)果就是賬面上的錢少了。可一旦成功，這就是一項(xiàng)顛覆性的創(chuàng)新成果。”林東說。

從設(shè)計(jì)、研制到建造、安裝，團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持自主創(chuàng)新，攻克一系列關(guān)鍵核心技術(shù)

當(dāng)時(shí)，海洋潮流能發(fā)電是世界級難題，而且國內(nèi)也沒有太多可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。林東的項(xiàng)目曾受到不少質(zhì)疑，被認(rèn)為是“不可能完成的任務(wù)”。

彼時(shí)，國際上主流技術(shù)路線是“坐底式”設(shè)計(jì)，不過在強(qiáng)腐蝕、高流速的復(fù)雜海況下，大型發(fā)電機(jī)組如果全部坐落于海底，就會帶來運(yùn)維難、成本高、難以長期穩(wěn)定運(yùn)行等難題。林東創(chuàng)新性提出了“所有需維護(hù)設(shè)備必須人可到達(dá)”的理念，團(tuán)隊(duì)決定采用“平臺式+模塊化”設(shè)計(jì)，來破解海上安裝運(yùn)維、電力輸送等關(guān)鍵難題。

“平臺式+模塊化”設(shè)計(jì)就是將發(fā)電機(jī)組的核心部分設(shè)置在露出海面的總成平臺上，就像在海上搭建了一個(gè)穩(wěn)固的“工作臺”。復(fù)雜的發(fā)電系統(tǒng)則被拆解成多個(gè)獨(dú)立的功能模塊，如同積木那樣在海上搭建。

“當(dāng)某個(gè)模塊需要維修或升級時(shí)，無需將整個(gè)龐大的機(jī)組從海底吊起，只需在平臺上更換即可，大大降低了運(yùn)維難度和成本。”杭州林東新能源科技股份有限公司副總裁、研發(fā)中心副主任陳歷介紹，他們還設(shè)計(jì)了類似太空對接艙的密封結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)輪轂與艇艙之間的安全連接，使人員可以在不潛水條件下進(jìn)入機(jī)組，進(jìn)行內(nèi)部維護(hù)。

在千島湖，全球最大的LHD模擬海洋流大型實(shí)驗(yàn)室，具備0.5米/秒至6米/秒的流速模擬能力。團(tuán)隊(duì)一點(diǎn)點(diǎn)摸索，打磨優(yōu)化一個(gè)個(gè)核心零部件。“海洋環(huán)境異常復(fù)雜，泥沙含量、鹽度、水溫、地形等都不一樣，只有建立自己的葉型庫，才能匹配不同海況。”陳歷說，團(tuán)隊(duì)人員雖說專業(yè)分散，但大家的目標(biāo)非常一致，就是要把海洋潮流能搞出來。

協(xié)同作戰(zhàn)、合力攻關(guān)，求解一道道難題。針對海水強(qiáng)腐蝕特性，團(tuán)隊(duì)開發(fā)專項(xiàng)海洋環(huán)境防腐方案，設(shè)備在高速海流和鹽霧環(huán)境中能夠長期穩(wěn)定工作;海洋中漂浮的漁網(wǎng)等雜物是機(jī)組的“天敵”，研制出多層過濾和防護(hù)裝置，有效防止雜物撞擊或纏繞葉片……

安裝，更是一道難關(guān)。潮流能機(jī)組在國內(nèi)安裝尚屬首次，沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可以參照。從海洋船舶專家，到“船老大”等一線從業(yè)者，只要熟悉潮流、海況的，都是團(tuán)隊(duì)的“老師”。陳歷回憶，團(tuán)隊(duì)用一年半時(shí)間反復(fù)論證，結(jié)合實(shí)際潮流規(guī)律制定專屬施工方案，確保機(jī)組穩(wěn)定吊裝與平臺下放。

挑戰(zhàn)接踵而至。2016年，LHD海洋潮流能發(fā)電站第一臺機(jī)組下海安裝。當(dāng)機(jī)組下放到預(yù)定深度的3/4時(shí)，突然被卡住，下不去也吊不上來。現(xiàn)場氣氛瞬間凝固，如果設(shè)備無法安裝，意味著數(shù)千萬元的投入可能付諸東流，整個(gè)項(xiàng)目面臨失敗風(fēng)險(xiǎn)。

徹夜未眠的林東，在腦海中反復(fù)“回放”安裝過程。他冷靜分析后推斷：是潮汐變化導(dǎo)致水流變急，強(qiáng)大的推力讓機(jī)組發(fā)生了輕微偏移，恰好卡在了支架的凹槽上，于是果斷下令，調(diào)整第二臺機(jī)組的下放時(shí)間，提前1小時(shí)，避開急流時(shí)段。第二天，當(dāng)機(jī)組順利入水，現(xiàn)場響起熱烈掌聲。

技術(shù)走向成熟，成本不斷下降，惠及更多海島居民

第一代機(jī)組順利下海發(fā)電后，團(tuán)隊(duì)沒有停下腳步。他們加緊研發(fā)，推動海洋潮流能發(fā)電技術(shù)不斷走向成熟。

“第一代是垂直軸重力型的高扭矩設(shè)計(jì);第二代則是低扭矩垂直軸機(jī)型;第三代的300千瓦水平軸機(jī)組通過自研的換向系統(tǒng)，根據(jù)來流方向自動轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)雙向發(fā)電;第四代則推出了1.6兆瓦的大功率水平軸機(jī)組，采用全球獨(dú)有的變槳系統(tǒng)，可根據(jù)來流能量密度動態(tài)調(diào)整槳葉角度，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)效率的雙向發(fā)電。”林東介紹。

與之伴隨的，則是發(fā)電成本明顯下降。林東介紹，第一代機(jī)組度電成本為106元;到第二代、第三代，合并核算后度電成本降至8.45元;第四代“奮進(jìn)號”機(jī)組單臺運(yùn)行，其度電成本為4.2元;未來隨著技術(shù)進(jìn)步、規(guī)模擴(kuò)大，成本有望大幅降低。

此外，通過全功率變流技術(shù)，LHD海洋潮流能發(fā)電站實(shí)現(xiàn)了電能平滑接入，并通過高精度預(yù)測系統(tǒng)，將發(fā)電曲線納入電網(wǎng)日前計(jì)劃，并通過10千伏線路直接送至秀山島，形成了“就地發(fā)電、就近消納”的高效閉環(huán)。

對LHD海洋潮流能發(fā)電站而言，眼下最重要的技術(shù)突破點(diǎn)，是研發(fā)中的第五代機(jī)組，它有望突破大功率潮流能水輪機(jī)葉片的關(guān)鍵技術(shù)，并計(jì)劃采用不同的樁基工藝，從而大幅降低成本。“最終目標(biāo)是通過不斷研發(fā)、迭代，將度電成本降至0.25元。屆時(shí)，潮流能這一清潔能源的發(fā)電成本將低于火電。”林東展望。

如今，秀山島的8000多戶居民已經(jīng)用上了來自LHD海洋潮流能發(fā)電站的綠電。58歲的徐萍是土生土長的秀山人，提起從前，她記憶最深的就是在海島用電高峰時(shí)跳閘。“空調(diào)、洗衣機(jī)、大功率廚房電器根本不敢一起開。”她說，現(xiàn)在完全不同了，家里還用上了洗碗機(jī)。

在秀山島開了8年民宿的郝元杰感受更深，以前一到旺季就跳閘，客人投訴不斷，如今供電穩(wěn)了，客人體驗(yàn)好了，回頭客自然也更多。“說不準(zhǔn)以后潮流能發(fā)電站能成為一個(gè)新打卡點(diǎn)，能成為秀山島旅游的新亮點(diǎn)。”他打趣道。

林東還盤算著更加廣闊的潮流能應(yīng)用場景：“通過人工智能，我們能夠更加精準(zhǔn)認(rèn)識潮流能資源，像單向高速流動的‘黑潮’，無論是在流量、流速還是滿發(fā)小時(shí)數(shù)等方面，都是名副其實(shí)的‘富礦’。未來在深遠(yuǎn)海地區(qū)，我們還可以部署建設(shè)海底算力中心，利用潮流能直供電力，并借助海水自然冷卻。”