近日,中国科协办公厅公布2021—2025年第一批全国科普教育基地认定名单,国家能源集团龙源电力温岭江厦潮汐试验电站成功入选,这是该电站继获得“全国中小学环境教育社会实践基地”“大国重器”“全国重点文物保护单位”“全国工业遗产”等荣誉之后,获得的又一国家级荣誉,充分展示了集团公司在开发利用潮汐能方面所取得的成就,进一步扩大了潮汐发电的影响力,对促进节能减排和绿色能源发展、未来海洋能开发利用的研究和发展具有积极意义。
温岭江厦潮汐试验电站于1972年经国家计委批准建设,作为“水利电力潮汐电站”项目,研究重点包括潮汐能特点研究、潮汐机组研制、海工建筑物技术问题研究和综合利用。目前,电站共安装6台双向灯泡贯流式潮汐发电机组,总装机容量4100千瓦,年发电量约700万千瓦时,是中国第一、世界第四的潮汐能电站。
承载“历史使命”扬帆起航
20世纪五十年代,为充分利用潮汐能,建立一座规模适中的试验电站进行潮汐发电课题的研究,该电站被列入了国家电力发展的远景规划。浙江省乐清湾地区水利资源和煤炭资源缺乏,水电站和火电站建设受到限制,用电非常紧张,但乐清湾蕴藏的潮汐能源十分丰富。为了深入开展关于潮汐发电有关课题的研究,为今后我国更大规模地开发潮汐能源积累经验,1970年7月,国家原水利电力部决定对乐清湾潮汐资源进行查勘,并最后选址江厦港的七一围塘工程作为潮汐发电试点工程。1972年3月,国家计委正式批准建设江厦潮汐试验电站,重点围绕潮汐能特点、潮汐机组研制、海工建筑物技术问题研究和综合利用等四大方面展开,并将其列为国家重要科学研究项目和“六五”国家科技攻关项目。
电站建设初期正值动荡年月,在经历多次停工波折和建设方案论证,1980年5月4日,我国第一台自行研究、自行设计、自行制造、自行安装的双向灯泡贯流式潮汐发电机组在电站正式投产发电。
《人民日报》刊发了标题为“我第一座双向潮汐电站发电”的报道。该机组的成功投产,作为发生在我国20世纪的世纪性大事,被镌刻在北京中华世纪坛的青铜甬道铭文中,载入史册。
自此,潮汐电站扬帆启航在之江大地。
一切“从零开始”填补空白
建设初期,该电站共承担了国家5项研究课题,并在1983年5月,被确定为国家“六五”期间科技攻关项目。
在各协作单位共同努力下,研制了两种结构型式的多功能双向发电机组,填补了国内空白,各项试验研究取得了丰硕成果,电站的科技攻关取得成功,获“六五”国家科技攻关成绩显著表彰奖励和第二届国家科技进步二等奖。
电力体制改革后,电站为进一步挖掘生产潜力、加大试验力度,决定在6号基坑上研制一台技术性能更优、运行工况更多、结构更加合理、自动化程度更高的新型潮汐发电机组,并于2005年被列入国家高技术研究发展计划(“863”计划)。项目获得核准后,电站立即成立专项工作组,坚持产学研相结合,联合清华大学等科研院所开展模型机组优化设计与研制试验工作,圆满实现潮汐发电机组正反向发电、正反向泄水和正反向水泵抽水的六工况运行。
2007年10月,该新型机组顺利投入运行,新型机组额定容量达到700千瓦,正向水力效率达到89.4%,反向水力效率达到84%,居于国际领先水平,完成并超过国家科技部的性能考核指标,项目成果先后荣获水利部科技进步最高奖—大禹水利科学技术一等奖、中国电力科学技术二等奖、国家能源科技进步三等奖、原国电集团科技进步一等奖等多项荣誉。
成就“世界首例”鸣笛远航
为持续推动潮汐发电技术的进步,电站积极申报并开展新1号三叶片潮汐机组增效扩容改造,如何解决三叶片双向六工况的控流问题是本项目的研究难点,也是国际上的首次工程应用,没有经验可供借鉴且难度极大。
电站联合清华大学积极开展调研合作,通过对叶片包角、厚度和进出口叶片安放角的组合策略优化,最终有效提高了叶片的控流能力。在改造施工过程中必须保证其它机组的安全运行,原1号机组混凝土拆除也是本项目的技术难点之一,电站反复论证,最终确定施工方案。
2015年8月,新1号机组顺利并网发电,电站总装机容量升至4100千瓦。新1号机组成为世界首例在役全功能三叶片灯泡贯流潮汐发电机组,填补了我国潮汐发电机组类型上的一项空白,巩固了我国在灯泡贯流潮汐发电从技术研究、机组设计制造到电站建设运行全方位的领先地位。
新1号机组改造项目创新和亮点频现,获得《一种六工况三叶片转轮双向潮汐发电水轮机》发明专利,入选中国科学院《高技术发展报告》,与“港珠澳大桥”、“蛟龙号载人潜水器”等共同荣获“全国优秀海洋工程”荣誉称号,并获得电力创新技术一等奖、海洋工程科学技术二等奖、中国电力科学技术进步三等奖、国家能源集团科技进步三等奖等多项荣誉。
秉持“科技创新”持续发力
潮汐电站以海水作为工作介质,设备的防腐蚀和防海生物附着的问题是常规水电站没有的。对于长期浸泡在海水中的潮汐发电机组来说,防腐防污问题直接关系到机组设备的使用寿命。
潮汐机组腐蚀主要表现在机组过流部件和水轮机主轴部分,其中最严重的是转轮和桨叶等受水流冲击较大的部件。电站通过40多年的积极探索,不断总结提炼海水防腐防污工作经验,反复在制造工艺、防腐清污、金属保护等方面进行试验论证,制订了一系列较为稳定、实用的防腐防污技术措施,形成了一整套有关于防腐防污技术的管理办法。这不仅为潮汐电站的防腐防污积累了大量的第一手资料,也为我国今后开发其他海洋工程提供了借鉴。
作为国家级潮汐能试验开发基地,电站不断积累开发利用潮汐能的科学研究和实践操作等方面的技术沉淀,先后参与“潮汐电站选址关键技术研究”“潮汐电站仿真与运行优化技术研究”“兆瓦级新型潮汐发电模型机组研发与原型机组选型优化设计”等多个国家“863”计划软课题,发表论文近30篇,取得较好研究成果。
电站始终致力于潮汐能项目探索与研究,这一系列相关配套科技课题的实施,开启了我国搭建潮汐电站专用技术规范体系的尝试工作,为我国后续建设万千瓦级潮汐电站奠定了坚实技术基础。
传播“潮汐魅力”发蒙启滞
长期以来,电站始终坚持履行国有企业社会责任,围绕开发海洋潮汐能源为中心,将其作为面向社会广泛开展科普知识教育及宣传的核心。
为更好地宣传和展示潮汐发电的知识和魅力,积极倡导绿色低碳理念,电站于2001年在站区建成潮汐发电科普馆,这也是我国唯一一个专门用作宣传展示开发利用潮汐能源的科普馆。后经两次搬迁改造,2017年,电站将厂区原闲置仓库改造为“潮汐发电展览馆”,作为科普宣传教育的主阵地。
多年来,电站致力于潮汐能源利用,面向社会广泛开展科普教育,现已形成以潮汐发电展览馆为主体、库区7处参观点为辅的科普教育基地。电站通过视频影像、图文展板、实物模型等,具体生动地向参观者宣传潮汐发电过程、课题研究成果、海洋经济发展等内容;以大坝、发电厂房、泄水闸等呈现出潮汐电站发电特点,让参观者近距离感受潮汐能源的魅力。
多年来,电站主动承担社会责任,结合“全国科普日”“科技活动周”开展主题鲜明的特色科普活动,通过形式各样的宣传方式,积极展示潮汐电站的建设过程、所获荣誉、国际影响力,以及集团公司开发海洋能源的先进经验和成果。电站潮汐发电展览馆常年面向社会和各类院校开放,自建馆以来,累计服务社会达10余万人次。