21世纪,人类进入了大规模开发利用海洋的时期。海洋能资源极其丰富,为后续经略海洋提供了取之不尽的清洁能源。但是,打开该能量宝库并不容易,它考验着一个国家在能源、海工领域的科研水平和技术实力。
中科院广州能源研究所从年开始波浪能转换研究,42年来倾注了5代研发人的心血和汗水,年南粤工匠获得者盛松伟就是其中的一员,这一干就是近20年。
他曾花费9年时间带领团队优化改进吸波浮体,更突破了波浪能装置无法长期稳定发电的瓶颈,交付了首台kW鹰式波浪能发电装置“舟山号”,为人类从陆地走向近海,再从近海走向远海提供清洁的海洋能源。
年南粤工匠盛松伟:中科院广州能源研究所海洋能研究室研究员
科研之初:“咬咬牙坚持下去!”
走进中科院广州能源研究所的海洋能实验室,首先映入眼帘的就是团队各个时期的科研成果:从“七五”时期的“我国最早的波浪能发电装置(10W-3kW)”,到“八五”时期的“我国第一座20kW岸式振荡水柱波浪能装置”“我国第一座5kW漂浮式后弯管振荡水柱波浪能装置”,再“十三五”时期的“中科院先导项目kW漂浮式波浪能发电平台”,都可一览无遗,清晰地展现了42年来广州能源研究所在波浪能转换研究上走过的科研之路。盛松伟年进入中科院广州能源研究所工作,从研究实习员到研究室主任研究员,他在这里持续20年开展波浪能研究。
盛松伟团队研发的海上多能互补平台在不占用陆地资源的情况下提供清洁无污染的可再生能源,还可作为海上移动式应急电源使用。
科研之路并不是一帆风顺。10多年前,中科院广州能源研究所建成了第一代漂浮式波浪能装置。谁没想到,装置下海的第二天,就在大海中沉没了。盛松伟回忆起当时的场景遗憾地说:“第二天再去看的时候,装置已经发生不可逆的倾斜。打电话让船舶来救援时,装置已经沉下去了。这意味里面的俘获装置、电力系统全部变成了废铁。”
亲眼见到波浪能装置沉入大海,让刚刚参加工作不久的盛松伟感到头脑一懵。加之,早期技术的不完善,波浪能的应用市场还没有打开;科研条件较差,人员流失不可避免,年时,团队一度只剩下3个人。这些让他对自己的事业产生了迷茫。
不过,暂时的困难并没有击倒盛松伟。他乐观开解自己,又和团队成员说:“就像波浪一样,任何个人和团队的事业都一定会有波谷、有波峰,咬咬牙坚持下去!”
十年磨一剑!经过不懈努力,在近10年来,盛松伟团队在波浪能的研究上取得了突破性的进展。其中,经过9年间的不断改进,一个被称为“鹰头”的吸波浮体完美化身“捕浪高手”。此外,在盛松伟的带领下,年6月30日,首台kW鹰式波浪能发电装置“舟山号”正式交付,突破了波浪能装置无法长期稳定发电的瓶颈,获得多个国家的发明专利及国际船级社认证,实海况发电效率国际领先。
盛松伟团队研发的深远海波浪发电、养殖、旅游一体化平台“澎湖号”模型。
科研攻关:在大风大浪中工作曾5、6次被台风围困
无论是海上设备还是远岛海礁,从陆地铺设电缆供电都是不现实的。人类要实现从陆地走向海洋,只能就地获能,海能海用,“捕捉”海上的波浪并使之成功转化为电能就是其中的一种方式。而成功实现向海洋借能,背后离不开一代代科研人员的艰辛付出。
为了时时监测装置的运行状态,一旦在海中央投放了波浪能转化装置后,科研人员需要每天或者每隔一天登上装置工作。这要求科研人员长时间离开陆地,在海上平台或者海岛上生活。“有的同事现在就在海上工作。我们有一台装置在海上运行已接近两年了,人员长时间要海上值守。除非通报有台风来袭,人员才会撤离装置。”
有时,为了调试设备,盛松伟和团队的科研人员需要凌晨起床,把装置拖航到目标海域,等待视线较好的白天抓紧时间调试。还有时,到了生活条件艰苦、交通不便的岛屿,一周只有一班船,外界资讯和新鲜蔬菜只能靠这一班船运送,只有吃饭的时候才能供上电。一边是蕴含巨大能量的波浪,一边是岛上供不上电的现实,这让盛松伟更加认识到将波浪能提取出来是一件何等有意义的事。
盛松伟在实验室工作中。
越是深海的岛礁波浪能越丰富,风浪越大的地方,波浪能资源也越丰富。这使得波浪能科研人员的工作还存在一定的危险,直面风浪、被台风围困对他们而言是工作中常常会遇到的情况。
就在去年,盛松伟刚刚带着团队在远海的大风浪中完成了一场大型装置实验。“刚把装置投放到海上,紧接着就来了7个台风。把装置调整完后已经是凌晨2点了,此时海上的风浪逐渐变大,我们4个人就被困在装置上了。”
考虑到如果等到第二天早上,风浪可能会更大。盛松伟和其他三名同事,找来一艘渔船,每人身穿两件救生衣,从实验装置的侧面跳往渔船上,才得以从装置上安全下来。像这样与风浪的正面危险“较量”,在过往的20年里,他曾遭遇过五六次。“我们做的就是波浪发电,一定是在风浪大的地方工作的。”盛松伟笑着说。
盛松伟工作的实验室中的各种设备。
科研畅想:建设海上网络迈向大海更深处
“我们出差的时间比较多,不是在海上就是在去海上的路上。到海岛工作时,时间长的时候,一待就是一个月。”盛松伟说,一年里,他有一半的时间在外出差。而从业近20年,从广东珠海的担杆岛到南海,盛松伟的足迹遍布各个海岛,一路向深海进发。
正是在中科院广州能源研究所几代科研工作者的不懈努力下,目前,在我国,波浪能已实现了诸多应用场景,包括有百瓦级的和千瓦级的波浪能技术和装备可为海洋仪器供电;有几十千瓦、几百千瓦甚至上兆瓦大型波浪能装置能够给海岛岛礁供电;有百千瓦半潜的波浪能装置已经成功和海上渔业结合在一起,集波浪能发电、深海渔业养殖、旅游休闲、5G通讯技术建设为一体。
对盛松伟而言,他对波浪能的想象并不止步于此。在他的设想里面,未来,在海上,如果波浪能装备布置得更多,就可以形成了一个海上网络,这个海洋网络能帮助我们进一步认识海洋。“搭载的设备可以清晰地探测海上环境、大能源平台可以发电制造淡水、过往船舶可以快速充电……”服务国家海岛建设与开发的大型海上可移动能源平台、服务国家海洋观测的系列化海洋仪器原位供电装置、服务国家大洋科考的由海洋绿色能源驱动的大洋科考站、服务智慧海洋建设的基于海洋能源平台的智慧蓝网等等,在未来都会一一实现。
服务于国家发展大局,盛松伟正带领着一支由20人组成的年轻科研团队,不断开展科研攻关,为认识海洋到经略海洋提供科研力量,为海上生产生活提供稳定的平台技术和能源技术支撑,并在建设“海洋强国”国家发展战略的背景下,把波浪能研究不断向深海推进。
中国科学院广州能源研究所研制的波力发电装置。
名词解释:
1.波浪能:波浪能是海洋能的一种具体形态,也是海洋能中最主要的能源之一。作为一种清洁无污染的环保能源,是海上可再生能源。它的开发和利用对缓解能源危机和减少环境污染有重要作用。
2.波浪能转换:利用固定或漂浮的装置将波能收集起来并转换为电能或其他便于利用与传输形式的能量转换技术。
波浪能养殖平台模型。
文/广州日报·新花城记者:邓潇丽图/广州日报·新花城记者:廖雪明视频/广州日报·新花城记者:邓潇丽广州日报·新花城编辑:*宽伟