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天津海淡所多能互补海水淡化技术良好前景已实践证明
《中国海洋报》记者 孙安然 朱 / 时间:2013-10-25 09:57:51
  据中国海岛网2013年10月24日讯 近日,海水淡化与海岛供水安全学术会议在天津举行。会上,国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所(简称:天津海淡所)正式发布了其2013年海水淡化研究新成果――风光柴储一体化海水淡化系统。风光柴储一体化海水淡化系统就是集风能、太阳能、柴油能、反渗透海水淡化及智能控制技术为一体的复合型可再生能源海水淡化系统。
  应运而生的新技术
  海水淡化已成为世界各沿海国解决淡水资源短缺的重要途径。“目前,多级闪蒸、多效蒸馏以及反渗透淡化等海水淡化技术已实现大规模商业化应用,可一次性解决几十万到上百万人的供水问题。”天津海淡所海水淡化技术研究室主任冯厚军说。
  然而,以上海水淡化技术均要消耗大量燃料能源,不仅加剧了能源供应的紧张局面,还会造成大量的碳排放,导致环境污染加剧。受国际能源价格的影响,淡化成本也比较高,不利于海水淡化市场的可持续发展。
  于是,将可再生能源与海水淡化技术相耦合的方式应运而生。也就是利用太阳能、风能、波浪能等可再生能源来产生热能、机械能以供海水淡化之用,也可直接利用风能、太阳能发电技术为海水淡化设备提供电力。
  天津海淡所高级工程师谢春刚说,可再生能源具有储量巨大、清洁环保、可再生等特点,可使海水淡化摆脱对传统燃料的依赖,大大降低淡化水的生产成本。这种方式一经推出就展现出良好的市场潜力。
  但是,可再生能源的不稳定性是一个难题,海岛上的风、光和波浪能等虽然丰富,却也是变化无常的或是交叉存在的,仅依靠其中的某一种是不可靠的。研究人员提出,把这几种可再生能源综合在一起,利用其时空上的互补性来弥补其不稳定性,于是他们建起了风光柴储一体化海水淡化系统。也就是集风能、太阳能、柴油能、反渗透海水淡化及智能控制技术为一体的复合型可再生能源海水淡化系统。 

 

即将在海岛上安装的海水淡化设备


  “搬到哪儿,哪儿就能产水”
  2011年研发之初,科研人员遇到的第一个技术难题是如何把几种能源综合起来使用。“我们制造了‘风光油储海水淡化装置’,把不同的能源集中放在一个集装箱里。”谢春刚说,但能源复合使用会产生不同的直流电、交流电,要统一用电才能保证系统的稳定性。
  经过研究,他们把风光柴储一体化海水淡化系统的发电模式分成4种:风力发电机组单独供电、光伏发电系统单独供电、风力发电机组和光伏发电系统联合供电、柴油发电机当作备用电源。“这4种模式可以很好地把不同能源产生的能量综合起来发电,达到统一用电、多能互补的目的。”谢春刚说。
  考虑到海岛上自然环境比较恶劣,研发人员就把整套装置集成安装于集装箱内,便于实现整体运输和现场吊装,集装箱高约3米,长约7米。集装箱内,一半是电源控制系统和蓄电池,另一半是反渗透海水淡化系统。考虑到工作人员在偏远海岛上进行维护、操作费时费力,控制系统采用了高度智能化设计,避免了过多的人力操作,方便了岛上渔民和部队使用。此外,装置内还配置了空调,可调节箱内温度。内部空间也比较宽敞,操作人员可在里面自由完成各种操作,转个身、弯个腰等都没问题。
  另外,风光油储海水淡化装置即便在无风也没光的情况下,柴油发电机备用电源仍可维持设备运行4小时以上,产水量为每天5吨。“把它搬到哪儿,哪儿就能产水,不用担心能源不足的问题。”谢春刚说。
  冯厚军说,风光油储海水淡化装置适应性强,稳定性高,各种环境下均可产能产水,可综合各种能源进行交叉供能。而且对保护海洋环境有重大贡献。该装置是利用可再生能源进行供能,不会破坏海岛生态,不会污染海洋环境。
  “再也不用为吃水发愁了”
  青岛即墨鳌山东部的大管岛,有丰富的可再生能源,但长期以来都存在供电不足、淡水缺乏等问题。“以前因为缺电,岛上居民天一黑就睡觉了。淡水大都用船从邻近的城市运,成本太高。”谢春刚说。
  2012年,国家海洋局决定把多能互补海水淡化示范工程放到大管岛上。天津海淡所根据大管岛的地理和可再生能源情况,在淡化系统中设计了波浪能发电、太阳能发电、风能发电、反渗透海水淡化和电力控制等单元。各单元输出的电能均由电力控制单元经逆变后,提供给岛上居民使用,同时满足海水淡化装置的运转需要。经过一年的试运行,该系统不仅充分利用了岛上的可再生能源,还实现了每天供5吨淡水的目标。
  渔民李金国居住在即墨市,靠打鱼为生的他有时会在大管岛住上半个月。当记者问及今年淡水供应的情况,他笑着说:“我现在岛上一日三餐的做饭用水基本上都没问题,再也不用为吃水发愁了。”李金国说,以前他到岛上居住,都要备好干粮和水。那时,岛上停水停电是经常的事,通常一个星期都洗不上一回澡。而现在,大管岛不缺水不缺电,他隔三差五就会来岛上住一阵子。
  “实践证明,多能互补海水淡化技术具有良好的市场发展前景。”冯厚军说,下一步他们将利用自身的研发优势,进一步提高可再生能源的利用率。同时与多家单位进行合作,继续在沿海、海岛等地区进行应用示范,推动可再生能源海水淡化技术的发展应用。