蘇格蘭潮汐能發展概況

蘇格蘭可再生綠色能源行業協會最新統計數字顯示：為使海洋發電系統并入電網運行，蘇格蘭首個“海洋能源島”將面臨支付巨額費用。Ofgem(英國政府在電力天然氣市場監管機構)為電力系統收費制度改革所做的獨立審查報告顯示，在彭特蘭弗斯和奧克尼水域投入的資金額在持續攀升。

雖然審查促使陸上發電廠對相關事項做了改進，但對島嶼上項目的投資呈火箭式增長，嚴重地威脅著處于早期階段的波浪能和潮汐能項目的經濟可行性。

奧克尼水域的收費水平顯著地增加了波浪能和潮汐能項目的成本，這樣只能抑制在海洋能源部門的投資。應該記住，島嶼是某些最好的天然資源的所在地。如果要應對重要的氣候變化和滿足可再生能源目標的要求，大力開發風能、波浪能及潮汐能是較有效的途徑之一。

新的估算數字是基于每年的波浪和潮汐項目的電網收費，彭特蘭弗斯和奧克尼水域年聯網費用估算值，從2011年的5 600萬英鎊增長到2020年的1.07億英鎊。

盡管彭特蘭弗斯陸上聯網費用以每年460萬英鎊在減少，但奧克尼水域的費用卻大幅增長。因為要求在島上的電力生產廠家支付一筆“本地工程費用”，其中包括鋪設從蘇格蘭陸地到奧克尼水域昂貴的海底電纜費用。

新近的預算還考慮了鋪設一條更大的電纜，來輸送奧克尼水域波浪和潮汐設備增加生產的電量。

蘇格蘭官方希望費用問題不會阻礙其北部的可再生能源發電工程，因為這里是處于世界領先地位的波浪能和潮汐能發電的家園。

1 哥斯達海角項目

在2012年初，阿爾斯通和蘇格蘭海洋可再生能源(SSE)開發商簽署新的合資協議，共同開發哥斯達海角(Costa Head)波浪能項目。項目裝機為200 MW。

阿爾斯通與SSE將協同工作以獲得所需的許可證，并計劃在該波浪場內布設AW-3型能量轉換器。該轉換器是AWS海洋能源公司正在開發的一項新技術產品，阿爾斯通擁有其40%的股權。

哥斯達海角波浪場位于奧克尼陸地以北5 km,水深60～75 m。阿爾斯通和SSE建議先進行詳細的現場勘測和環境影響評估，以便在完成所有裝機之前，以初始階段10 MW左右的裝機來開發該波浪發電場。

一個典型的AWS-3型設備主要包括由12個單元組成的陣列，每個單元的尺寸寬約16 m、深8 m，布置在總梁長達60 m的鋼梁結構周圍。其結構鋼的重量雖然不到1 300 t，但是裝機容量可達2.5 MW。設備將固定在水深65～150 m的水域。這些設備將會以陣列或“農田”的形式擺放，其總額定容量可達數百兆瓦。每套設備都由一條高壓輸電線與中央離岸變電站相連。

2 潮汐發電及其資助基金

在2012年3月，潮汐發電股份有限公司生產的電量超過200 MW·h，并利用500 kW的潮汐水輪發電機組原型向國家電網送電。該水輪機原型目前布署在蘇格蘭奧克尼群島上的歐洲海洋能源中心海上試驗場。

蘇格蘭波浪發電項目最近得到了更多的財政支持。第2階段的波浪與潮汐能量研究、發展與示范支持(WATERS)基金，將使蘇格蘭開發商及其供應鏈公司在國際海洋能源市場上獲得越來越多的份額，對蘇格蘭而言，其產生的經濟價值到2020年可高達40億英鎊。WATERS是蘇格蘭政府、企業界、高地和島嶼企業之間的合作項目，其資金由歐洲區域性發展基金提供。在2010年WATERS基金的最初階段，全蘇格蘭的4個海洋能源項目得到了600萬英鎊的基金支助。

在受助者中，斯科特威爾士潮汐電站獲得了120萬英鎊，專門用于920萬英鎊項目的設計、建造，并安裝2 MW的SR2000型商用規模的浮動潮汐水輪機。第2階段WATERS基金還為以下項目提供資助。

(1) 阿爾巴特恩。布署WaveNET示范組件，包括6個7.5 kW的SQUID波能轉換器，項目總費用為130萬英鎊，資助款為61.7萬英鎊。

(2) AWS海洋能量。用于AWS-3WEC的設計、建造和試運行，項目總投資1 560萬英鎊，資助款390萬英鎊。

(3) 海上城市。建造和試驗CORMAT 500 kW的潮汐水輪機，項目總投資490萬英鎊，資助款140萬英鎊。

(4) 海洋流開發。建設和現場測試1/4比尺的Evopod TE70原型雙水輪機潮汐能量轉換器，項目總投資130萬英鎊，資助款75萬英鎊。

3 功率試驗設備

在愛爾蘭科克大學水力學和海洋研究中心(HMRC)，已經研發出了實驗室規模的試題臺，以便對海洋能源研究所需功率進行模擬試驗。試驗臺具有靈活、可編程、安全和穩定方面的性能，選用的驅動器/電機/發電機組合，來自艾默生控制技術和利萊森瑪2個工業公司。

由于迫切要求將更多的近海發電設備和組件與電網連接，所以研究和開發的重點在于動力總成中電氣部件的控制和性能，包括發電機、功率變換器和電網接口設備。對這些部件在海洋能源系統運行條件下的設計性能開展評估，必須借助于實驗室規模的試驗臺。

系統中使用的3個驅動器是控制技術單向驅動的SP型交流驅動器：1個用于控制“原動機”，2個以背靠背配置連接的驅動器用于控制發電機，以再生模式用于從發電機轉換成電能，根據保持發電機轉速所需要的控制頻率，即50 Hz的頻率，與電網的頻率相一致。每個驅動器都配有一個插件模塊與現場總線相連。選用的利萊森瑪繞組轉子發電機以及多接觸器配置技術，使該系統在發電機類型選擇方面具有獨特的靈活性。

試驗平臺內部的主控制系統位于PLC內，而驅動器和PLC之間的大多數交換則是通過現場總線網絡進行的。

動力分配系統的縮尺試驗表明，海洋能源轉換器的開發已進入到一個重要階段，因而開發商宣稱該試驗臺在推進此項技術方面邁出了重大的一步。

4 首次并網

2012年9月13日班戈水利電力公司證實，海洋可再生能源發電公司(ORPC)所屬的科布斯庫克灣潮汐能源項目生產的電能已經輸送到班戈公司的電網。

班戈水電很樂意為實現將能源輸送到電網充當重要角色。ORPC的工程是開發新技術的一種手段，它將有助于緬因州減少對化石燃料的依賴。

在2012年初，聯邦能源監管委員會(FERC)將一個試點項目的許可證頒發給了ORPC 下屬的科布斯庫克灣潮汐能項目。4月，緬因州公共事業委員會批準了ORPC緬因州潮汐能項目(包括科布斯庫克灣潮汐能源項目)與班戈水電、緬因公共事業局以及緬因中央電力公司20 a電力購買協議的基本條款。

第1臺TidGen設備于2012年6月安裝，最高出力為180 kW，每年發出的電能足夠25～30個家庭使用。另外2臺設備擬在2013年晚些時候在科布斯庫克灣潮汐能源項目現場進行安裝。這3臺設備所生產的電能基本足夠75～100個家庭使用。

緬因州潮汐能源工程投資的一部分來自于美國能源局、緬因技術研究所以及私人投資商。