苏格兰潮汐能发展概况

苏格兰可再生绿色能源行业协会最新统计数字显示：为使海洋发电系统并入电网运行，苏格兰首个“海洋能源岛”将面临支付巨额费用。Ofgem(英国政府在电力天然气市场监管机构)为电力系统收费制度改革所做的独立审查报告显示，在彭特兰弗斯和奥克尼水域投入的资金额在持续攀升。

虽然审查促使陆上发电厂对相关事项做了改进，但对岛屿上项目的投资呈火箭式增长，严重地威胁着处于早期阶段的波浪能和潮汐能项目的经济可行性。

奥克尼水域的收费水平显著地增加了波浪能和潮汐能项目的成本，这样只能抑制在海洋能源部门的投资。应该记住，岛屿是某些最好的天然资源的所在地。如果要应对重要的气候变化和满足可再生能源目标的要求，大力开发风能、波浪能及潮汐能是较有效的途径之一。

新的估算数字是基于每年的波浪和潮汐项目的电网收费，彭特兰弗斯和奥克尼水域年联网费用估算值，从2011年的5 600万英镑增长到2020年的1.07亿英镑。

尽管彭特兰弗斯陆上联网费用以每年460万英镑在减少，但奥克尼水域的费用却大幅增长。因为要求在岛上的电力生产厂家支付一笔“本地工程费用”，其中包括铺设从苏格兰陆地到奥克尼水域昂贵的海底电缆费用。

新近的预算还考虑了铺设一条更大的电缆，来输送奥克尼水域波浪和潮汐设备增加生产的电量。

苏格兰官方希望费用问题不会阻碍其北部的可再生能源发电工程，因为这里是处于世界领先地位的波浪能和潮汐能发电的家园。

1 哥斯达海角项目

在2012年初，阿尔斯通和苏格兰海洋可再生能源(SSE)开发商签署新的合资协议，共同开发哥斯达海角(Costa Head)波浪能项目。项目装机为200 MW。

阿尔斯通与SSE将协同工作以获得所需的许可证，并计划在该波浪场内布设AW-3型能量转换器。该转换器是AWS海洋能源公司正在开发的一项新技术产品，阿尔斯通拥有其40%的股权。

哥斯达海角波浪场位于奥克尼陆地以北5 km,水深60～75 m。阿尔斯通和SSE建议先进行详细的现场勘测和环境影响评估，以便在完成所有装机之前，以初始阶段10 MW左右的装机来开发该波浪发电场。

一个典型的AWS-3型设备主要包括由12个单元组成的阵列，每个单元的尺寸宽约16 m、深8 m，布置在总梁长达60 m的钢梁结构周围。其结构钢的重量虽然不到1 300 t，但是装机容量可达2.5 MW。设备将固定在水深65～150 m的水域。这些设备将会以阵列或“农田”的形式摆放，其总额定容量可达数百兆瓦。每套设备都由一条高压输电线与中央离岸变电站相连。

2 潮汐发电及其资助基金

在2012年3月，潮汐发电股份有限公司生产的电量超过200 MW·h，并利用500 kW的潮汐水轮发电机组原型向国家电网送电。该水轮机原型目前布署在苏格兰奥克尼群岛上的欧洲海洋能源中心海上试验场。

苏格兰波浪发电项目最近得到了更多的财政支持。第2阶段的波浪与潮汐能量研究、发展与示范支持(WATERS)基金，将使苏格兰开发商及其供应链公司在国际海洋能源市场上获得越来越多的份额，对苏格兰而言，其产生的经济价值到2020年可高达40亿英镑。WATERS是苏格兰政府、企业界、高地和岛屿企业之间的合作项目，其资金由欧洲区域性发展基金提供。在2010年WATERS基金的最初阶段，全苏格兰的4个海洋能源项目得到了600万英镑的基金支助。

在受助者中，斯科特威尔士潮汐电站获得了120万英镑，专门用于920万英镑项目的设计、建造，并安装2 MW的SR2000型商用规模的浮动潮汐水轮机。第2阶段WATERS基金还为以下项目提供资助。

(1) 阿尔巴特恩。布署WaveNET示范组件，包括6个7.5 kW的SQUID波能转换器，项目总费用为130万英镑，资助款为61.7万英镑。

(2) AWS海洋能量。用于AWS-3WEC的设计、建造和试运行，项目总投资1 560万英镑，资助款390万英镑。

(3) 海上城市。建造和试验CORMAT 500 kW的潮汐水轮机，项目总投资490万英镑，资助款140万英镑。

(4) 海洋流开发。建设和现场测试1/4比尺的Evopod TE70原型双水轮机潮汐能量转换器，项目总投资130万英镑，资助款75万英镑。

3 功率试验设备

在爱尔兰科克大学水力学和海洋研究中心(HMRC)，已经研发出了实验室规模的试题台，以便对海洋能源研究所需功率进行模拟试验。试验台具有灵活、可编程、安全和稳定方面的性能，选用的驱动器/电机/发电机组合，来自艾默生控制技术和利莱森玛2个工业公司。

由于迫切要求将更多的近海发电设备和组件与电网连接，所以研究和开发的重点在于动力总成中电气部件的控制和性能，包括发电机、功率变换器和电网接口设备。对这些部件在海洋能源系统运行条件下的设计性能开展评估，必须借助于实验室规模的试验台。

系统中使用的3个驱动器是控制技术单向驱动的SP型交流驱动器：1个用于控制“原动机”，2个以背靠背配置连接的驱动器用于控制发电机，以再生模式用于从发电机转换成电能，根据保持发电机转速所需要的控制频率，即50 Hz的频率，与电网的频率相一致。每个驱动器都配有一个插件模块与现场总线相连。选用的利莱森玛绕组转子发电机以及多接触器配置技术，使该系统在发电机类型选择方面具有独特的灵活性。

试验平台内部的主控制系统位于PLC内，而驱动器和PLC之间的大多数交换则是通过现场总线网络进行的。

动力分配系统的缩尺试验表明，海洋能源转换器的开发已进入到一个重要阶段，因而开发商宣称该试验台在推进此项技术方面迈出了重大的一步。

4 首次并网

2012年9月13日班戈水利电力公司证实，海洋可再生能源发电公司(ORPC)所属的科布斯库克湾潮汐能源项目生产的电能已经输送到班戈公司的电网。

班戈水电很乐意为实现将能源输送到电网充当重要角色。ORPC的工程是开发新技术的一种手段，它将有助于缅因州减少对化石燃料的依赖。

在2012年初，联邦能源监管委员会(FERC)将一个试点项目的许可证颁发给了ORPC 下属的科布斯库克湾潮汐能项目。4月，缅因州公共事业委员会批准了ORPC缅因州潮汐能项目(包括科布斯库克湾潮汐能源项目)与班戈水电、缅因公共事业局以及缅因中央电力公司20 a电力购买协议的基本条款。

第1台TidGen设备于2012年6月安装，最高出力为180 kW，每年发出的电能足够25～30个家庭使用。另外2台设备拟在2013年晚些时候在科布斯库克湾潮汐能源项目现场进行安装。这3台设备所生产的电能基本足够75～100个家庭使用。

缅因州潮汐能源工程投资的一部分来自于美国能源局、缅因技术研究所以及私人投资商。