應(yīng)運(yùn)而生的新技術(shù)

海水淡化已成為世界各沿海國(guó)解決淡水資源短缺的重要途徑。“目前，多級(jí)閃蒸、多效蒸餾以及反滲透淡化等海水淡化技術(shù)已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，可一次性解決幾十萬(wàn)到上百萬(wàn)人的供水問(wèn)題。”淡化所海水淡化技術(shù)研究室主任馮厚軍說(shuō)。

然而，以上海水淡化技術(shù)均要消耗大量燃料能源，不僅加劇了能源供應(yīng)的緊張局面，還會(huì)造成大量的碳排放，導(dǎo)致環(huán)境污染加劇。受?chē)?guó)際能源價(jià)格的影響，淡化成本也比較高，不利于海水淡化市場(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展。

于是，將可再生能源與海水淡化技術(shù)相耦合的方式應(yīng)運(yùn)而生。也就是利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、波浪能等可再生能源來(lái)產(chǎn)生熱能、機(jī)械能以供海水淡化之用，也可直接利用風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)為海水淡化設(shè)備提供電力。

淡化所高級(jí)工程師謝春剛說(shuō)，可再生能源具有儲(chǔ)量巨大、清潔環(huán)保、可再生等特點(diǎn)，可使海水淡化擺脫對(duì)傳統(tǒng)燃料的依賴(lài)，大大降低淡化水的生產(chǎn)成本。這種方式一經(jīng)推出就展現(xiàn)出良好的市場(chǎng)潛力。

但是，可再生能源的不穩(wěn)定性是一個(gè)難題，海島上的風(fēng)、光和波浪能等雖然豐富，卻也是變化無(wú)常的或是交叉存在的，僅依靠其中的某一種是不可靠的。研究人員提出，把這幾種可再生能源綜合在一起，利用其時(shí)空上的互補(bǔ)性來(lái)彌補(bǔ)其不穩(wěn)定性，于是他們建起了風(fēng)光柴儲(chǔ)一體化海水淡化系統(tǒng)。也就是集風(fēng)能、太陽(yáng)能、柴油能、反滲透海水淡化及智能控制技術(shù)為一體的復(fù)合型可再生能源海水淡化系統(tǒng)。

“搬到哪兒，哪兒就能產(chǎn)水”

2011年研發(fā)之初，科研人員遇到的第一個(gè)技術(shù)難題是如何把幾種能源綜合起來(lái)使用。“我們制造了‘風(fēng)光油儲(chǔ)海水淡化裝置’，把不同的能源集中放在一個(gè)集裝箱里。”謝春剛說(shuō)，但能源復(fù)合使用會(huì)產(chǎn)生不同的直流電、交流電，要統(tǒng)一用電才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

經(jīng)過(guò)研究，他們把風(fēng)光柴儲(chǔ)一體化海水淡化系統(tǒng)的發(fā)電模式分成4種：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單獨(dú)供電、光伏發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)供電、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合供電、柴油發(fā)電機(jī)當(dāng)作備用電源。“這4種模式可以很好地把不同能源產(chǎn)生的能量綜合起來(lái)發(fā)電，達(dá)到統(tǒng)一用電、多能互補(bǔ)的目的。”謝春剛說(shuō)。

考慮到海島上自然環(huán)境比較惡劣，研發(fā)人員就把整套裝置集成安裝于集裝箱內(nèi)，便于實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)吊裝，集裝箱高約3米，長(zhǎng)約7米。集裝箱內(nèi)，一半是電源控制系統(tǒng)和蓄電池，另一半是反滲透海水淡化系統(tǒng)。考慮到工作人員在偏遠(yuǎn)海島上進(jìn)行維護(hù)、操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，控制系統(tǒng)采用了高度智能化設(shè)計(jì)，避免了過(guò)多的人力操作，方便了島上漁民和部隊(duì)使用。此外，裝置內(nèi)還配置了空調(diào)，可調(diào)節(jié)箱內(nèi)溫度。內(nèi)部空間也比較寬敞，操作人員可在里面自由完成各種操作，轉(zhuǎn)個(gè)身、彎個(gè)腰等都沒(méi)問(wèn)題。

另外，風(fēng)光油儲(chǔ)海水淡化裝置即便在無(wú)風(fēng)也沒(méi)光的情況下，柴油發(fā)電機(jī)備用電源仍可維持設(shè)備運(yùn)行4小時(shí)以上，產(chǎn)水量為每天5噸。“把它搬到哪兒，哪兒就能產(chǎn)水，不用擔(dān)心能源不足的問(wèn)題。”謝春剛說(shuō)。

馮厚軍說(shuō)，風(fēng)光油儲(chǔ)海水淡化裝置適應(yīng)性強(qiáng)，穩(wěn)定性高，各種環(huán)境下均可產(chǎn)能產(chǎn)水，可綜合各種能源進(jìn)行交叉供能。而且對(duì)保護(hù)海洋環(huán)境有重大貢獻(xiàn)。該裝置是利用可再生能源進(jìn)行供能，不會(huì)破壞海島生態(tài)，不會(huì)污染海洋環(huán)境。 

“再也不用為吃水發(fā)愁了”

青島即墨鰲山東部的大管島，有豐富的可再生能源，但長(zhǎng)期以來(lái)都存在供電不足、淡水缺乏等問(wèn)題。“以前因?yàn)槿彪�，島上居民天一黑就睡覺(jué)了。淡水大都用船從鄰近的城市運(yùn)，成本太高。”謝春剛說(shuō)。

2012年，國(guó)家海洋局決定把多能互補(bǔ)海水淡化示范工程放到大管島上。淡化所根據(jù)大管島的地理和可再生能源情況，在淡化系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了波浪能發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、反滲透海水淡化和電力控制等單元。各單元輸出的電能均由電力控制單元經(jīng)逆變后，提供給島上居民使用，同時(shí)滿(mǎn)足海水淡化裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)需要。經(jīng)過(guò)一年的試運(yùn)行，該系統(tǒng)不僅充分利用了島上的可再生能源，還實(shí)現(xiàn)了每天供5噸淡水的目標(biāo)。

漁民李金國(guó)居住在即墨市，靠打魚(yú)為生的他有時(shí)會(huì)在大管島住上半個(gè)月。當(dāng)記者問(wèn)及今年淡水供應(yīng)的情況，他笑著說(shuō)：“我現(xiàn)在島上一日三餐的做飯用水基本上都沒(méi)問(wèn)題，再也不用為吃水發(fā)愁了。”李金國(guó)說(shuō)，以前他到島上居住，都要備好干糧和水。那時(shí)，島上停水停電是經(jīng)常的事，通常一個(gè)星期都洗不上一回澡。而現(xiàn)在，大管島不缺水不缺電，他隔三差五就會(huì)來(lái)島上住一陣子。

“實(shí)踐證明，多能互補(bǔ)海水淡化技術(shù)具有良好的市場(chǎng)發(fā)展前景。”馮厚軍說(shuō)，下一步他們將利用自身的研發(fā)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高可再生能源的利用率。同時(shí)與多家單位進(jìn)行合作，繼續(xù)在沿海、海島等地區(qū)進(jìn)行應(yīng)用示范，推動(dòng)可再生能源海水淡化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。