應(yīng)運而生的新技術(shù)

海水淡化已成為世界各沿海國解決淡水資源短缺的重要途徑。“目前，多級閃蒸、多效蒸餾以及反滲透淡化等海水淡化技術(shù)已實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，可一次性解決幾十萬到上百萬人的供水問題。”淡化所海水淡化技術(shù)研究室主任馮厚軍說。

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，還會造成大量的碳排放，導(dǎo)致環(huán)境污染加劇。受國際能源價格的影響，淡化成本也比較高，不利于海水淡化市場的可持續(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)運而生。也就是利用太陽能、風(fēng)能、波浪能等可再生能源來產(chǎn)生熱能、機械能以供海水淡化之用，也可直接利用風(fēng)能、太陽能發(fā)電技術(shù)為海水淡化設(shè)備提供電力。

淡化所高級工程師謝春剛說，可再生能源具有儲量巨大、清潔環(huán)保、可再生等特點，可使海水淡化擺脫對傳統(tǒng)燃料的依賴，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)出良好的市場潛力。

但是，可再生能源的不穩(wěn)定性是一個難題，海島上的風(fēng)、光和波浪能等雖然豐富，卻也是變化無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，利用其時空上的互補性來彌補其不穩(wěn)定性，于是他們建起了風(fēng)光柴儲一體化海水淡化系統(tǒng)。也就是集風(fēng)能、太陽能、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技術(shù)難題是如何把幾種能源綜合起來使用。“我們制造了‘風(fēng)光油儲海水淡化裝置’，把不同的能源集中放在一個集裝箱里。”謝春剛說，但能源復(fù)合使用會產(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)過研究，他們把風(fēng)光柴儲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)電機組單獨供電、光伏發(fā)電系統(tǒng)單獨供電、風(fēng)力發(fā)電機組和光伏發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合供電、柴油發(fā)電機當(dāng)作備用電源。“這4種模式可以很好地把不同能源產(chǎn)生的能量綜合起來發(fā)電，達到統(tǒng)一用電、多能互補的目的。”謝春剛說。

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)，便于實現(xiàn)整體運輸和現(xiàn)場吊裝，集裝箱高約3米，長約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)�？紤]到工作人員在偏遠海島上進行維護、操作費時費力，控制系統(tǒng)采用了高度智能化設(shè)計，避免了過多的人力操作，方便了島上漁民和部隊使用。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)個身、彎個腰等都沒問題。

另外，風(fēng)光油儲海水淡化裝置即便在無風(fēng)也沒光的情況下，柴油發(fā)電機備用電源仍可維持設(shè)備運行4小時以上，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)心能源不足的問題。”謝春剛說。

馮厚軍說，風(fēng)光油儲海水淡化裝置適應(yīng)性強，穩(wěn)定性高，各種環(huán)境下均可產(chǎn)能產(chǎn)水，可綜合各種能源進行交叉供能。而且對保護海洋環(huán)境有重大貢獻。該裝置是利用可再生能源進行供能，不會破壞海島生態(tài)，不會污染海洋環(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，但長期以來都存在供電不足、淡水缺乏等問題。“以前因為缺電，島上居民天一黑就睡覺了。淡水大都用船從鄰近的城市運，成本太高。”謝春剛說。

2012年，國家海洋局決定把多能互補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)計了波浪能發(fā)電、太陽能發(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，同時滿足海水淡化裝置的運轉(zhuǎn)需要。經(jīng)過一年的試運行，該系統(tǒng)不僅充分利用了島上的可再生能源，還實現(xiàn)了每天供5噸淡水的目標。

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

“實踐證明，多能互補海水淡化技術(shù)具有良好的市場發(fā)展前景。”馮厚軍說，下一步他們將利用自身的研發(fā)優(yōu)勢，進一步提高可再生能源的利用率。同時與多家單位進行合作，繼續(xù)在沿海、海島等地區(qū)進行應(yīng)用示范，推動可再生能源海水淡化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。