李晶,楊立,馬越,徐紅瑞
(國家海洋技術(shù)中心 天津 300112)
海洋能源產(chǎn)業(yè)正在進(jìn)入商業(yè)或預(yù)商業(yè)時代,大量的技術(shù)正在全世界范圍接受測試,作為一個相對新奇的技術(shù)產(chǎn)業(yè),許多障礙和不確定的因素需要被鑒定和排除,國際上和各發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來解決這些問題。
近些年,海洋能源開發(fā)利用技術(shù)一直在飛快發(fā)展,試驗與測試環(huán)境、方法都在不斷地改進(jìn)與完善,世界各發(fā)達(dá)國家也在紛紛設(shè)立海洋能源方面的專門服務(wù)機(jī)構(gòu),建立相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、政策、文件,以促進(jìn)海洋能發(fā)電裝置的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
美國搭建了全方位的支撐與服務(wù)體系,以促進(jìn)海洋能源項目的快速發(fā)展,目前在建的海洋能項目已有20多個。西北國家海洋可再生能源中心(NNMREC)、東南國家海洋可再生能源中心(SNMREC)和夏威夷國家海洋可再生能源中心(HINMREC)就是美國能源部成立的3個國家海洋可再生能源中心,其不僅僅局限于理論研究與技術(shù)開發(fā),還建立了試驗與測試環(huán)境,打造面向全世界的綜合測試與科研中心。
歐洲海洋能源中心(EMEC)是國際知名的權(quán)威性海洋能轉(zhuǎn)換裝置測試及認(rèn)證中心,其發(fā)布了關(guān)于海洋能裝置的資源評估、性能評估、室內(nèi)測試等12項海洋能開發(fā)利用技術(shù)文件,其中有6項技術(shù)文件正在申請成為國際標(biāo)準(zhǔn)的過程之中,這份文件適用于海洋能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)從概念到發(fā)電場的各個階段,大大促進(jìn)了海洋能裝置的研發(fā)與測試。
日本通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)研究院于1974年制訂了“陽光計劃”,該計劃是日本政府為發(fā)展新能源和可再生能源而制定的能源戰(zhàn)略,其支持的新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)在2011年啟動的項目,主要是推動海洋能實際應(yīng)用及實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,特別是波浪能、潮流能和海洋溫差能,以及海洋能利用系統(tǒng)的基本研究。
我國也通過出臺法律法規(guī)、頒布發(fā)展規(guī)劃、設(shè)立專項資金等方式支持海洋能利用技術(shù)的發(fā)展。在國家的大力支持下,一批海洋能開發(fā)利用的新方法、新裝置取得突破進(jìn)展。面對海洋能發(fā)電裝置快速發(fā)展的需求,我國亟須制定配套海洋能源標(biāo)準(zhǔn),以引導(dǎo)和規(guī)范海洋能發(fā)電裝置的設(shè)計、制造和檢驗,促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
近20多年來,受化石燃料能源危機(jī)和環(huán)境變化壓力的驅(qū)動,作為主要可再生能源之一的海洋能事業(yè)取得了很大發(fā)展,在相關(guān)高技術(shù)后援的支持下,海洋能開發(fā)利用技術(shù)日趨成熟。國際性標(biāo)準(zhǔn)化組織、海洋能源部門都已經(jīng)發(fā)布了海洋能源轉(zhuǎn)換裝置配套標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件,為世界各國進(jìn)行海洋能源領(lǐng)域的貿(mào)易和技術(shù)交流,提供基本準(zhǔn)則和統(tǒng)一要求。國際上認(rèn)可的國際標(biāo)準(zhǔn),目前主要由3個國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)(International Standardization Organization,ISO)、國際電工委員會(International Electrotechnical Commission,IEC)、國際電信聯(lián)盟(International Telecommunication Union,ITU)所制定。
IEC/TC 114Marine energy-wave,tidal and other water current converters是海洋能——波浪能、潮汐能和其他水流能轉(zhuǎn)換設(shè)備技術(shù)委員會,對海洋能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)制定國際標(biāo)準(zhǔn),其標(biāo)準(zhǔn)化的范圍重點集中在將波浪能、潮汐能和其他水流能轉(zhuǎn)換成電能。IEC/TC 114目前已發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)有3項,正在起草的標(biāo)準(zhǔn)有8項。國際海洋能源標(biāo)準(zhǔn)的建立,是為了提高波浪能、潮汐能和水流能能量轉(zhuǎn)換設(shè)備整體的經(jīng)濟(jì)可行性和可接受性,減輕技術(shù)和金融風(fēng)險,使市場能夠更快地吸收商業(yè)海洋能源產(chǎn)品。
IEC/TC 114目前已發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)有3項,包括術(shù)語[1]、波浪能發(fā)電裝置發(fā)電性能評估[2]、潮汐能發(fā)電裝置發(fā)電性能評估[3]。
2.1.1 術(shù)語
IEC/TC 114發(fā)布的技術(shù)規(guī)范定義了海洋和海洋可再生能源的相關(guān)術(shù)語,針對海洋資源、海洋可再生能源和波浪、潮汐和其他水流能轉(zhuǎn)換器提出明確、統(tǒng)一的術(shù)語,以幫助項目開發(fā)、工程和標(biāo)準(zhǔn)的制定,促進(jìn)海洋可再生能源產(chǎn)業(yè)相關(guān)的國際組織和個體之間的交流和影響。
2.1.2 波浪能發(fā)電裝置發(fā)電性能評估
波浪能產(chǎn)業(yè)正從初級階段過渡到商業(yè)化生產(chǎn)階段,制定本標(biāo)準(zhǔn)對規(guī)范海洋行業(yè)波浪能轉(zhuǎn)換器的動力性能評估方法,推動產(chǎn)品商業(yè)化具有重要作用。該標(biāo)準(zhǔn)提供基于試驗場,評估波浪能轉(zhuǎn)換裝置發(fā)電性能的方法。適用范圍包括近岸、近海、深水和淺水波浪能資源豐富的區(qū)域的發(fā)電的波浪能轉(zhuǎn)換裝置;處于商業(yè)化階段的順應(yīng)系泊式、繃緊系泊式、坐底式、岸式波浪能轉(zhuǎn)換裝置。
2.1.3 潮汐能發(fā)電裝置發(fā)電性能評估
潮汐能發(fā)電正在進(jìn)入大規(guī)模開發(fā)利用和產(chǎn)業(yè)化階段,現(xiàn)在可以為部分地方電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電力,該標(biāo)準(zhǔn)提供系統(tǒng)的實用比尺和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)潮流能發(fā)電裝置的發(fā)電性能的評估方法;界定了潮流能轉(zhuǎn)換裝置額定電力以及額定流速;潮流能轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)電曲線描述方法以及編寫報告結(jié)果的框架。
IEC/TC 114正在制定的標(biāo)準(zhǔn)有8項,對海洋能的通用技術(shù)規(guī)范、波浪能水槽測試、波浪能和潮汐能的資源評估等方面制定了標(biāo)準(zhǔn)。
2.2.1 通用技術(shù)規(guī)范
正在制定的通用技術(shù)規(guī)范對海洋能設(shè)備的設(shè)計、錨泊系統(tǒng)、熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計、電力質(zhì)量做了規(guī)定。國際海洋能通用技術(shù)規(guī)范的制定對國際上和各個國家之間統(tǒng)一海洋能轉(zhuǎn)換設(shè)備的設(shè)計、制造、驗證和評價的基本技術(shù)要求,規(guī)范海洋能經(jīng)濟(jì)、市場發(fā)揮著重要作用。
(1)“海洋能設(shè)備設(shè)計要求”提出了基本的設(shè)計要求,以確保海洋能設(shè)備的工程完整性,保證設(shè)備達(dá)到規(guī)定的設(shè)計壽命;
(2)“海洋能源轉(zhuǎn)換設(shè)備錨泊系統(tǒng)評價”規(guī)范錨泊系統(tǒng)安裝、維護(hù)、評定程序;
(3)“海洋熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計評價”制定了一個統(tǒng)一的方法,以確保海洋熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計、評價和驗證的一致性和準(zhǔn)確度;
(4)“波浪能、潮汐能和其他水流能設(shè)備的電力質(zhì)量要求”對控制海洋能設(shè)備電力質(zhì)量起到了重要的作用。
2.2.2 波浪能、潮汐能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
與波浪能、潮汐能相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),IEC/TC 114正在制定的有4項,包括波浪能、潮汐能資源的評定和界定、波浪能轉(zhuǎn)換設(shè)備第二個站位的功率性能的評價、波浪能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的水槽測試。
(1)“波浪能資源的評定和界定”與“潮汐能資源的評定和界定”兩項標(biāo)準(zhǔn)提供了波浪能、潮汐能資源的測量、分析技術(shù)和報告方面的指導(dǎo),制定了評估、測量及資源分析的精確、統(tǒng)一的方法,以幫助研發(fā)人員測量海洋能資源和選擇裝置布放地點,并保證資源評估結(jié)果的正確性。
(2)“波浪能轉(zhuǎn)換設(shè)備第二個站位的功率性能的評價”提供了波浪能轉(zhuǎn)換設(shè)備在第二個站位的功率性能評價的方法和條件,該方法可以在資料有限或者不完整的情況下對波浪能轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行評估。
(3)“波浪能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的水槽測試”為波浪能轉(zhuǎn)換設(shè)備開發(fā)早期階段的測試,提供了結(jié)構(gòu)化的方案和詳細(xì)的測試步驟,以幫助中小企業(yè)、資助機(jī)構(gòu)或其他感興趣的投資者對波浪能轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行開發(fā)和評估,減輕技術(shù)和財政風(fēng)險。
海洋波浪能、潮汐能、潮流能和溫差能等可再生能源的開發(fā)利用是推動建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要工作。近些年,我國海洋能事業(yè)取得了很大的進(jìn)展,潮汐能利用技術(shù)基本成熟,達(dá)到國際先進(jìn)水平,潮流能、波浪能等技術(shù)研發(fā)和小型示范應(yīng)用也取得一定進(jìn)展,已有較好的技術(shù)儲備。但是在海洋能源領(lǐng)域,我國至今未發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn),因此當(dāng)務(wù)之急是開展海洋能開發(fā)利用標(biāo)準(zhǔn)化研究與建設(shè)?!秶液Q笫聵I(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》明確指出:“搭建海洋可再生能源開發(fā)利用實驗平臺,完善海洋可再生能源標(biāo)準(zhǔn)體系”,可見國家對海洋標(biāo)準(zhǔn)化工作的重視?!度珖Q髽?biāo)準(zhǔn)化“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中也將海洋能利用標(biāo)準(zhǔn)的制定作為“十二五”期間的主要任務(wù)之一,重點開展海洋能電站技術(shù)、海洋能轉(zhuǎn)換檢測方法、海洋能利用環(huán)境評價、安全檢測等方面標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定工作。近幾年,國家正從以下幾個方面開展海洋能標(biāo)準(zhǔn)化工作。
國家海洋局2011年通過國家“海洋可再生能源專項資金項目”支持,組織建立了“海洋能開發(fā)利用標(biāo)準(zhǔn)體系”。該標(biāo)準(zhǔn)體系從海洋可再生能源資源調(diào)查與評估、能源轉(zhuǎn)化設(shè)備與測試、能源發(fā)電廠建設(shè)和能源資源開發(fā)利用管理4個方面安排、部署了標(biāo)準(zhǔn)制定工作。該標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)廣泛征求了國內(nèi)海洋可再生能源開發(fā)利用各個方面組織機(jī)構(gòu)的意見,形成了送審稿。
目前,英國標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會等同采用了IEC/TS 62600-1-2011標(biāo)準(zhǔn)成為國家標(biāo)準(zhǔn),德國標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會等同采用了IEC/TS 62600-100-2012標(biāo)準(zhǔn)成為國家標(biāo)準(zhǔn),我國也將要把IEC/TC 114已發(fā)布的3項國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為國家標(biāo)準(zhǔn),目前已經(jīng)申請立項。推進(jìn)采用海洋能國際標(biāo)準(zhǔn),有效引進(jìn)國外先進(jìn)海洋能技術(shù),促進(jìn)我國海洋能開發(fā)利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的出臺,可以更好地發(fā)揮海洋能開發(fā)利用標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)支撐作用,有效地促進(jìn)海洋能技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、市場的有序化和規(guī)范化。
國家海洋局通過海洋觀測及海洋能源開發(fā)利用分技術(shù)委員會,已經(jīng)制定、出臺了3項海洋可再生能源開發(fā)利用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),包括《海洋能源術(shù)語》《海流和潮流能量分布圖繪制方法》和《海浪能量分布圖繪制方法》。另外,正在制定20余項國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),包括《海洋能調(diào)查質(zhì)量控制要求》《海洋能源調(diào)查儀器設(shè)備通用技術(shù)條件》《海洋能源術(shù)語常用術(shù)語》和《海洋能術(shù)語調(diào)查和評估術(shù)語》等。海洋能標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布填補(bǔ)了我國海洋能源領(lǐng)域基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)、海洋能技術(shù)規(guī)范等方面的空白,非常適用于海洋能源開發(fā)實際工作的需要。
世界各國都已經(jīng)意識到標(biāo)準(zhǔn)的重要性,國際性標(biāo)準(zhǔn)化組織和海洋發(fā)達(dá)國家都在紛紛制定海洋能源轉(zhuǎn)換裝置的配套標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件,海洋能源標(biāo)準(zhǔn)體系在標(biāo)準(zhǔn)的建立過程中也被逐漸的完善起來。國際和國內(nèi)海洋能標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的對比狀態(tài)如表1所示。
表1 國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的對比
我國海洋能源標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展趨勢:
(1)海洋能源國際標(biāo)準(zhǔn)化正在快速發(fā)展,我國需要跟上國際標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展的步伐,積極參加國際標(biāo)準(zhǔn)化活動,逐步與國際接軌,推進(jìn)海洋能源的標(biāo)準(zhǔn)化工作。
(2)海洋能源標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)該是有序進(jìn)行的工作,依據(jù)法律法規(guī),根據(jù)國家經(jīng)濟(jì)、市場需要和國家海洋標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展規(guī)劃,制定和修訂標(biāo)準(zhǔn)。
(3)推動海洋能源科技研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)研制、市場開拓的一體化,通過海洋能源標(biāo)準(zhǔn)傳播最好的經(jīng)驗,進(jìn)入新的市場并推動創(chuàng)新。
(4)培養(yǎng)海洋能源標(biāo)準(zhǔn)化人才。
海洋能源開發(fā)利用標(biāo)準(zhǔn)化工作是我國標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要組成部分,是實施海洋能源科學(xué)管理的基礎(chǔ),也是推廣應(yīng)用海洋能源科研成果和新技術(shù)的橋梁。目前海洋能源開發(fā)利用標(biāo)準(zhǔn)處于非常急缺的狀態(tài),需要海洋工作者把海洋工作經(jīng)驗與國內(nèi)外海洋能源技術(shù)、市場、經(jīng)濟(jì)等多方面相結(jié)合,制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來補(bǔ)充、完善海洋能源標(biāo)準(zhǔn)體系。標(biāo)準(zhǔn)立起來就是屏障,保護(hù)自己;放下來就是平臺,開拓市場。國家針對我國國情和海洋能源技術(shù)現(xiàn)狀,在不斷完善海洋能源領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系,豎立起保護(hù)國家和人民利益的屏障,抵制外來產(chǎn)品的肆意入侵;建立起促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的平臺,協(xié)調(diào)國內(nèi)海洋能源經(jīng)濟(jì)市場的平衡。完善海洋能標(biāo)準(zhǔn)體系,推進(jìn)海洋能標(biāo)準(zhǔn)的建立,才是真正可持續(xù)發(fā)展的趨勢。
[1]IEC/TC 114.Marine energy-Wave,tidal and other water current converters-Part 1:Terminology.IEC/TS 62600-1.2011(12)[EB/OL].[2014-06-21]http://webstore.iec.ch.
[2]IEC/TC 114.Marine energy-Wave,tidal and other water current converters-Part 100:Electricity producing wave energy converters-Power performance assessment.IEC/TS 62600-100.2012(08)[EB/OL].[2014-06-21]http://webstore.iec.ch.
[3]IEC/TC 114.Marine energy-Wave,tidal and other water current converters-Part 200:Electricity producing tidal energy converters-Power performance assessment.IEC/TS 62600-200.2012(10)[EB/OL].[2014-06-21]http://webstore.iec.ch.