国内外潮流能利用技术现状与发展国内外潮流能利用技术现状与发展.doc

国内外潮流能利用技术现状与发展?? 赵龙武1，王树杰2，李冬2? （1?水利部杭州机械设计研究所，浙江杭州?310012；?2?中国海洋大学?工程学院，山东青岛?266100）?摘要：潮流能是一种清洁无污染、蕴藏量丰富的可再生新能源，随着化石能源不断枯竭和环保要求的不断提高，世界各国对潮流能的开发利用愈加重视，各种潮流能发电技术得到了不断突破，其中英国等欧美国家已进入商业化运作前期。本文介绍了国内外潮流能开发利用的必威体育精装版进展，以及已建、在建和计划筹建的工程项目情况；对各种水轮机的实验性能、实际应用情况进行了阐述，总结了各种水轮机电站的工作流速、额定功率、固定方式等情况，对各项技术的特点及应用前景进行了对比研究；通过对国内外潮流能利用技术的分析，总结了潮流能发电技术的发展趋势，针对我国潮流能开发利用现状提出了建议。 潮流主要是由潮汐引起的海水流，储量丰富，据欧盟委员会支持的非核能项目[1](JOULE?II?Non-Nuclear?Energy?program)估计欧洲可利用的潮流能达1.25×104MW，我国潮流能资源极为丰富，据《中国沿海农村海洋能资源区划》统计，中国沿岸130个水道的理论平均功率约为1.4×104MW，其中浙江、福建、山东和台湾海峡是世界上潮流能资源最丰富的地区之一。世界能源的日益短缺和环境的不断恶化，促使世界各国加快绿色能源的开发利用，潮流能作为绿色可再生能源，具有能量密度高、可预测性强、蕴藏量丰富等特点，越来越受到世界各国的重视。? 目前潮流能的规模化的开发利用，虽然还没有成功运作的商业化项目，但在选址、经济技术和环境影响等全面评估的基础上，提出了不同类型的原型设计，并在实验室、海域进行实验研究。其中英国海 ? ? 图16?振荡式潮流能装置? 2.5其他形式潮流能获取装置? 新加坡Atlantis?Resources?Co.公司设计的Nereus潮流能装置，如图17所示，Nereus专门为浅水工况设计，叶片以一定的倾斜角度安装在链形式的机构上，水轮机提取流体动能驱动链条转动，于2008年7月进行了400kW的拖拽试验[19]，目前没有相关性能参数资料。? ? 图17?新加坡Atlantis公司Nereus潮流能装置? 英国的NRE（Neptune?Renewable?Energy）公司的Neptune?Proteus潮流能发电装置，如图18所示，该装置主要由转子和导流罩组成，采用漂浮式锚泊，导流罩带有导叶可改变流向减小反向力矩，提高获能效率。NRE设计的了6m×6m转子的潮流能发电装置，并对1/100、1/40、1/10的模型进行了水槽实验，结果表明Neptune?Proteus装置的获能系数高达0.45[20]。? ??? 171 ? 图18?英国NRE公司Neptune?Proteus潮流能发电装置? 丹麦人Bent?Hilleke发明了Tideng水轮机，如图19所示，该水轮机叶片在转动过程中可伸缩，以减小反向转矩的影响，底座还起到提高流速的作用，大大提高了能量的获取，底座是转子2-3倍高，可使流速提高1.3-2倍。对于一个底座长20m，高10m，叶片高2m，在3m/s的流速下，可发电4.167MW。2009年将有一个1MW的项目建成，于2010年在英国的奥克尼郡测试[21]。? ? ? 图19?Bent?Hillekef发明了Tigeng水轮机? 3?潮流能利用技术分析与对比?3.1?潮流能利用技术比较? 潮流能利用技术发展到现在已有数十种形式，为便于比较，对以上潮流能技术列表比较，如表4所示，其中获能系数为相关公布数据或推算得到。? 潮流能开发利用近几年得到了快速发展，已有兆瓦级的电站建成，由表可见因系统稳定性因素影响，水轮机尺度都在20m以内，额定流速在2m/s左右，最低工作流速在0.5-1.2m/s，获能系数在0.3左右，带有导流装置的设备获能系数相对较高，在0.5左右。? ??????? 172 表4??潮流能利用技术比较? 序号?装置名称? 所属公司?尺寸参数?额定功率? 额定流速(m/s)? 最低工作流速(m/s)? 是否聚流? 获能?系数*?载体?方式? 发展现状? 国家? 1?SeaGen?MCT?16m?×2?1.2MW?2.25?0.7?否?0.48?桩柱 式?建成，投入使用?英国?2?RITE?Verdant?Power5m? 35.9kW?2.2?0.7?否? 0.34?座底式?连续9000小时测试? 美国?3?TidEL? SMD? Hydrovision? 18.5m×2?1MW?2.3?0.7?否?0.31?锚链?悬浮?/?英国?4?RTT?Lunar?Energy19.5m? 2M