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潮流水轮机的研究进展

潮流水轮机是一种利用潮汐运动转化为电能的新型水力发电设

备。它以一种高效的方式利用了潮汐运动，这使得它比其他水

力发电设备更为具有优势。因此，潮流水轮机的研究和发展备

受关注。本文将介绍潮流水轮机的研究进展。

1.潮流水轮机技术介绍

潮流水轮机是利用潮汐运动产生的水流动能，通过水轮转动，

驱动发电机发电。该技术的优点在于，无需建设高坝水库，因

此占地面积小，对生态环境的影响较小。同时，潮流水轮机具

有自暴动、自启动、自稳定等特点，对于海水潮汐、潮汐能量

的开发具有极大的前景。

2.潮流水轮机实验研究

从技术实践来看，目前关于潮流水轮机的研究主要集中在实验

研究领域。大量实验和试验研究表明，潮流水轮机在海洋洋流

资源的利用方面有着非常广泛的应用前景。

2.1斯特拉思克莫尔实验

斯特拉思克莫尔实验是全球范围内最早开展的潮流水轮机实验，

于1984年在加拿大开展。该实验中利用直径为1.5米的三叶

式水轮机，研究不同转速下的转矩和功率特性。实验表明，该

水轮机在潮汐流速大于0.8m/s时可以为低电压电池充电。

2.2英国Orkney实验

Orkney实验是一个长期实验，由自然能源研究所牵头，吸引

了来自多个行业的合作伙伴和项目投资者。实验研究中，研究

人员首次在海上安装了三架能量转换系统，包括水轮机和水下

涡轮机等。实验表明，在高速潮汐条件下，潮流水轮机装置可

以输出约100KW的电能。此外，实验还测试了不同类型的潮

流水轮机的运行情况，并进行了深入的能量输出分析。

3.潮流水轮机项目案例

近年来，多个潮流水轮机项目在全球范围内陆续开展。下面介

绍几个项目案例。

3.1劳斯托克海洋电站

劳斯托克海洋电站位于英国康沃尔郡的海岸线上，是全球最大

的潮汐能发电站之一。该电站利用人工建造的条形水道，潮汐

水通过水轮机，驱动42台涡轮机，每小时发电能力达到240

兆瓦。

3.2威尔士斯旺西海洋电站

威尔士斯旺西海洋电站采用了与劳斯托克相似的设计，并因其

海洋发电的独特组合而获得了“千禧年工程”的名号。电站锚定

在斯旺西湾的南部，可以产生320兆瓦的电力输出。

4.潮流水轮机面临的挑战和未来展望

尽管潮流水轮机在能源领域具有广阔的发展前景，但它面临着

一些重要的挑战。

4.1环境保护

潮流水轮机处理潮汐和水流能力非常强，因此设计或选择水轮

机的方式必须确保设备与环境的可持续发展相匹配。

4.2对海洋生态环境的影响

海洋发电项目通常需要在潮浪、潮汐能源特别丰富的地方建立

机械设备，例如水轮机和涡轮机等。但这些设备不可避免地会

对海洋生态环境造成一定的影响。

4.3投资成本较高

潮流水轮机项目的建设需要高额的投资成本，包括设备采购、

设计和建造等方面的支出。这也是潮流水轮机项目得以建设的

一个限制因素。

总体来说，潮流水轮机是一种有着极大发展前景的技术，并已

经在全球范围内得到广泛应用。但同时，它也面临着环境保护、

对海洋生态环境的影响以及成本的挑战。为应对这些挑战，需

要进一步加强研究和开发，同时也需要采用可持续的技术和方

案，以使潮流水轮机成为一项更加可靠的清洁能源选择。潮流

水轮机是一种在近年来迅速发展的能源技术，利用潮汐潮流转

化为电能。下面将列出一些相关数据并进行分析。

1.全球潮汐能资源储量

据国际能源机构（IEA）估计，全球潮汐能资源储量约有

900TWH/year，即约有3.3%的全球电力需求。目前，全球已

经建成的潮流水轮机装机容量约为530MW，占全球潮汐能利

用的比重很小。

2.海洋发电技术费用对比

各种海洋发电技术的平均发电成本（LevelizedCostof

Electricity，LCOE）是评价海洋能源利用技术可行性的重要指

标。以英国为例，据2019年的数据，英国岸外风电的LCOE

为60-70欧元/MWh，而潮汐发电的LCOE为150-200欧元

/MWh。该数据表明，由于潮汐能发电项目的建设成本较高，

加上涨潮和落潮周期性问题，使得其LCOE比其他海洋能源

技术要高得多。

3.潮流水轮机技术发展现状

目前，全球范围内潮流水轮机技术的发展相对成熟，已有多个

商业化项目在建。英国、法国、加拿大和中国等国家均有潮流

水轮机项目建设。例如，英国的塞文海洋电站是世界上第一个

商业化运营的潮流水轮机项目，其额定功率为1.2MW。加拿

大的费沃西湾TidalEnergy公司正在建设具有1.2MW装机容

量的潮流水轮机电站