发布时间 : 星期五 文章潮流能发电及潮流能发电装置 - 图文更新完毕开始阅读6781d728192e45361066f5b4
风车式 水平轴潮流能水轮机 空心贯流式 导流罩式 直叶片式
竖轴潮流能水轮机 螺旋叶片式 潮流能获取装置 导流罩式
升力-阻力型潮流能装置 Savonius式水轮机 柔性叶片式水轮机 振荡式水翼潮流能装置 其他形式潮流能装置
图2 潮流能获取装置的分类
在图2所示的各型潮流能获取装置中，以水平轴潮流能水轮机应用最多，竖轴潮流能水轮机次之。因此，下面重点介绍水平轴和竖轴式潮流能水轮机。 3.1 水平轴潮流能水轮机
水平轴潮流能水轮机又称轴流叶轮水轮机，这种水轮机类似于常见大型风力机，其水流方向与旋转轴平行，利用水流推动叶轮旋转桨叶发电。水平轴潮流能水轮机又可按结构分为风车式、空心贯流式和导流罩式。
3.1.1 风车式潮流能水轮机(水下风车)
风车式潮流能水轮机是目前技术比较成熟、发展最快的机型。风车式潮流能水轮机的工作原理和结构都与现代风力机类似，其水轮机翼型叶片可以是固定的，也可以是可调的。 风车式潮流能水轮机结构简单，稳定性较好，获能系数较高。 目前，风车式潮流能水轮机已为许多公司所推崇采用，其主要代表有英国洋流水轮机公司(Marine Current Turbines,Ltd.,MCT)、英国SMD公司和美国绿色能源公司(Verdant Power Co.)公司等。
英国MCT公司是当代潮流能发电技术的领航者。该公司于2000年由英国IT动力(IT Power)公司、Seacore公司、Bendalls公司和Corus英国公司共同出资组建而成。而IT动力公司是一家著名英国咨询公司，该公司从1990年代中期开始研究潮流能发电。MCT公司成立后，规划分三阶段开发风车式潮流能水轮机。第一阶段代号为“SeaFlow”，在英国德文郡的Lynmouth研制一台300kW潮流能发电装置(图3)，该装置水轮机转子直径11m，于2003年5月建成发电；第二阶段的代号为“SeaGen”，研制了一台1.2MW潮流能发电装置(图4、图5)。2008年5月，世界上首台商用潮流能发电装置——1.2MW“SeaGen”在北爱尔兰Strangford湖并网投入运行；第三阶段从2009年开始，实现1.2MW“SeaGen”水轮机的小批量生产。目前,MCT公司正为北威尔士和加拿大批量生产1.2MW SeaGen的潮流能发电机；为威尔士Anglesey岛潮流电场制造7台15MW风车式潮流发电机组，首台机组预计2011年投运发电。
图3 SeaFlow型300kW潮流能发电装置
图4 SeaGen型1.2MW潮流能发电装置(水轮机浸没于海水中)
1.2MW“SeaGen”机组是目前世界上投入商业运行的最大潮流能发电机组。该机组额定功率1.2MW(现已超发)。水轮机转子直径16m，额定流速2.25m/s，最低工作流速为0.7m/s，设计获能系数0.45，装置传动比为69.9，水轮机转子额定转速为14.3r/min。潮流发电装置的桩柱高40.7m，直径3.025m，横梁长29m。整个装置包括2台可调双叶片式水轮机，分别固定在横梁的两端。“SeaGen”水轮机的叶片可180o变距，因此机组在退潮和涨潮时均可发电。
英国潮流(Tidal Stream)公司开发了一种称为“Triton”的潮流能发电装置。“Triton”机组与“SeaGen”机组异曲同工。英国潮流能公司已在法国沿海对3m高的原型装置进行了测试(图6),预计全尺寸60m高的“Triton”机组可以发电10MW。
图5 SeaGen型1.2MW潮流能发电装置(水轮机提升到海面以上)
图6 正在海下进行测试的“Triton”型潮流能发电装置
德国Voith公司研制的1MW水平轴潮流发电机组见图7。此前，该公司曾为韩国研制同型号的300kW机组。
图7 德国Voith公司研制的300kW水平轴潮流能发电装置
英国SMD Hydrovision设计的“TidEL”风车式潮流能水轮机见图8。单个转子的旋转直径为18.5m，在流速2.3m/s下可以发电1MW。
英国洋流能源公司(Ocean Flow Energy, OFE)在北爱尔兰Strangford测试了一种称为Evopod的半潜式潮流能发电装置样机(图9)。
图8 英国SMD公司的TidEL型1MW水平轴潮流能水轮机
图9 英国OFE公司的Evopod型潮流能发电装置 美国绿色能源(Verdant Power)公司在Roosevelt岛潮汐工程(RITE)中采用固定式倾角式三叶式风车式水轮机(图10)。水轮机转子直径5m，额定流速2.2m/s，额定功率35.9kW。机组于2007年投入运行。但因设计不当，运行中叶片断裂，后采取加强措施，于2008年9月重新投入运行。
图10 美国绿色能源公司的三叶片水平轴潮汐能水轮机
挪威Hammerfest Storm公司研制了底座式三叶片水平轴潮汐能水轮机(图11)。模型机于2003年在挪威Kvalsund安装，经四年运行测试，已正式并网发电。现正在研制1MW全尺寸样机HS1000。