海洋能发电技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

40年来我国海洋能资源的开发利用取得了一定的发展，尤其是改革开放以来，逐渐在潮汐能、波浪能发电技术的研究和开发利用方面形成了一些较为成熟的技术，具备了一定的开发利用规模，有了一支较为稳定的科技队伍。

经过多年研究试点，我国潮汐发电行业在技术上日趋成熟，在降低成本、提高经济效益方面也取得了较大进展。近年来，我国潮汐能开发进程加速，潮汐电站建设掀起新高潮，已经建成一批性能良好、效益显著的潮汐电站。如2008年，福建八尺门潮汐能发电项目正式启动；2009年5月，浙江三门2万千瓦潮汐电站工程启动。现在，我国潮汐发电量仅次于法国、加拿大，位居世界第三位。专家认为，我国沿海必将不断地有更多、更大的潮汐电站建成。潮汐能发电技术前景广阔。

海浪发电机是利用海浪的上下垂直位移作为动力，转动水能发电机转化为电能，为匹配小型农用额定功率100千瓦,电压400伏,电流180.5安,转速750转/分的小型农用水能发电机,安装在浪差0.5-6米的高处或600吨以上船上,有2米的浪压,单机可发出120千瓦-250千瓦/小时的电能,3-5米的浪压可发出1万千瓦至5万千瓦/小时电能。将这一套发电设备安装在轮船上，总重量为2吨左右，不仅不会影响船的航速而且能够起到助推作用。因整个地球的大陆架都被海洋包围着,所以全世界都需要其相关技术。

但与先进国家海洋能开发利用的速度和规模相比，我国海洋能资源开发利用的水平还比较低，差距较大。目前国内外的海洋能技术都处在逐渐研发的过程中，此时谁占领了技术的制高点，谁就是未来市场的把握者。因此，自主创新的重要性毋庸赘言。在海洋能技术市场，谁先把它研发出来，变成统治市场的技术，谁就会占尽优势。

第二节 产品工艺特点或流程

潮汐能利用的主要方式是发电，潮汐发电的工作原理与常规水力发电的原理类似，它是利用潮水的涨、落产生的水位差所具有的势能来发电。由于蓄积的海水流量较大，但落差不大，并且呈间歇性，因此潮汐发电的水轮机的结构要适合低水头、大流量的特点。

开发潮汐能，具体地说，就是在有条件的海湾或感潮河口建筑堤坝、闸门和厂房，将海湾（或河口）与外海隔开围成水库，并在闸坝内或发电站厂房内安装水轮发电机组。对水闸适当地进行启闭调节，使水库内水位的变化滞后于海面的变化，库侧水位与海侧潮位就会形成一定的高度差（即工作水头），从而驱动水轮发电机组发电。从能量的角度来看，潮汐发电就是将海水的势能和动能，通过水轮发电机组转化为电能的过程。

双向运行潮汐电站工作原理示意图

为了调节水位，使发电尽量平稳，人类在开发利用潮汐资源的过程中提出了多种开发方式，其中最主要有单库单向、单库双向和双库单向三种开发方式：

潮汐发电三种不同开发方式示意图

在单向方式中水头变化范围较小，平均工作水头略高，这样可以减少水轮机的数量和尺寸，从而减少潮汐电站的投资；而在潮差较小、海湾条件允许的电站，采用双向工作比较有利。

海浪发电技术其主要特点有：

1、技术含量高：将浮力、重力与波浪力有机的巧妙利用，攻克了海浪随机性强，难以开发利用这一世界难题，填补了我国漂浮式海浪发电技术一项空白；

2、无污染：利用洁净、可再生能源“海浪”发电；

3、适应性广：可适应各种海况海域，是离岸的真正意义上的海浪发电站（国内外海浪发电站大都建在海岸上）；

4、耐久性强：设计新颖、结构合理、安全牢固设有特殊的防护装置，可防百年一遇的狂浪，使用寿命为15年；

5、体积小、装机容量大：每座基础直径16m，单座海浪发电站安装50kw发电机6台，总装机容量为300kw；

6、可产业化发展：模块化设计，工厂制造、海上安装、方便快捷、建设周期短、投入成本约0.85万元/kw。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

随着新能源的开发,海洋能技术迅速发展。目前已经进入利用这些技术大力发电的新阶段其中发展得较快的有潮汐能、海洋热能转换和波能。其次是海流能、盐度差能、海洋风能。发展得最成熟的潮汐能,法国有兆瓦的朗斯潮汐发电站。其它国家还有些较小型的成熟的潮汐电站。2009年加拿大在北美建立了第一个潮汐电站,即采用现有的流休控制泵在芬迪湾新斯科舍的安纳波利斯罗亚尔建造的兆瓦潮汐电站。

1、美国

美国最有前途的潮汐站址是北缅因和阿拉斯加。夏威夷附近和日本岛地区已有兆瓦的中型实验发电站。计划在夏威夷湖岛用私人资金建造一座兆瓦的电站。美国政府已为开发技术和制定规划储备了资金,用以支持以后几年某些特殊地区的中级型的开发。美国建立系统最有希望的地区是夏威夷和波多黎各外。墨西哥湾和佛罗里达外海也可能开发,但是,这些地区需要支撑发电站的浮动平台。这种平台的深海锚泊和电缆是现代技术所达不到的。

美国佛罗里达州的研究人员正在试验水下涡轮发电，以期利用海水流动发电。这种发电的成本是低廉的，将可能取代部分对气候变暖有影响的燃油和燃煤电厂。

他们认为把发电机等设施放入海洋深处有很多困难。我们的目的是利用水涨水落带动深水区所产生的能量，他的团队正在两个岛之间进行测试，在水下九米处测试水力涡轮机的发电能力。

2、英国

英国ITPower公司最初涉及海洋能技术领域是开发seanow海流涡轮机。该项目是公司早期项目的进化式开发，包括零水头浮子式水电机组。

ITPower公司牵头Seaflow计划，是整个项目的管理者，成立了一家新的公司——海流涡轮机有限公司(MCT)担当开发主力，并拥有知识产权。该项目的成果是双叶片的300kW水平轴涡轮机，是世界第1个商业规模开发海流的试验工程。MCT公司现在是一家独立于ITPower公司的企业，正在推进该技术。

开拓创新的经验使得ITPower公司在海洋能系统领域不断创新，继续开发新技术。其中最重要的是脉冲潮汐公司开发的脉冲潮汐系统和离岸波能有限公司(OWEL)的波能转换器(WEC)系统，分别是潮流能转换器和浮子式波能转换器。

在开发过程中，技术发明人都得借助ITPower公司在开发海洋能系统方面的经验。ITPower公司组建风险团队，领导申请筹资并管理项目。这种模式成功地为发明人获取将一项前端技术推向商业化应用所需的资金和专门知识提供了一种手段。

3、日本

日本三井造船公司近日宣布，该公司将与出光兴产、日本风力开发公司联合在太平洋沿海建设日本国内首个海浪发电站，电站预计于2012年建成并投入运营。东京都政府也将予以配合。目前，对于建站海域的调查论证工作等已经开始。建站候选区域选定后，将于2011年开始进行确证实验，2012年发电规模约为2万千瓦的海浪发电站将建成投入运营。

着眼于商业化，从2011年开始进行发电规模为1000～2000千瓦级的确证实验。发电站的建设区域将选在距陆地约10公里、水深为50～200米的海上。据称，确证实验设备的建设投资约10亿日元。

海浪发电的原理是利用海浪在海面上下起伏时所产生的能量所发的电。与太阳能发电等不同，海浪是24小时可以利用的能源，因此受到人们的关注。预计今后世界各国对海浪发电的应用将趋向高涨。



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