第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

40年來(lái)我國(guó)海洋能資源的開發(fā)利用取得了一定的發(fā)展，尤其是改革開放以來(lái)，逐漸在潮汐能、波浪能發(fā)電技術(shù)的 研究 和開發(fā)利用方面形成了一些較為成熟的技術(shù)，具備了一定的開發(fā)利用規(guī)模，有了一支較為穩(wěn)定的科技隊(duì)伍。

經(jīng)過多年 研究 試點(diǎn)，我國(guó)潮汐發(fā)電 行業(yè) 在技術(shù)上日趨成熟，在降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益方面也取得了較大進(jìn)展。近年來(lái)，我國(guó)潮汐能開發(fā)進(jìn)程加速，潮汐電站建設(shè)掀起新高潮，已經(jīng)建成一批性能良好、效益顯著的潮汐電站。如2008年，福建八尺門潮汐能發(fā)電項(xiàng)目正式啟動(dòng)；2009年5月，浙江三門2萬(wàn)千瓦潮汐電站工程啟動(dòng)?，F(xiàn)在，我國(guó)潮汐發(fā)電量?jī)H次于法國(guó)、加拿大，位居世界第三位。專家認(rèn)為，我國(guó)沿海必將不斷地有更多、更大的潮汐電站建成。潮汐能發(fā)電技術(shù)前景廣闊。

海浪發(fā)電機(jī)是利用海浪的上下垂直位移作為動(dòng)力，轉(zhuǎn)動(dòng)水能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，為匹配小型農(nóng)用額定功率100千瓦,電壓400伏,電流180.5安,轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分的小型農(nóng)用水能發(fā)電機(jī),安裝在浪差0.5-6米的高處或600噸以上船上,有2米的浪壓,單機(jī)可發(fā)出120千瓦-250千瓦/小時(shí)的電能,3-5米的浪壓可發(fā)出1萬(wàn)千瓦至5萬(wàn)千瓦/小時(shí)電能。將這一套發(fā)電設(shè)備安裝在輪船上，總重量為2噸左右，不僅不會(huì)影響船的航速而且能夠起到助推作用。因整個(gè)地球的大陸架都被海洋包圍著,所以全世界都需要其相關(guān)技術(shù)。

但與先進(jìn)國(guó)家海洋能開發(fā)利用的速度和規(guī)模相比，我國(guó)海洋能資源開發(fā)利用的水平還比較低，差距較大。目前國(guó)內(nèi)外的海洋能技術(shù)都處在逐漸研發(fā)的過程中，此時(shí)誰(shuí)占領(lǐng)了技術(shù)的制高點(diǎn)，誰(shuí)就是未來(lái)市場(chǎng)的把握者。因此，自主創(chuàng)新的重要性毋庸贅言。在海洋能技術(shù)市場(chǎng)，誰(shuí)先把它研發(fā)出來(lái)，變成統(tǒng)治市場(chǎng)的技術(shù)，誰(shuí)就會(huì)占盡優(yōu)勢(shì)。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

潮汐能利用的主要方式是發(fā)電，潮汐發(fā)電的工作原理與常規(guī)水力發(fā)電的原理類似，它是利用潮水的漲、落產(chǎn)生的水位差所具有的勢(shì)能來(lái)發(fā)電。由于蓄積的海水流量較大，但落差不大，并且呈間歇性，因此潮汐發(fā)電的水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)要適合低水頭、大流量的特點(diǎn)。

開發(fā)潮汐能，具體地說(shuō)，就是在有條件的海灣或感潮河口建筑堤壩、閘門和廠房，將海灣（或河口）與外海隔開圍成水庫(kù)，并在閘壩內(nèi)或發(fā)電站廠房?jī)?nèi)安裝水輪發(fā)電機(jī)組。對(duì)水閘適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行啟閉調(diào)節(jié)，使水庫(kù)內(nèi)水位的變化滯后于海面的變化，庫(kù)側(cè)水位與海側(cè)潮位就會(huì)形成一定的高度差（即工作水頭），從而驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。從能量的角度來(lái)看，潮汐發(fā)電就是將海水的勢(shì)能和動(dòng)能，通過水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)化為電能的過程。

雙向運(yùn)行潮汐電站工作原理示意圖

為了調(diào)節(jié)水位，使發(fā)電盡量平穩(wěn)，人類在開發(fā)利用潮汐資源的過程中提出了多種開發(fā)方式，其中最主要有單庫(kù)單向、單庫(kù)雙向和雙庫(kù)單向三種開發(fā)方式：

潮汐發(fā)電三種不同開發(fā)方式示意圖

在單向方式中水頭變化范圍較小，平均工作水頭略高，這樣可以減少水輪機(jī)的數(shù)量和尺寸，從而減少潮汐電站的投資；而在潮差較小、海灣條件允許的電站，采用雙向工作比較有利。

海浪發(fā)電技術(shù)其主要特點(diǎn)有：

1、技術(shù)含量高：將浮力、重力與波浪力有機(jī)的巧妙利用，攻克了海浪隨機(jī)性強(qiáng)，難以開發(fā)利用這一世界難題，填補(bǔ)了我國(guó)漂浮式海浪發(fā)電技術(shù)一項(xiàng)空白；

2、無(wú)污染：利用潔凈、可再生能源“海浪”發(fā)電；

3、適應(yīng)性廣：可適應(yīng)各種海況海域，是離岸的真正意義上的海浪發(fā)電站（國(guó)內(nèi)外海浪發(fā)電站大都建在海岸上）；

4、耐久性強(qiáng)：設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)合理、安全牢固設(shè)有特殊的防護(hù)裝置，可防百年一遇的狂浪，使用壽命為15年；

5、體積小、裝機(jī)容量大：每座基礎(chǔ)直徑16m，單座海浪發(fā)電站安裝50kw發(fā)電機(jī)6臺(tái)，總裝機(jī)容量為300kw；

6、可產(chǎn)業(yè)化發(fā)展：模塊化設(shè)計(jì)，工廠制造、海上安裝、方便快捷、建設(shè)周期短、投入成本約0.85萬(wàn)元/kw。

第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 分析

隨著新能源的開發(fā),海洋能技術(shù)迅速發(fā)展。目前已經(jīng)進(jìn)入利用這些技術(shù)大力發(fā)電的新階段其中發(fā)展得較快的有潮汐能、海洋熱能轉(zhuǎn)換和波能。其次是海流能、鹽度差能、海洋風(fēng)能。發(fā)展得最成熟的潮汐能,法國(guó)有兆瓦的朗斯潮汐發(fā)電站。其它國(guó)家還有些較小型的成熟的潮汐電站。2009年加拿大在北美建立了第一個(gè)潮汐電站,即采用現(xiàn)有的流休控制泵在芬迪灣新斯科舍的安納波利斯羅亞爾建造的兆瓦潮汐電站。

1、美國(guó)

美國(guó)最有前途的潮汐站址是北緬因和阿拉斯加。夏威夷附近和日本島地區(qū)已有兆瓦的中型實(shí)驗(yàn)發(fā)電站。計(jì)劃在夏威夷湖島用私人資金建造一座兆瓦的電站。美國(guó)政府已為開發(fā)技術(shù)和制定 規(guī)劃 儲(chǔ)備了資金,用以支持以后幾年某些特殊地區(qū)的中級(jí)型的開發(fā)。美國(guó)建立系統(tǒng)最有希望的地區(qū)是夏威夷和波多黎各外。墨西哥灣和佛羅里達(dá)外海也可能開發(fā),但是,這些地區(qū)需要支撐發(fā)電站的浮動(dòng)平臺(tái)。這種平臺(tái)的深海錨泊和電纜是現(xiàn)代技術(shù)所達(dá)不到的。

美國(guó)佛羅里達(dá)州的 研究 人員正在試驗(yàn)水下渦輪發(fā)電，以期利用海水流動(dòng)發(fā)電。這種發(fā)電的成本是低廉的，將可能取代部分對(duì)氣候變暖有影響的燃油和燃煤電廠。

他們認(rèn)為把發(fā)電機(jī)等設(shè)施放入海洋深處有很多困難。我們的目的是利用水漲水落帶動(dòng)深水區(qū)所產(chǎn)生的能量，他的團(tuán)隊(duì)正在兩個(gè)島之間進(jìn)行測(cè)試，在水下九米處測(cè)試水力渦輪機(jī)的發(fā)電能力。

2、英國(guó)

英國(guó)ITPower公司最初涉及海洋能技術(shù)領(lǐng)域是開發(fā)seanow海流渦輪機(jī)。該項(xiàng)目是公司早期項(xiàng)目的進(jìn)化式開發(fā)，包括零水頭浮子式水電機(jī)組。

ITPower公司牽頭Seaflow計(jì)劃，是整個(gè)項(xiàng)目的管理者，成立了一家新的公司——海流渦輪機(jī)有限公司(MCT)擔(dān)當(dāng)開發(fā)主力，并擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該項(xiàng)目的成果是雙葉片的300kW水平軸渦輪機(jī)，是世界第1個(gè)商業(yè)規(guī)模開發(fā)海流的試驗(yàn)工程。MCT公司現(xiàn)在是一家獨(dú)立于ITPower公司的企業(yè)，正在推進(jìn)該技術(shù)。

開拓創(chuàng)新的經(jīng)驗(yàn)使得ITPower公司在海洋能系統(tǒng)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新，繼續(xù)開發(fā)新技術(shù)。其中最重要的是脈沖潮汐公司開發(fā)的脈沖潮汐系統(tǒng)和離岸波能有限公司(OWEL)的波能轉(zhuǎn)換器(WEC)系統(tǒng)，分別是潮流能轉(zhuǎn)換器和浮子式波能轉(zhuǎn)換器。

在開發(fā)過程中，技術(shù)發(fā)明人都得借助ITPower公司在開發(fā)海洋能系統(tǒng)方面的經(jīng)驗(yàn)。ITPower公司組建風(fēng)險(xiǎn)團(tuán)隊(duì)，領(lǐng)導(dǎo)申請(qǐng)籌資并管理項(xiàng)目。這種模式成功地為發(fā)明人獲取將一項(xiàng)前端技術(shù)推向商業(yè)化應(yīng)用所需的資金和專門知識(shí)提供了一種手段。

3、日本

日本三井造船公司近日宣布，該公司將與出光興產(chǎn)、日本風(fēng)力開發(fā)公司聯(lián)合在太平洋沿海建設(shè)日本國(guó)內(nèi)首個(gè)海浪發(fā)電站，電站預(yù)計(jì)于2012年建成并投入運(yùn)營(yíng)。東京都政府也將予以配合。目前，對(duì)于建站海域的調(diào)查論證工作等已經(jīng)開始。建站候選區(qū)域選定后，將于2011年開始進(jìn)行確證實(shí)驗(yàn)，2012年發(fā)電規(guī)模約為2萬(wàn)千瓦的海浪發(fā)電站將建成投入運(yùn)營(yíng)。

著眼于商業(yè)化，從2011年開始進(jìn)行發(fā)電規(guī)模為1000～2000千瓦級(jí)的確證實(shí)驗(yàn)。發(fā)電站的建設(shè)區(qū)域?qū)⑦x在距陸地約10公里、水深為50～200米的海上。據(jù)稱，確證實(shí)驗(yàn)設(shè)備的建設(shè)投資約10億日元。

海浪發(fā)電的原理是利用海浪在海面上下起伏時(shí)所產(chǎn)生的能量所發(fā)的電。與太陽(yáng)能發(fā)電等不同，海浪是24小時(shí)可以利用的能源，因此受到人們的關(guān)注。預(yù)計(jì)今后世界各國(guó)對(duì)海浪發(fā)電的應(yīng)用將趨向高漲。



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