海洋能发电工程案例

海洋中所蕴藏的可再生自然能源称为海洋能，源于太阳和月亮对地球的引力变化以及太阳辐射给予海洋巨大的能量。只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能源就会再生，就会取之不尽，用之不竭。潮汐现象就是海水在月球和太阳引力作用下所产生的周期性运动，潮汐的潮差又引起潮流。潮差与潮流的能量都可以用来发电。

海洋能

Ocean Energy

海洋能源主要指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐差能。究其成因，潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化，其他均源于太阳辐射。海洋能具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力，只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能源就会再生，就会取之不尽，用之不竭。

海洋能总蕴藏量高达天文数字，但单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说，要想得到大能量，就得从大量的海水中获得。

潮汐能

潮汐现象是海水在月球和太阳引力作用下所产生的周期性运动，由于月亮离地球较近，月球与太阳引潮力之比为11：5，引起海洋潮汐主要是月亮。月球的引力使地球向月面和背月面的水位升高。通常，将白天海水上涨叫“潮”，晚上海水上涨叫“汐”，合称“潮汐”。

由于太阳的引潮力也不小，月亮与太阳在不同位置引起潮汐也不同,图1与图2是月亮与太阳在不同位置引起潮汐的示意图，图中地球周围的蓝色代表潮汐，为能看清夸张的进行表现。

图1 潮汐形成的示意图（一）

在农历每月的初一太阳和月球在地球的一侧，两者引潮力相加，会引起较高的潮差，称之为“大潮”； 在农历的初八太阳与月亮相对地球的位置垂直，太阳的引潮力在垂直方向吸引海水，削弱了月亮引起的潮汐，使潮差减至最小，称之为“小潮”。

图2 潮汐形成的示意图（二）

在农历每月的十五或十六附近，太阳和月亮在地球的两侧，太阳和月球的引潮力你推我拉也会引起较高的潮差，也称之为“大潮”。在农历每月的二十三太阳与月亮相对地球的位置垂直，太阳的引潮力削弱了月亮的引潮力，引起的潮差也最小，也称之为“小潮”。在其他日子潮差在大潮与小潮之间。

Ｉ丝一　奎豌…………………………　

海洋能发电技术研究　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｏｃｅａｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

三峡大学电气与新能源学院刘文丽　

ＬＩＵ　Ｗｅｎｌｉ　

（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｎｅｗ　Ｅｎｅｒｇｙ．Ｃｈｉｎａ　Ｔｈｒｅｅ　Ｇｅｏｒｇｅｓ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）　

【摘要】海洋能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。海洋能多种多样，主要包括波浪能、潮流能、潮汐能和温差能等。利用海洋能发电能够改善能源结构和环境，有利于　

海洋资源开发，受到许多国家的重视。．文中对各种海洋能发电系统的主要技术原理、特点和国内外技术现状作了综述，最后指出海洋能利用的意义和前景。　

【关键词ｌ海洋能；海洋能发电；可再生能源　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ａｎｄｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｅＯｃｅａｎＥｎｅｒｇｙＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｔｈｅ　ａｃｔｕａｌｉｔｙ　ｏｆｔｈｅＯｃｅａｎＥｎｅｒｇｙＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄ：Ｏｃｅａｎ　Ｅｎｅｒｇｙ；Ｏｃｅａｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｒｅｐｒｏｄｕｃｉｂｌｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　

１．引言　

２００８年全球一次能源消费量为１４３８５ｌＴｗｈ，　

其中８１．２％来自化石燃料。随着矿物燃料的日　

趋枯竭，世界主要海洋国家纷纷将目标转向蕴　

藏丰富能源的海洋，不断加大科技和资金投　

入，以期在海洋可再生能源开发利用的“争　

夺战”中抢得先机。海洋能主要指波浪能、潮　

流能（海流能）、潮汐能、温差能和盐差能等可　

再生能源。海洋能总量是巨大的，据估计与　

全球一次能源消费能源的５０％相当，其中，全　

球海浪发电的理论储量为２９５００ＴＷｈ／年左右，　

全球潮汐（含潮流）发电的理论储量为７８００Ｔｗｈ／　

第２８卷第２期　２０１２年２月　电网与清洁能源　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　Ｃｌｅａｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　盛盈　一Ｃｌｅａｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　

Ｖｏ１．２８　Ｎｏ．２　Ｆｅｂ．２０１２　文章编号：１６７４—３８１４（２０１２）０２—００６１—０６　中图分类号：Ｐ７４３．２　文献标志码：Ａ　

海洋波浪能发电研究进展　

韩冰峰１２，褚金奎１，２，熊叶胜１，２，姚斐１２　

（１．大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室，辽宁大连１１６０２３；　２．辽宁省微纳米技术及系统重点实验室，辽宁大连１１６０２３）　

Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｏｃｅａｎ　Ｗａｖｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　

ＨＡＮ　Ｂｉｎｇ－ｆｅｎｇ　，ＣＨＵ　Ｊｉｎ－ｋｕｉ　，ＸＩＯＮＧ　Ｙｅ－ｓｈｅｎｇ　ＹＡＯ　Ｆｅｉ　（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｆｏｒ　Ｍｉｃｒｏ／Ｎａｎｏ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｄａｌｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ　１　１６０２３，　Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｆｏｒ　Ｍｉｃｒｏ／Ｎａｎｏ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｄａｌｉａｎ　１　１６０２３，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）　

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｏｃｅａｎ　ｗａｖｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｉｓ　ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄ　ａｓ　ａ　ｃｌｅａｎ，　ｇｒｅｅｎ　ａｎｄ　ｒｅｎｅｗａｂｌｅ　ｅｎｅｒｇｙ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｗａｖｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｓ　ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ　ａｓ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，　ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ａｎｄ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｉｃｋｉｎｇ　ｕｐ　ｅｎｅｒｇｙ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．　Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｗａｖｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｐｏｗｅｒ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｗａｖｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ　ａｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｒｅ　ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｒｅｎｄ　ｉｓ　ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｏｃｅａｎ　ｗａｖｅ　ｅｎｅｒｇｙ－　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｗａｖｅ　ｅｎｅｒｇｙ；ｉｎｉｔｉａｌ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　摘要：海洋波浪能是一种清洁、无污染的可再生能源。首先　根据波浪能发电装置的拾能原理和转换原理，按一次转换、　中间转换及二次转换进行了分类，并对国内外已有波浪能发　电装置的发展和特点进行了分析，总结了主要波浪能发电装　置的优缺点．指出了波浪能发电的关键问题和发展趋势。　关键词：波浪能；一次转换；中间转换；二次转换　

·国外水利·　

英国海洋能发电技术　

英国可再生能源有限公司（ＩＴ　Ｐｏｗｅｒ）　

是一家专门从事可再生能源技术、能源政策　及相关的商业和环境方面的咨询机构，通过　

创新与技术孵化，长期以来在海洋能商业化　应用方面处于领先地位。把前端概念预商业　

化，公司开发新技术的最佳方式是组建一家　囊括了具备开发所需技能与经验的各种学术　

与工业机构的开发财团。　ＩＴ　Ｐｏｗｅｒ公司最初涉及海洋能技术领域　

是开发Ｓｅａｆｌｏｗ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。　ＩＴ　Ｐｏｗｅｒ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，是世界第一个商业规　

模开发海流的试验工程，于２００３年年中安　装在英格兰西南部德文郡以北的海域。ＭＣＴ　公司现在是一家独立于ＩＴ　Ｐｏｗｅｒ公司的企　

业，正在推进该技术。　开拓创新的经验使得ＩＴ　Ｐｏｗｅｒ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ＩＴ　Ｐｏｗｅｒ公司在开发海洋能系统方面的经验。　ＩＴ　Ｐｏｗｅｒ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。　

１脉冲潮汐系统　

至今，利用潮汐能的竞争主要集中在针　

对较深海流环境的水平轴涡轮机上，采用的　布置与现代风轮机非常相似。但是，在开发　

合作，进行了数千小时的计算和测试，确保　新开关设备能够与ＡＢＢ公司的断路器以及　发电机匹配。　ＡＢＢ和菲尼克斯电气公司在许多工程　项目中有着３Ｏ年的合作关系。最近的一个　合作项目是美国陆军工程师团在太平洋西北　地区１１座水电大坝１０９台发电机断路器的　改造（定制菲尼克斯开关）。但是，为马迪　伦电站设计的新设备都比该项目中的任何一　台设备大３倍以上。这次合作，提高了设备　的可靠性，降低了维修成本。设计非常完　美，一次安装成功，当天投入运行，整个过　程都非常顺利。