水平轴螺旋桨式海流能发电技术研究_李伟

DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.04.018基于变桨系统的功率与载荷双目标协同控制曾凌霄，刘宏伟，李伟，林勇刚，顾亚京(浙江大学 流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江 杭州 310027)摘 要：为了保证机组功率的稳定及尽可能降低机组载荷，以600 kW 水平轴海流能发电机组为对象，围绕功率和载荷2个方面设计基于功率与载荷双目标的协同变桨控制策略. 在功率方面，基于黄金分割法将流速段分割，每段采用不同的fuzzy PID 控制；在降载方面，采用d -q 变换的方式，从叶轮坐标系将叶根弯矩变换到d -q 坐标系，实现了三维转二维的简化，基于PID 进行控制，经过Coleman 反变换将结果输出给变桨执行机构，完成独立变桨. 通过Matlab/Simulink 和海流能分析软件Bladed 进行联合仿真. 结果表明，采用该控制策略，可以在保证功率稳定的同时，显著降低叶轮的不平衡载荷.关键词： 水平轴海流能机组；独立变桨；黄金分割法；d -q 变换；功率控制；载荷控制；发电中图分类号： TK 73 文献标志码： A 文章编号： 1008−973X （2021）04−0750−07Cooperative control of power and load based on pitch systemZENG Ling-xiao, LIU Hong-wei, LI Wei, LIN Yong-gang, GU Ya-jing(State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control , Zhejiang University , Hangzhou 310027, China )Abstract: A collaborative pitch control strategy was designed based on power and load for 600 kW horizontal axiscurrent turbine in order to ensure the stability of the power and reduce the load as much as possible. The flow rate segment was divided based on golden section method in terms of power, and each segment adopted different fuzzy PID control. The d-q transformation method was used to transform the blade root bending moment from the impeller coordinate system to the d-q coordinate system in terms of load reduction. Then the simplification of three-dimensional to two-dimensional transformation was realized. The results were output to the pitch actuator through Coleman inverse transformation in order to complete the independent pitch based on PID control. The joint simulation of Matlab/Simulink and current energy analysis software Bladed was conducted. Results show that the proposed control strategy can significantly reduce the unbalanced load of the impeller while ensuring the power stability.Key words: horizontal axis marine turbine; individual pitch; golden section method; d -q transformation; power control;load control; electric generating海流能发电凭借能量密度大、周期性强等特点，成为近年来可再生能源中越来越重要的形式[1]，具有极高的开发价值. 目前，世界上最大的海流能发电机组已经达到单机2 MW 的级别，这标志着MW 级海流能机组的商业化解决方案已经愈发成熟[2]. 海流能发电机组的控制形式从最早的定桨控制发展到联合变桨控制到现在的独立变桨控制，控制目标从单纯追求能量捕获最大[3]，发展到同时重视发电功率的稳定性以及降低叶轮不平衡载荷[4]. 这些控制目标是当今海流能发电机组发展的主要突破口.相对于风力发电，海流能发电的介质是海水[5]，在获得高能量密度比优势的同时，对机组结构强度、可靠性、稳定性等提出了更高的要求.收稿日期：2020−10−16. 网址：/eng/article/2021/1008-973X/202104018.shtml基金项目：国家重点研发计划资助项目(2018YFB1501900)；国家自然科学基金资助项目(51775487)；浙江省重点研发计划资助项目(2021C03182).作者简介：曾凌霄(1995—)，男，硕士生，从事可再生能源发电的研究. /0000-0002-2378-9214. E-mail ：*****************通信联系人：刘宏伟，男，教授. /0000-0003-3389-1869. E-mail ：**************第 55 卷第 4 期 2021 年 4 月浙 江 大 学 学 报(工学版)Journal of Zhejiang University (Engineering Science)Vol.55 No.4Apr. 2021目前的变桨控制理论主要有以下2个方向.1）功率控制. 降低机侧发电功率抖动，使得对电网的冲击尽量减小，实现可靠供电. 2）载荷控制.以机组使用寿命最大化(主要是叶轮疲劳寿命)为目标，尽可能消除叶轮坐标系中3个弯矩方向的不平衡载荷. 目前综合上述2个方向的海流能变桨控制理论研究及公开文献甚少，刘宏伟等[6]针对海流能机组的载荷控制提出可行方案，但是缺乏关于功率稳定的讨论和研究. 在实际的运行场景中，这两个方向都是应该尽量满足的. 本文结合上述2个方向，率先给出比较有效的解决方案，既解决了功率稳定的问题，又降低了各叶片的叶根弯矩.本文聚焦于稳态功率的稳定和叶片叶根处弯矩的降低这2个方面，提出将基于黄金分割法分段模糊PID 的功率控制和基于d -q 变换[7]的弯矩控制作为水平轴海流能机组独立变桨控制策略.功率稳定性控制以模糊PID 控制为基础，根据流速/最佳桨距角曲线，采用黄金分割法，在流速区间上进行针对性分段，对每一段采用指定参数进行细粒度控制，以实现精准、有效的功率控制方案. 在载荷方面，叶根作为叶轮系统中极限应力的关键位置，对于整个叶轮的应变和疲劳寿命有着很重要的影响. 该方案针对叶根弯矩（对俯仰力矩和偏航力矩均有贡献）的最小化进行控制，效果显著.1 海流能机组理论建模1.1 叶轮功率捕获原理依据动量理论（见图1），本质上可以将叶轮当成致动盘，流体流经这个致动盘的同时会形成压降. 该压降使得致动盘产生动能，从而推动叶轮转动. 具体的功率P 表示为ρβλλ=ωR /v 式中：为海水密度；R 为叶轮半径；v 为海水流速；为桨距角；为叶尖速比，；C p 为叶轮捕能系数，C p 与叶尖速比和桨距角成非线性关系. 通过调整桨距角，改变叶片的升阻力，即可改变捕能效率，达到功率控制的目的.1.2 叶轮系统叶根载荷分析Ωa b d D 根据叶素原理，设叶轮转速为；来流速度为U o ；W 为水流和叶片相对速度；为轴向诱导因子；为径向诱导因子；为叶素所受阻力，方向d L rd L d D 和W 相同；为升力，方向与W 垂直. 以某半径处的叶素为例，受力情况如图2所示. 和的计算公式分别为ρc C l C d 式中：为海水密度，为叶素弦长，为升力系数，为阻力系数.d T d P 将升力和阻力投影到轴向和切向方向，得到弯矩和功率如下：根据叶素中的升力和阻力，进行积分求解，将合力投影到叶片坐标系中的3个方向，得到每个叶片叶根关于挥舞方向和摆振方向的弯矩：图 1 能量捕获系数的特性曲线Fig.1 Curve of energy capture coefficientU od D d L d L cos ϕ+d D sin ϕd L cos ϕ+d D sin ϕϕΩWΩr (1+b )U o (1−a )ϕαβYrd rZ图 2 叶素受力示意图Fig.2 Schematic diagram of force for blade element第 4 期曾凌霄, 等：基于变桨系统的功率与载荷双目标协同控制[J]. 浙江大学学报：工学版,2021, 55(4): 750–756.751M Xi M Yi式中:为挥舞方向的弯矩，为摆振方向的弯矩，Φ为入流角.叶根弯矩直接和入流角相关，入流角取决于桨距角β，所以通过控制桨距角能够完成叶根载荷的调节.2 协同变桨控制原理在功率控制环节，提出基于黄金分割法的分段模糊PID控制，克服了传统PID的一些不足. 1）迁移性较差. 一旦环境参数发生变化，可能导致控制效果急剧下降. 2）控制精度不够细化. 轻微的参数调整可能引起响应的巨大抖动.模糊控制[8]有着较好的自适应性, FuzzyPID 的优势在于其类似于一个专家系统，对于输入，根据经验，给出适合的控制策略，能够自动整定PID 的各个参数，实现较好的迁移性.分段的核心原理是基于模型的桨距角优选，得到每个流速下的最优桨距角，对流速进行分段控制处理，原理是黄金分割[9]. 结合FuzzyPID在其他领域的应用 [10-14]，对接近于线性变化的区域采用一套控制策略，实现更加细化的控制.2.1 基于模型的桨距角优选执行的步骤如图3所示，步骤主要如下. 1）选定流速区间[v s,v e]. 2）从指定的桨距角开始进行尝试，根据机组的C p曲线，计算和额定功率的功率误差，根据误差决定是选取还是继续向下尝试. 3）在右边界速度的目标桨距角选取之后，完成记录. 4）将流速和桨距角之间的数学关系拟合成多项式表达，即β(x).2.2 黄金分割法分段控制在得到桨距角优选曲线后，采用黄金分割法，将大的流速区间分割成多个小的流速段，具体原理如图4、5所示. 其中(v s, βs)为起点，(v e, βe)为终点，线性插值函数如下:借鉴文献[15~17]弯矩控制的本质是为了尽可能地降低叶根弯矩M Y B，实现每个叶片摆振力矩的最小化，以提高整个叶轮的疲劳寿命.控制策略是借鉴电气控制上的d-q变换，将原来3个维度的叶根弯矩，经过矩阵变换，转换成d-图 3 基于模型的桨距角优选过程Fig.3 Optimization process of pitch angle based on modelEF (x)β (x)βcβsvsveX2X1X1'图 4 黄金分割示意图Fig.4 Schematic diagram of golden section图 5 黄金分割法分割流速区间过程Fig.5 Process of dividing velocity interval by golden section752浙 江 大 学 学 报（工学版）第 55 卷q 轴上的弯矩；利用相应的控制算法，采用PID 控制，在减小计算量的同时兼顾了控制效果.结合功率控制和弯矩控制，如图6所示，依靠Matlab/Simulink 和Bladed 2个工程软件的联合仿真，将控制模块分成3个：功率控制模块、载荷控制模块和转矩控制模块. 整体结构如图7所示.黄金分割流速分段E F (x )β (x )βcβs v sv eX 2X 1X 1′图 7 功率与载荷协同控制整体方案Fig.7 Overall scheme of power and load cooperative control3 仿真建模3.1 模型参数以600 kW 水平轴三叶片海流能机组为对象，针对正常启动工作状态下的机组，采用独立变桨控制. 整个模型的基本参数如表1所示.表 1 机组基本信息Tab.1 Basic information of marine turbine参数数值额定功率600 kW 叶轮直径16 m 桨距角0~90°发电机额定转矩19 108 N·m 发电机额定转速300 r/min3.2 仿真控制结构Matlab 负责逻辑控制，Bladed 负责水动力学建模. 工作流程如下. 在Bladed 中设置基本的模型参数：叶片信息、传动链、外部控制器地址等；在Simulink 中编写控制逻辑和通信程序；运行Bladed 和Simulink 开展仿真，得到仿真结果. 提出基于黄金分割的功率与载荷协同控制，按照功能分成3个部分：基本PID 转矩控制模块、基于黄金分割的分段Fuzzy PID 功率控制控制模块、基于d-q 变换及反变换的叶根弯矩控制模块. 如图8所示，最上部分是转矩控制，中间包含interval_switch 的部分是应用黄金分割法的功率控制，最下部分包含Load Control 框的是载荷控制.3.3 仿真结果以统一变桨的标准PID(以下简称统一变桨控制)控制和引入基于dq 控制的标准PID 控制（以下简称dqPID 控制）作为参照组，和提出的方法(以下简称双目标协同控制)进行比较. 围绕功率和叶根载荷2个指标进行比较，对不同流速段的效果进行探究.1）统一变桨控制和双目标协同控制对比.功率方面：相对于统一变桨控制, 双目标协同控制有效地缓解了功率波动，稳态误差明显降低，缺点是在启动阶段可能引起一定的超调量上升.叶根弯矩方面：与功率情况类似，弯矩峰值和稳态误差显著降低，对于疲劳寿命是一个提高，缺点是启动阶段有超调，详见图9、10.2）在统一变桨的基础上，引入基于dq 变换的叶根弯矩控制.功率方面：在引入dq 变换之后，稳态功率误差减小，几乎和目标方法效果一致；本文提出方法在dq 变换的基础上有进一步的提高，表现在响应速度更快，前期建立平衡的过程中功率抖动和超调量更小，这是分段模糊PID 的优势之一：即图 6 叶根弯矩控制过程Fig.6 Process of blade root bending moment control第 4 期曾凌霄, 等：基于变桨系统的功率与载荷双目标协同控制[J]. 浙江大学学报：工学版,2021, 55(4): 750–756.753功率平稳的控制效果更好.弯矩方面：由这3条曲线可以看出，dq 叶根弯矩控制降低了峰值弯矩和稳态误差，但是使得弯矩超调量大幅度上升. 双目标协同控制有效地降低了超调量，详见图11、12.发电机转速模态增益扭矩1681317实际功率流速vtolOut1Out2Out315u 2×−+−+Err1ErrAng_UAng_UAng_UErrErrOut2PID2-C->=4扭矩输出600 000功率参考值切换开关FuzzyPID_1FuzzyPID_2FuzzyPID_39101112叶片 1 叶根弯矩叶片 2 叶根弯矩叶片 3 叶根弯矩叶轮方位角载荷控制M Y 1Beta1Beta2Beta3M Y 2M Y 3Azimu+++++++++123桨距角 1桨距角 2桨距角 3图 8 基于黄金分割的功率与载荷协同控制逻辑框图Fig.8 Logic block diagram of power and load cooperative control based on golden section图 9 与统一变桨控制功率的对比Fig.9 Comparison of power with uniform pitch control图 12 3种方案的叶根弯矩情况Fig.12 Root moment among three plans图 10 与统一变桨控制叶根弯矩的对比Fig.10 Comparison of root moment with uniform pitch control图 11 3种方案的功率情况Fig.11 Power among three plans 754浙 江 大 学 学 报（工学版）第 55 卷3）在不同流速段的表现.由图13可知，在功率曲线方面，双目标协同控制下的稳态误差几乎不受流速增大的影响，只是在启动阶段，超调量会随着流速的增大而增大；在降低叶根弯矩方面的效果更好，随着流速的增大，稳态叶根弯矩逐渐减小，详见图14、15.图 13 不同流速下的功率Fig.13 Power in different flow velocities图 14 不同流速下的叶根弯矩Fig.14 Root moment in different flow velocities图 15 流速模拟曲线Fig.15 Simulation curve of flow velocity4 结　论（1）在降低不平衡载荷方面，双目标协同控制相对于dqPID 控制，超调量从1 874 kN·m 下降到了1 558 kN·m,稳态时的弯矩的波动范围小幅下5%降了，体现了分段FuzzyPID 的效果，比统一变桨控制所采用的标准PID 更有效.±21%±1.6%（2）在功率稳态误差控制方面，双目标协同控制，相对于统一变桨控制的稳态误差，将稳态误差降低到了，证明了该方法在功率稳定中的有效性.（3）在多个流速段下，该方法在功率稳定控制和载荷降低层面均有很好的表现，体现了黄金分割法对于流速段分段处理策略的科学性以及应对复杂工况的全面性.（4）本文基于功率控制和载荷控制2个层面开展控制策略，相对于之前的单个维度的控制策略，均有更好的表现，这从侧面证明了兼顾功率和载荷控制的理论具有可行性.参考文献(References):ESTEBAN M, LEAFY D. 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水下风车海流能发电技术
林勇刚;李伟;刘宏伟;马舜
【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》
【年(卷),期】2008(042)007
【摘要】针对水下风车与现代风力机结构形式相似而所利用的能量介质不同的特点,分析机组海流能发电的原理.依据风力机桨叶常用翼型,考虑海流特点,利用计算流体力学方法,设计了水下风车发电机组的桨叶,从机械强度和可靠性出发,设计了机组的传动机构和密封机构,并参考海上风力机安装方式设计了水下风车机组安装结构,搭建出水下风车模型样机.通过海下试验表明,水下风车机组海流能最大捕获效率超过35%,设计的水下风车机组能有效地利用海流能发电.
【总页数】5页(P1242-1246)
【作者】林勇刚;李伟;刘宏伟;马舜
【作者单位】浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,浙江,杭州310027;浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,浙江,杭州310027;浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,浙江,杭州310027;浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,浙江,杭州310027
【正文语种】中文
【中图分类】TK73
【相关文献】
1.用于海洋仪器供电的低流速海流能发电技术研究 [J], 祁长璞;林勇刚;赵建兴
2.“水下风车”发电开发现状及前景探讨 [J], 李近元;冯兴如;韩毅平;王淼;张吉;邓星
3.浙大研制出国内首台“水下风车” 模型样机成功发电 [J],
4.利用海流发电的“水下风车”通过试验 [J], 杨影
5.“水下风车”将潮汐发电推向实用 [J],
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海流能发电技术的前沿研究与创新随着世界能源需求的增长和对可再生能源的迫切需求，海流能发电技术作为一种新兴的清洁能源形式，受到越来越多国家和科学家的关注。

海流能发电技术利用海洋中的潮流和洋流的动能转化为电能，成为一种具有巨大发展潜力的可再生能源形式。

本文将介绍海流能发电技术的前沿研究与创新，包括当前的技术发展状况、面临的挑战以及未来的发展方向。

当前，海流能发电技术已经在一些国家开始商业化应用，如英国、挪威、加拿大等。

这些国家利用浮式机器、水下涡轮和底部固定机器等设备来捕获和转化海洋中的潮流和洋流能量。

其中，浮式机器是最常用的技术，它通常采用类似于风力发电机组的设计，通过叶片受到潮流或洋流的作用而转动，进而驱动发电机产生电能。

但是，海流能发电技术在实际应用中仍然面临一些挑战。

首先，海洋环境的复杂性使得设备的设计与维护成本较高。

海洋中的波浪、盐度、腐蚀等因素会对设备的稳定性和可靠性产生影响。

其次，大规模商业化应用需要解决设备的耐久性和可持续性问题，以确保设备的长期运营和维护。

此外，海流能发电技术的发展还面临着法规政策和环境影响评估等问题。

为了克服这些挑战，海流能发电技术的研究者们正在进行一系列的创新。

首先，他们通过改进设备的设计和材料选择，提高设备的稳定性和可靠性。

例如，采用更耐腐蚀的材料和防腐蚀涂层可以延长设备的使用寿命。

其次，他们研究和开发新型的海流能发电设备，以提高能量转化效率。

比如，利用涡轮和螺旋桨等技术可以提高设备的转速和功率输出。

此外，海流能发电技术的前沿研究还包括对海洋能源资源的评估和优化利用。

通过建立海洋能源资源数据库，研究者可以了解不同地区的海流能资源，并确定最佳的设备布局。

此外，他们还研究如何将海流能发电技术与其他可再生能源形式如风力发电和太阳能发电相结合，以实现能源的多元化和互补利用。

未来，海流能发电技术的发展方向主要包括提高设备的能量转换效率、降低成本，并实现大规模商业化应用。

海洋能源开发中的海流能发电技术海洋能源是近年来备受关注的可再生能源之一。

作为地球上最大的能源储存库，海洋中蕴藏着巨大的能源潜力，其中海流能作为一种重要的海洋能源形式，具有巨大的开发潜力。

海流能发电技术以利用潮汐、洋流等运动的水流来产生电能，为人类应对能源需求和气候变化提供了一种可持续、清洁的能源解决方案。

海流能发电技术的原理是利用海洋中的水流运动转化为电能。

目前，主要的海流能发电技术有潮汐能发电和洋流能发电两种。

潮汐能发电是利用潮汐的周期性涨落来产生电能。

当海水涨潮或退潮时，可以通过建设潮汐发电站来利用潮汐能。

潮汐发电站主要分为潮流式发电站和潮汐截流式发电站两种。

潮流式发电站通过在水流较快的地方设置特殊的转子装置，将水流的动能转化为电能。

潮汐截流式发电站则是通过在河口或水道等狭窄的地点建设拦截装置，利用潮水的涨落产生的高低差来驱动涡轮机转动，从而产生电能。

这些技术的共同点是利用水流的动能来驱动发电机产生电能，具有稳定可靠的特点。

洋流能发电是指利用海洋中的洋流运动进行发电。

洋流是指全球范围内的海洋水流，它们因为地球自转和地质构造等因素而形成。

洋流能发电利用洋流的动能来驱动涡轮机或涡轮发电机，产生电能。

目前，洋流能发电还处于初试阶段，但已经有一些试验性项目在全球范围内进行中。

关于洋流能发电的具体技术有水平轴和垂直轴涡轮机两种。

水平轴涡轮机是指装置在水下的旋转桨叶，它可以通过海洋中的水流驱动旋转，并发电。

垂直轴涡轮机是指装置在水流中的旋转轴，它可以通过水流的推动来旋转，产生电能。

海流能发电技术有着广阔的应用前景和巨大的经济效益。

首先，海流能是一种可再生的能源，与化石燃料相比，它可以持续不断地供应能源。

同时，海流能的发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，对环境和气候变化的影响较小。

其次，相对于太阳能和风能等其他可再生能源，海流能在能量密度上更高，可以提供更稳定的能源供应。

此外，海流能发电技术还可以促进海洋资源的综合利用，如海洋渔业、海洋生态系统的保护和海洋交通等。

海流能发电研究综述能源危机之火愈演愈烈，传统能源渐成杯水车薪，各国都纷纷走上了寻求新能源的道路。

作为覆盖地球表面 71%的海洋蕴含着巨大的能源，其中海流能凭借其分布广泛，绿色环保，可预测性好等独特优势，引起了世界各国的关注。

我国作为世界上海流能最为丰富的地区之一，亟待加大对该能源的研究和开发力度。

本文聚焦于海流能发电技术，综述了目前海流能发电及其能量控制系统的特点和工作原理，并指出了海流能这种清洁能源在我国的分布情况及可开发利用的范围，然后对其开发成本和经济环境效益进行了探讨，最后指出了海流能发电技术的未来发展趋势，以及对我国未来海流能开发技术发展的愿景，以期抛砖引玉，能给该领域的研究者一些有益的思考。

能源是国民经济重要的物质基础，随着我国经济的高速发展，据有关专家估测，到 2050 年我国能源消耗总量将达到 2000 年的 3 倍，传统的能源结构产能提升的减缓和国民经济对能源日益增加的需求间的矛盾日益尖锐，特别在沿海经济发达地带，能源短缺问题更为严重，使得开发新能源的任务日渐紧迫。

我国拥有广阔的海岸线，海洋除了蕴含丰富的矿产资源资源和油气资源外，还蕴含着丰富的海洋能资源，这是一种“可再生的”清洁能源。

因此有必要对其进行研究，以期得到充分的开发利用。

本文将综述海流能的特点及其能源转换系统的几个关键性问题，并对其技术的发展进行一定的展望，以飨读者。

1 海流能的特点海洋能的存在形式多样，如海流能、波浪能、盐差能、温差能等，发电是开发利用海洋能的主要形式。

海流是由潮汐引起的有规律的海水运动或海底水道和海峡中较为稳定的流动。

大量的海水从一个海域长距离地流向另一个海域所形成的海水环流是最常见的海流。

和其他可再生能源相比，海流能具有以下几个特点：海流能的能流密度比风能高得多。

2m/s 海流的能流密度是10m/s 的风能的能流密度的 6 倍多。

对于特定的海域，海流主要在潮汐作用下运动，由于潮汐作用是地月引力的周期性变化引起的，所以海流运动其有很强的规律性、可预测性和持续性。

潮流能发电及潮流能发电装置戴庆忠摘要 潮流能发电是利用潮汐动能的一种发电方式。

由于潮流能发电不需要筑坝 拦水，具有对环境影响小等许多优点。

因此，近年来潮流能发电引起许多国家 重视，潮流能发电技术发展很快。

本文从分析潮流能的特点入手，介绍了国内外潮 流能发电的近况，重点介绍目前出现的各种潮流能发电装置，包括水平轴潮流能水轮 机、竖井潮流能水轮机、振荡水翼式潮流能装置等。

关键词 潮汐 潮流能 潮流能水轮机 潮流能发电1 前言1.1 潮流能的特点潮流主要是指伴随潮汐现象而产生的有规律的海水流，潮流每天两次改变其大小和方向。

而潮流能发电则是直接利用涨落潮水的水流冲击叶轮等机械装置进行发电。

众所周知，潮汐是海水在月球、太阳等引力作用下形成的周期性海水涨落现象。

潮汐现象伴随两种运动形态：一是涨潮和落潮引起的海水垂直升降，即通常所指的潮汐；二是海水的水平运动，即潮流。

前者(海水垂直升降)所携带的能量(潮汐能)为势能；而后者所携带的能量(潮流能)为动能。

可以说，两者是与潮汐涨落相伴共生的孪生兄弟。

对前者，可以采用类似河川水力发电的方式，筑坝蓄水发电；而对本文所介绍的潮流能，可以采用类似于海流发电方式，利用潮流的动能发电。

与常规能源比较，潮流能有以下特点：(1) 潮流能是一种可再生的清洁能源。

(2) 潮流能的能量密度较低(但远大于风能和太阳能)，但总储量较大。

(3) 与海流能不同，潮流能是一种随时间、空间而变化的能源，但其变化有规律可循， 并可提前预测预报。

(4) 潮流能发电不拦海建坝，且发电机组通常浸没在海中，对海洋生物影响较小，也不 会对环境产生三废污染，不存在常规水电建设中头疼的占用农田、移民安置等诸多问题。

(5) 与陆地电力建设相比，潮流能开发环境恶劣，一次性投资大，设备费用高，安装维 护和电力输送等都存在一系列关键技术问题。

1.2 潮流能水轮机输出功率的计算潮流能机组输出功率的计算公式为： P=ηρ23AV式中 P ——功率，Wρ——海水密度，1025kg/m 3A ——潮流水轮机转子扫掠面积，m 2V ——潮流速度，m/sη——效率从上述可以看出，潮流能机组的输出功率很大程度决定于潮流速度。