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潮流能发电技术（一）TidalCurrentPowerGeneration(1)在浅海、海峡、海湾或河口一带，涨潮与退潮会引起较强的潮流，水流速度较高，可直接利用潮流前进的动能来推动水轮机发电，方法类似于风力发电机，称之为潮流发电机。风力机可用的形式基本上都可用于潮汐动能发电，比较典型的的是采用与水平轴风力机相似的结构与原理，下面举两个例子介绍一下。敞水型水平轴桨叶潮流发电装置图1是一种潮汐动能发电机示意图，与顺风式风力机工作原理相同，也叫桨叶式潮流发电机。转轮的叶片与风力机类似，由于水的密度约为空气的800多倍，相同功率下的叶片面积与长度可大大缩小，不过潮汐水流速一般没有风速快。叶轮通过增速齿轮箱与发电机连接，一同安装在机舱内，机舱安装在支柱上，可绕支柱旋转，支柱固定在海底,属坐底式安装。水流推动叶轮旋转，并保持叶轮面与水流方向垂直。由于叶轮在敞开的水中旋转，属敞水式结构。图1桨叶式潮流发电机图2水下的桨叶式潮流发电机桨叶式潮流发电机可安装多个组成潮流发电站，图2是六个桨叶式潮流发电机的水下模拟图。桨叶式潮流发电机在国外已有成功的产品，比较典型的是英国研制的一种桨叶式潮流发电机，名为“SeaGen”，形似倒置的风车，由一对涡轮组成，每个涡轮直径20米，容量1200千瓦。涡轮安装在柱桩上，柱桩固定在海底。图3是该潮流发电机的图片。图3SeaGen桨叶式潮流发电机（图片来自网络）扩张型涡轮潮流发电装置还有一种是把叶轮安装在水平扩张导流管内，扩张导流管在风力机中称为扩散器，利用导流管对水流进行加速，可明显提高叶轮的输出功率。叶轮由多个叶片组成，这是一种导流管增速涡轮机结构，或称为导流管增速水轮机，见图4。图4导管涡轮式潮流发电机图中浅蓝色箭头线表示水流走向，水流推动发电机发电，涡轮机采用双向对称结构，反方向水流同样推动发电机发电，适用于潮流发电。导流管增速涡轮发电机可安装多个组成潮流发电站，图5是五个导管涡轮式潮流发电机水下模拟图。图5水下的导管涡轮式潮流发电机导管涡轮式潮流发电机在国外也有成功的产品，图6是在加拿大已商业化应用的涡轮发电机，机组功率1000千瓦，重400吨。从图中看这是直驱式导管涡轮发电机，直驱发电机的定子安装在导管内壁，发电机转子安装在转轮叶片的外缘。图6直驱式导管涡轮发电机（图片来自网络）潮流发电机一般直接固定在海底，可避免台风的破坏，也可采用漂浮式结构。利用潮流前进的动能来推动水轮机发电不用建堤坝与相关设施，投资少，不影响生态环境，但涡轮的面积比起潮流的截面是很微小的，所以对整个潮汐能的利用率非常低，要求潮汐要形成足够的水流速度来保证发电量。