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海洋潮流能发电的基本原理

海洋潮流能发电原理和风力发电类似,即将水流的动能转化为水轮机的机械能,进而将机械能转化为电能。潮流能发电技术按照水轮机组形式可以分为水平轴潮流能发电技术、垂直轴潮流能发电技术、振荡水翼潮流能发电技术等;按机组的支撑结构形式不同,可分为重力固定式、桩基固定式、漂浮式等。

垂直轴潮流能发电机组与达里厄(Darreius)式竖轴风力发电机组相似,水流方向与叶轮旋转轴垂直,叶片与旋转轴平行,海水流经叶片时产生垂直于水流方向的升力,使叶轮旋转,通过机械传动,变速机构驱动发电机转动,发出电能。垂直轴潮流能发电机组的叶片根据安装形式,可分为直叶片(与旋转轴平行)和螺旋形叶片两种。直叶片仅绕水轮机的主轴转动,叶片自身固定不动;螺旋形叶片除了绕主轴转动,还可以按某种规律绕自身的轴线转动。与直叶片水轮机相比,螺旋形叶片水轮机启动性能较好,能量利用率较高。

水平轴潮流能发电机组与水平轴风力发电机组类似,叶轮转轴为水平安装,水流方向与叶轮转轴平行,利用水流推动叶轮旋转发电。水平轴潮流能发电机组按结构不同,可分为风车式、空心贯流式和导流罩式等三种。风车式潮流能发电机组的工作原理和结构都与现代风力发电机组类似,叶片可以定速或变速运行;空心贯流式潮流能发电机组叶轮无旋转轴,由固定的外部环和内部的旋转盘组成,两部分上分别布置线圈和永磁体,组成一台永磁发电机,无须变速机构和特殊的密封技术,具有低转速、低启动流速的特点;导流罩式潮流能发电机组是在叶轮外部增加一个导流罩,具有聚能、导流的作用,以提高获能效率。

振荡水翼式潮流能发电技术利用水翼在不同攻角下形成的垂直于流向的力,驱动往复式液压泵,将水流能量转换成液压能。其结构是一个固定于海底的摇臂,活动端有一个可控制倾角的水翼,铰接端连接一往复液压泵。当水翼在摇臂活动端达到下死点时,水翼受控处于上倾攻角,产生向上的升力,驱动摇臂向上运动;当摇臂活动端达到上死点时,水翼又受控处于下倾攻角,产生向下的压力,驱动摇臂向下运动。

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