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1、水平軸潮流能發(fā)電系統(tǒng)電氣2班張陳2016200498海洋是個龐大的能源寶庫，它既是吸能器，又是貯能器，蘊藏著巨大的動力資源。海水中蘊藏著的這一巨大的動力資源的總稱就叫做海洋能，它包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能和海水鹽差能等各種不同形態(tài)的能源。海洋能簡介海洋能的特點能量密度低，但總蘊藏能量大，可再生；能量隨地域時間變化，但有規(guī)律可循；開發(fā)環(huán)境嚴酷，一次性投資大，但不污染環(huán)境，不占用良田，可綜合利用。潮流能的定義潮流是與潮汐相伴而產(chǎn)生的周期性海水水平流動，在月亮和太陽引潮力作用下，海水做周期性的運動，
2、它包括海面周期性的垂直升降和海水周期性的水平流動，后者即被稱為潮流。潮流運動時所產(chǎn)生的動能即為潮流能。潮流能的特點較強的規(guī)律性和可預(yù)測性；功率密度大，能量穩(wěn)定，易于電網(wǎng)的發(fā)配電管理，是一種優(yōu)秀的可再生能源；潮流能的運用形式通常是開放的，不會對海洋環(huán)境造成大的影響。潮流能的主要利用方式是發(fā)電。從能量轉(zhuǎn)換角度來看，一套完整的潮流能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（或稱為潮流能發(fā)電系統(tǒng)）主要由潮流能捕獲系統(tǒng)（或稱為潮流能轉(zhuǎn)換裝置），能量傳遞裝置，電能轉(zhuǎn)換裝置，控制系統(tǒng)，安裝支撐結(jié)構(gòu)這五部分組成。與傳統(tǒng)的需要搭建大壩并利用人工存儲的海水
3、勢能發(fā)電的潮汐發(fā)電機組不同，新興的潮流能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)采用開放式的機械結(jié)構(gòu)，不需要大型的土建工程，無需巨額的前期投資，對水道的通航影響小。利用該類系統(tǒng)發(fā)電時，由于水下旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)部分轉(zhuǎn)速低不會產(chǎn)生大的噪音，也不會影響到附近的海洋生物，因此可以保持良好的地域生態(tài)環(huán)境。另外由于系統(tǒng)的大部分都放置水下，不會影響到人們的視覺環(huán)境。透平類的系統(tǒng)相比目前還大多數(shù)處于概念驗證的非透平類系統(tǒng)，透平類的潮流能系統(tǒng)獲得了更廣泛的開發(fā)，占據(jù)了當(dāng)前潮流系統(tǒng)中的大多數(shù)。其工作原理和風(fēng)力發(fā)電機組有很大的相似性。潮流能轉(zhuǎn)換裝置在流體介質(zhì)中收到水
4、動力作用從而帶動透平的回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，將流體能轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)的機械能，能量傳遞裝置將低速大扭矩的機械能進行轉(zhuǎn)換并傳遞至電能轉(zhuǎn)換裝置，后者將機械能轉(zhuǎn)換成電能，同時對電能進行調(diào)節(jié)并輸出至終端?？刂葡到y(tǒng)支配并管理整套發(fā)電裝置的運行，而安裝支撐結(jié)構(gòu)確保了裝置在海洋環(huán)境下工作。透平類的與風(fēng)力發(fā)電的區(qū)別由于海水的密度大約是空氣的800倍左右，對于相同功率等級的機組，潮流能系統(tǒng)的葉輪直徑僅為風(fēng)力機組的1/2左右，所以其功率體積比大。相對于風(fēng)的瞬息萬變，潮流能的穩(wěn)定性及高可預(yù)測性對于潮流能系統(tǒng)的控制及操作來說是比較有利。由于流體
5、介質(zhì)的區(qū)別，潮流能系統(tǒng)的透平裝置受到的載荷更大，但其只需正反180度兩個方向運行，從而可省略偏航裝置。潮流能系統(tǒng)更方便使用聚流裝置來增加流體速度，另外旋轉(zhuǎn)部分在水下，所以噪聲小，沒有視覺上的影響。惡劣的海洋工作環(huán)境使潮流能系統(tǒng)必須要考慮結(jié)構(gòu)腐蝕，密封，葉片損壞，系統(tǒng)維護，大的軸向受力及氣蝕等問題垂直軸式系統(tǒng)在透平類潮流系統(tǒng)中，水平軸式和垂直軸式系統(tǒng)各具特點。垂直軸系統(tǒng)其透平軸先分別垂直于潮流方向及水平面，該類系統(tǒng)開發(fā)的較早，其技術(shù)優(yōu)點有：（1）透平總體設(shè)計更簡單，成本低，葉片加工制作容易；（2）其透片可適
6、應(yīng)各方向的來流，而發(fā)電機更方便放置在水面以上，因此可簡化對流問題，及降低水下密封部分的成分。（3）因為葉尖損失相對小，所以噪聲更小。（4）安裝支撐方式更適合采用漂浮式的結(jié)構(gòu)，同時更便于采用聚流裝置來增大流速。（5）更適合于在垂直方向上流速不均勻的淺水海洋環(huán)境，尤其是旋轉(zhuǎn)形葉片的透平。相應(yīng)的垂直軸系統(tǒng)也有一些明顯的缺點：比如通常透平的啟動轉(zhuǎn)矩比較低，啟動特性差，運行時有較大的轉(zhuǎn)矩脈動，能量轉(zhuǎn)換效率較低?？傮w性能更好，能量捕獲率高，自啟動性能好，轉(zhuǎn)速也相對高，更利于直驅(qū)傳動。更利于開展各種控制方法，如變速，失
7、速，變槳控制等。相關(guān)的知識庫豐富，可利用的現(xiàn)有技術(shù)相對較少，如風(fēng)力機和船舶螺旋槳領(lǐng)域的技術(shù)。潮流能透平的能量捕獲原理1制動盤概念及動量定理2.旋轉(zhuǎn)尾流效應(yīng)及角動量定理3.葉素理論4.葉素動量理論二次能量轉(zhuǎn)換原理傳統(tǒng)工作方法及其工作原理在捕獲裝置之后，傳統(tǒng)的后續(xù)能量處理方法首先采用齒輪增速箱對透平旋轉(zhuǎn)運動進行增速，將葉輪所具有的的低扭矩機械能轉(zhuǎn)換成高速低扭矩的機械能，再驅(qū)動發(fā)電機工作，將機械能轉(zhuǎn)換成電能，而發(fā)電機之后的電能處理環(huán)節(jié)取決于系統(tǒng)的能量消耗方式，若為并網(wǎng)式，則發(fā)電機發(fā)出的電能經(jīng)各類變頻器及并網(wǎng)控制
8、器后調(diào)節(jié)成電壓，頻率及相序一定的交流電，然后并入電網(wǎng)；而若為獨立運行式，則電能處理環(huán)節(jié)更加復(fù)雜，發(fā)電機發(fā)出的電能通常經(jīng)整流裝置，直流變換裝置調(diào)節(jié)成電壓電流在一定范圍內(nèi)的直流電形式進入蓄電池組成或直流負載中，或者再通過逆變器向交流負載供電。新型方法及其工作原理思路：液壓傳動替代傳統(tǒng)的齒輪傳動。系統(tǒng)功率控制原理水平軸潮流能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功率控制主要包括在額定流速以下的最大功率跟蹤控制及在額定流速以上的功率穩(wěn)定輸出控制兩部分。最大功率跟
