海流能及其开发利用

海流能是海水流动所具有的动能。海流是海水朝着一个方向经常不断地流动的现象。海流有表层流，表层流以下有上层流、中层流、深层流和底层流。海流流经长短不一，可达数百千米，乃至上万千米。流量也不一，海流的一般流速是0.5～1海里/小时，海流高的可达3～4海里/小时。著名的黑潮宽度达80～100 km，厚度达300～400 m，流量可超过世界所有河流的20倍。海流发电与常规能源发电相比较有以下特点。

①能量密度低，但总蕴藏量大，可以再生。潮流的流速最大值在我国约为40 m/s，相当水力发电的水头仅0.5 m，故能量转换装置的尺度要大。

②能量随时间、空间变化，但有规律可循，可以提前预报。潮流能因地而异的，有的地方流速大，有的地方流速小，同一地点表、中、底层的流速也不相同。由于潮流流速流向变化使潮流发电输出功率存在不稳性、不连续。但潮流的地理分布变化可以通过海洋调查研究掌握其规律，目前国内外海洋科学研究已能对潮流速做出准确的预报。

③开发环境严酷、投资大、单位装机造价高，但不污染环境、不占用农田、不需迁移人口。由于在海洋环境中建造的潮流发电装置要抵御狂风、巨浪、暴潮的袭击，装置设备要经受海洋腐蚀、海生物附着破坏，加之潮流能量密度低，所以要求潮流发电装置设备庞大、材料强度高、防腐性能好，由于设计施工技术复杂，故一次性投资大，单位装机造价高。潮流发电装置建在海底或系泊于海水中或海面，既不占农田又不需建坝，不需迁移人口，也不会影响交通航道。

美国和日本对海流发电研究较多，它们分别于20世纪70年代初和70年代末开始研究佛罗里达海流和黑潮流的开发利用。美国UEK公司研制的水流发电装置在1986年进行过海上试验。日本自1981年着手潮流发电研究，于1983年在爱媛县今治市来岛海峡设置1台小型流发电装置进行研究。

中国舟山70 k W潮流试验电站采用直叶片摆线式双转子水轮机。研究工作从1982年开始，经过60 W、100 W、1 k W三个样机研制以及10 k W潮流能试验电站方案设计之后，终于在2002年建成70 k W潮流试验电站，并在舟山群岛的岱山港水道进行海上发电试验。随后由于受台风袭击、锚泊系统及机构发生故障，试验一度被迫中断，直到2002年恢复发电试验。

加拿大在1980年就提出用垂直叶片的水轮机来获取潮流能，并在河流中进行过试验，随后英国IT公司和意大利那不勒斯大学及阿基米德公司设想的潮流发电机都采用类似的垂直叶片的水轮机，适应潮流正反向流的变化。

目前，世界海流潮流逐步向实用化发展，目的是向海岛或海面上的设施加浮标等供电。各国海潮流发电的研究提出的开发方式主要有：①与河川水力发电类似的管道型海底固定式螺旋桨水轮机；②与传统水平抽风力机类似的锚系式螺旋桨水轮机；③与垂直抽风力机类似的立轴螺旋桨水轮机；④与风速计类似的萨涡纽斯转子；⑤漂流伞式；⑥与磁流体发电类似的海流电磁发电。

潮流能资源开发利用要解决一系列复杂的技术问题，除了能量转换装置本身的特殊性技术外，还有海洋能资源开发共同面临的技术问题，具体包括如下几种：

①要调查研究拟开发站点海域的潮流状况及潮汐、风况、波浪、地形、地质等自然环境条件，通过计算分析确定装置的形式、规模、结构、强度等设计参数；

②大力发展装置在海底或漂浮、潜浮在海水中的系泊锚锭技术，以及各种部件的防海水腐蚀，防海生物附着的技术；

③电力向岸边输送、蓄电、转换、其他形式储能的技术。