水平轴与竖直轴潮流能发电装置的异同

水平轴与竖直轴潮流能发电装置的异同

一、水平轴潮流能发电装置

1、定义：旋转轴与水流方向平行,利用水流推动叶轮、旋转桨叶来实现发电的发电装置

2、结构：水轮机、载体和发电机

（2）按照载体分类：漂浮式、坐底式和桩柱式（在竖直轴部分再作介绍）

4、特点：（1）需要不停地改变叶片方向以保持水流方向与转轴方向一致

（2）水平轴水轮机式潮流能发电装置技术发展最为成熟，已有兆瓦级项目。

（3）现有的在建、已建项目和概念设计项目统计中，水平轴式装置仍是主导（占50%，竖直轴占23%，其余占27%）。

（4）目前的大型机组多采用水平轴式装置。

二、竖直轴潮流能发电装置

1、定义：旋转轴与水流方向竖直,利用水流推动叶轮、旋转桨叶来实现发电的发电装置

2、结构：水轮机、载体和发电机

3、分类：（1）按照水轮机分类：直叶片式、螺旋叶片式、导流罩式（没有相关资料）

（2）按照载体分类：漂浮式、坐底式和桩柱式

●漂浮式潮流能发电装置基本组成包括竖轴水轮机、载体、

发电机、锚泊系统。载体设计成趸船、双体船、箱形结构

或其他形式浮体。世界上第一个漂浮式潮流能

实验装置———“万向I”号70k W 漂浮式潮流能电站

由哈尔滨工程大学于2002 年1 月建造完成，安装于浙江

省岱山县龟山水道，见图

●坐底式潮流能发电装置基本组成包括基座、支撑结构、竖

轴水轮机和发电机。支撑结构与基座连成一体，坐于海床上，水轮机安装在支撑结构上，在潮流的作用下运行带动发电机发电。典型的基于竖轴水轮机的坐底式潮流能发电装置是加拿大蓝能（Blue Energy）公司开发的双转子2×250k W 坐底式潮流

能发电装置。该发电装置的竖轴水轮机叶片呈圆周分布，与转轴平行，水轮机通过齿轮增速箱与上部发电机相连。

●桩柱式潮流能发电装置基本组成包括支撑桩柱、竖轴水轮机和发电机，支撑桩柱需要打入海底固定。

目前，桩柱式潮流能发电装置主要基于水平轴水轮机，基于竖轴水轮机的应用还比较少，典型的有韩国于2007 年在Uldolmok 水道完成的1MW 的潮流能电站，该电站采用网状塔架结构支撑，三叶竖轴螺旋形固定叶片水轮机。

●总结：潮流能发电装置的布放形式选取也是其开发利用的一项重要技术环节，决定了潮流能发电装置

的安装置，潮流能资源丰富区域多位于海峡、水道、湾口等航运十分频繁区域，虽然漂浮式布放的安装结构和维护更为简单，技术也相对更成熟。但却与通航等重要海洋经济产生冲突，因此从长远的角度说，坐底式布放将更具潜力。

4、特点：（1）竖直轴式装置不必改变方向以适应水流方向，因此装置结构较水平轴式更为简单，结构也更加稳定

（2）竖直轴可变偏角直叶水轮机可以根据设计要求实现低速或高速运行，模型试验已证实其具有自启动能力和较高的能量利用系数，是潮流电站水轮机的优选机型．（3）竖轴水轮机式潮流能发电装置具有适应流向性强，适合大规模阵列布置等特点，具有独特的应用优势。近年来受到许多国家的重视，目前处于理论研究和实验示范的快速发展阶段。

（4）竖直轴式装置目前技术尚未成熟，应用在小型机上的情况比较多。

三、相同点

1、两种装置均是将潮流的动能转换为电能的发电装置；

2、两种装置的基本结构相差不大（水轮机、载体和发电机）；

3、两种装置的水轮机均可选择使用导流罩来实现导流、聚流的目的；

4、两种装置的搭载方式没有太大差别。

5、两种装置仍处在实验示范阶段，离规模化、商业化还有很大一段距离

四、不同点

1、竖直轴式无需变向，其水轮机无对水结构

2、水平轴式装置的技术更为成熟、应用也更为广泛。目前水平轴式装置仍为主导

3、竖轴水轮机式潮流能发电装置具有适应流向性强，适合大规模阵列布置等特点，具有独特的应用优势