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     ①課題來源與背景 化石資源的過度開采瀕臨枯竭及其造成環境污染日益嚴重，海流能、波浪能，這類以海洋流體動力發電的新能源得到全世界的重視。本課題研究成果“海洋流體動力新能源發電技術與裝備” 結合國家863項目、國家海洋局海洋可再生能源專項資金項目、國家自然科學基金重點項目等技術要求，經10年的努力和攻關完成項目規定的各項技術指標和要求。 ②技術原理及性能指標 課題組研究的海流能以水平軸半直驅海流發電裝備為主要代表，其利用潮汐或其它原因產生的海水流動推動葉輪旋轉，經傳動機構帶動發電機工作輸出電能；動靜密封防止海水進入機組內部引起機械和發電機損壞；變槳機構控制槳葉角度實現機組雙向對流發電，并在流速高于額定值時，通過穩定輸入機械功率穩定發電機輸出功率。 自主研發的60/75kW型水平軸半直驅海流能發電機組達到如下性能指標： （1）機組設計額定功率60kW，設計穩定輸出最大功率75 kW，實際海試最大發電功率118kW； （2）葉輪海試捕獲效率試驗計算值超過45%； （3）流速在0.6～0.8m/s，機組可實現自啟動； （4）整機具有“大長徑比狹長型”特征，擋水面積小、流態好、效率高； （5）機組日發電量100～300kWh。 課題組研究的波浪能以多軸點吸收式波浪能發電裝備為主要代表，相對其它波浪能裝備只能吸收一個或兩個方向波浪能，多軸點吸收式波浪能發電裝備可在波浪力作用下同時圍繞X、Y軸做旋轉運動和沿Z軸做直線運動做功，從而捕獲多個來波方向上的波浪能。 自主研發的多軸點吸收式波浪能發電裝備達到如下性能指標： （1）機組可以吸收圍繞X、Y軸做旋轉運動和沿Z軸做直線運動做功 （2）機組海試捕獲效率試驗計算值超過15% （3）最佳阻尼匹配控制，使系統頻率和波浪自然頻率達到“諧振”狀態，實現最大能量捕獲。 ③技術的創造性與先進性 在海流能發電裝備研究方面，主要創新性技術為： （1）“大長徑比”約束的半直驅整機結構優化設計技術 提出水平軸半直驅海流發電機組“大長徑比約束條件下整機優化設計”概念和方法。通過在可選集中遴選各部件和整機結構優化，實現機組徑向尺寸“最小化”； 同時適度增加機組輪轂、低增速比齒輪箱、發電機的軸向尺寸，保證機組傳動功能、強度性能和使用壽命；形成“大長徑比狹長型”獨特機組主體結構形式，創立一種具備可靠性和高效率的原型機組。 （2）水平軸海流能裝備液壓變槳距技術 國際上水平軸海流能機組變槳結構基本采用電機驅動變槳機構的方法，課題組提出一種新型水平軸海流能發電裝備液壓變槳機構，不同于現有風電機組僅能實現0～90度的液壓變槳方式，采用液壓缸驅動齒輪齒條及非接觸式直線位移檢測，實現槳葉180度的旋轉閉環控制。 （3）水平軸海流能機組“內壓大于外壓”的主軸活動密封 提出和研發一種水平軸海流發電機組“內壓大于外壓”及三層組合（除防沙層外）密封的主軸活動密封方案，由重力油產生略大于海水壓力的內壓，即使密封出現故障，一定時間內海水也無法滲入機組。 在波浪能發電裝備研究方面，主要創新性工作為： （1）新型多軸點吸收式波浪能發電裝備結構形式 提出一種多軸點吸收式波浪能發電裝備結構形式，捕能機構可實現X、Y軸做旋轉運動和沿Z軸做直線運動做功，從而捕獲多個來波方向上的波浪能。 （2）基于數字控制式液壓缸組的波浪能最佳能量捕獲控制方法 提出一種數字控制式液壓缸組結構形式，替代波浪能裝備中的單液壓缸，通過其調整系統PTO阻尼參數，使系統頻率和波浪自然頻率達到“諧振”狀態，實現最大功率捕獲。 ④技術的成熟程度，適用范圍和安全性 課題組在海流能發電方面，已研制5kW、20kW、25kW、60kW機組，而150kW和300kW機組也在裝配過程中。課題組提出的大長徑比半直驅結構、液壓變槳和壓差防滲主軸組合密封技術具有原創性，已成功應用到研發的海流能機組中，保障機組可靠、高效、穩定的運行，得到中國船級社和浙江省機電產品質量檢測所檢測見證。波浪能發電方面，在前期研究漂浮圍堰式和浮力擺式波浪能發電裝備的基礎上，針對其只能吸收單方向或兩方向波浪能的問題，提出新型多軸點吸收式波浪能發電裝備結構形式，并將數字式液壓缸組PTO阻尼控制應用其中，經過陸上和海上試驗，發電裝備運行正常，驗證各項技術的有效性。 ⑤應用情況 項目研制的60/75kW海流發電機組安裝于浙江省舟山市摘箬山海域，日發電量在100～300kWh，可滿足30余戶城市居民或近百戶農村居民日常用電需求。機組穩定運行近一年，除了為機組全部儀器設備供電外，還為照明、通風、監控系統、海洋勘測儀器和海水淡化提供無間斷電能供給。研制的多軸點吸收式波浪能發電裝備在舟山東極島海域發電運行，將非穩定波浪能轉化為不間斷平穩電能提供給試驗平臺上的測量儀器。 ⑥ 成果簡介 授權國家發明專利12項，受理（公開）發明專利8項，發表SCI論文10篇，為提升我國海洋能利用的水平、推進其實用化進程奠定堅實技術基礎。