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              潮流能發電技術(二)

                 日期:2017-08-22     來源:新能源課件網    瀏覽:72    評論:0    

                上節介紹了利用潮流前進的動能來推動水輪機發電,采用的是水平軸風力發電機技術,風力機可用的形式基本上都可用于潮汐動能發電,下面介紹兩個采用垂直軸風力機技術的例子。

                能量轉換采用垂直軸風力機風輪結構,是H型垂直軸升力葉輪,由3個葉片組成,見圖1。葉輪(水輪)主軸上端連接到直驅永磁發電機,發電機固定在機艙內,機艙也就是船艙,機艙安裝在兩個浮筒上(圖1僅顯示右邊一個浮筒)。

                

                圖1 漂浮式立軸潮流發電機組成

                圖2是該潮流發電機的外觀圖,發電機安裝在兩個浮筒之間。潮流發電機是漂浮在海面上,浮筒上的紅線就是吃水線,潮流發電機由鋼纜(鋼鏈)牽引固定,鋼纜另一端連接海底的樁或錨上。發電系統的支撐載體可以是上述的雙體船式或躉船形式,也可以是其他結構形式,稱之為漂浮式支撐載體。

                當海水流動時,安裝在支撐載體下方的葉輪被水推動旋轉,同時帶動上面的發電機發出電能。由于葉輪的轉軸是與水面垂直的,故稱為豎軸或立軸潮流發電機。

                

                圖2  漂浮式立軸潮流發電機外觀

                下面有立軸潮流發電機運轉動畫

                立軸潮流發電機運轉動畫

                下面介紹的是具有擴張導流管的立軸潮流發電機,擴張導流管在風力機中稱為擴散器。在擴張導流管內有H型垂直軸升力葉輪,是5葉片葉輪。在葉輪的上下左右被擴張導流管包圍。擴張導流管的左右壁由空心艙體組成,見圖3。

                擴張導流管與風力機中的擴散器工作原理是一樣的,通過擴張導流管中部的水流速度會得到明顯的提高,可明顯增加葉輪的輸出功率。

                

                圖3 擴張導流管與5葉片水輪

                圖4是導流管豎軸潮流發電機的組成圖,擴張導流管的下面也是鋼板組成的空心體,上方的船艙也就是擴張導流管的上壁,直驅永磁發電機安裝在船艙內,與下方的葉輪同軸。

                

                圖4 擴張導流管立軸潮流發電機組成

                把左導流艙安裝好,圖5是整個擴張導流管立軸潮流發電機的外觀圖。右導流艙、左導流艙是空心密封艙,與船艙一同構成發電系統的支撐載體,使發電機系統漂浮在海面,圖中紅線是吃水線,該圖沒有顯示拖牽鋼纜。

                

                圖5 擴張導流管立軸潮流發電機外觀

                立軸潮流發電機的葉片是直葉片,有利于采用可變槳距角技術,通過控制槳距角在不同的流速獲得較大的功率。 擴張導流管立軸潮流發電機可做成坐底式結構,就是直接固定在海底,可以減小暴風、巨浪的破壞。

                以上立軸潮流發電機參考《海洋能源開發》一書,據報道哈爾濱工程大學研制的幾臺試驗樣機都取得了成功,新的大型擴張導流管立軸潮流發電站也進入試驗運行階段。

                擴張導流管立軸潮流發電機可做成坐底式結構,就是直接固定在海底,可以減小暴風、巨浪的破壞,圖6是安裝在海底的3臺擴張導流管立軸潮流發電機組的示意圖。

                圖6 安裝在水底的擴張導流管立軸潮流發電機組

               
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