潮汐發電機組關鍵技術概述

【摘要】潮汐能是一種尚待大力開發的巨大可再生資源。本文簡要介紹了潮汐電站的各種水電機組及其關鍵技術，如水輪機技術和防腐技術等。通過對這些技術的介紹，可以便于我們更好地學習和了解潮汐發電技術。

【關鍵詞】潮汐電站；水輪機；水輪發電機；海水腐蝕防止技術

1、豐富的潮汐能量資源

潮汐能是海水在月球、太陽等引力作用下形成周期性海水漲落而產生的能量。根據世界能源會議《1992年能源資源調查報告書》，全世界潮汐能的理論資源量為22億kW。其中可開發潮汐能約10～11億kW，年發電量約12400億kWh。

2、潮汐電站水輪發電機組的關鍵技術

2.1 水輪機水力設計技術

潮汐電站利用水頭低，潮差變化大，水頭變動頻繁，這些都給水輪機的水力設計帶來一些困難。另外，許多潮汐電站運行工況復雜、轉換頻繁，例如不僅要求正反向發電，還要求正反向抽水、正反向泄水，這更增大了水輪機水力設計的難度。因此，要根據電站實際情況和用戶具體要求，應用現代CFD技術，權衡協調各種工況的要求和性能，設計出綜合效率高、過流量大、空化性能好的轉輪及流道。對多種工況運行的轉輪而言，通常只要求正向發電和反向抽水運行的高效率，不追求反向發電和正向抽水運行時的效率。

2.2 大型全貫流式水輪發電機的關鍵技術

全貫流式水電機組在潮汐電站中有廣闊的應用前景。應針對大型全貫流式水電機組進行專項研究。特別要對大型全貫流式水電機組的特殊關鍵問題，如水密封技術、機組動態穩定性問題等，開展專題調查和研究。

2.3 海水腐蝕防止技術

潮汐電站水電機組部件長期浸泡在海水中或處于鹽霧彌漫的空氣中，這不但對結構中的金屬要產生嚴重的腐蝕作用，產生點蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕，而且對機組中的電氣元器件及絕緣也要產生很大的影響。在潮汐電站機組中，防止海水腐蝕的主要措施有：

（1）合理選擇材料，關鍵金屬部件采用Cr、Mo含量較高，甚至還含有Ni的不銹鋼。法國朗斯電站曾對水輪機部件的材料進行大量研究，對普通鋼、不銹鋼和青銅進行調查比較和實驗，最后決定12臺水輪機轉輪采用含17%Cr和4%Ni的不銹鋼，另外12臺采用含9%Al的青銅制造（運行結構證明，兩種材料均有較好的抗海水腐蝕性能，抗腐蝕性能相近），水輪機輪轂及燈泡體采用18Cr8Ni3Mo的不銹鋼，而機械強度要求較高的一般部件則采用普通鋼。

（2）涂敷耐海水腐蝕涂料

所有與海水接觸的普通鋼部件表面應涂敷一層耐海水腐蝕的涂料。法國朗斯電站經過比較，選用乙烯樹脂系涂料，運行效果良好。我國江廈電站的防海水腐蝕涂料則采用以H-36厚漿型環氧瀝青漆為底漆，氯化橡膠涂料作中間漆，高接觸型氧化亞銅防污涂料為面漆，這套防腐涂料不僅具有良好的耐海水腐蝕性能，而且還具有良好的防止生物附著的功能。

（3）采用陰極保護技術

陰極保護技術是一種化學防護技術，是一種以犧牲陽極、保護陰極來防止金屬結構海水腐蝕的方法。我國江廈電站也采用了陰極保護技術。

陰極保護技術有兩種，一種是不帶外部電流裝置的，由金屬構件（被保護陰極）與具有更高負電位的金屬護件（犧牲陽極）之間的電接觸來實現極化。如轉輪的輪轂體，可在噴鍍鋅以后涂以封閉層、防腐層。另一種陰極保護方式是帶有外部電流裝置的，它通過外部電流來維持金屬構件的負電位。

（4）發電機防海水腐蝕技術

潮汐電站空氣中的鹽霧除對發電機結構件、定子鐵心等造成損害外，還可能在定子繞組表面產生放電現象，損傷絕緣結構。因此，發電機繞組絕緣要采用防鹽霧絕緣材料和結構，定子背面及定子槽要涂以適當涂料。定子槽涂層應為半導電的，以便將線棒外部的電暈保護接地，并防止相鄰定子疊片間發生短路。

2.4 防海生物附著技術

海水中的海生物容易附著在金屬結構表面，影響過流部分的過流條件，影響機組出力，降低運動部件的靈活度。而且海生物的附著力極強，清除非常困難。例如，法國朗斯電站24臺機組每年要清除約1t的海生物附著物，花費60萬法郎。

潮汐電站機組中防海水物附著主要采用兩種方法。一是過流表面涂敷能殺死海生物的涂料；二是電解海水，產生毒性氯離子，抑止海生物附著。前蘇聯基斯洛電站研究出一種含有能殺死海生物組份的漿料，涂敷過流表面，同時采用從海水中制取氯離子，輸送至流道表面，驅除污著物的幼蟲。這兩種措施，雙管齊下，能保證10多年內流道內無海生物附著。

3、結束語

潮汐發電的發展方興未艾，對于我國廣闊的海岸線，相信越來越多的潮汐發電站得以建設。因此，總結國內外經驗，啟迪創新思維，攻克潮汐發電的技術難點，對我們掌握和運用潮汐發電技術意義非凡。

作者簡介：周春蘭（1976-），2000年學士畢業于四川輕化工學院電子工程自動化專業，現在東方電氣集團東方電機有限公司輔機事業部技術開發室工作，從事水輪機，水輪發電機，汽輪發電機配套冷卻設備設計研究工作，工程師。