潮汐发电机组关键技术概述

【摘要】潮汐能是一种尚待大力开发的巨大可再生资源。本文简要介绍了潮汐电站的各种水电机组及其关键技术，如水轮机技术和防腐技术等。通过对这些技术的介绍，可以便于我们更好地学习和了解潮汐发电技术。

【关键词】潮汐电站；水轮机；水轮发电机；海水腐蚀防止技术

1、丰富的潮汐能量资源

潮汐能是海水在月球、太阳等引力作用下形成周期性海水涨落而产生的能量。根据世界能源会议《1992年能源资源调查报告书》，全世界潮汐能的理论资源量为22亿kW。其中可开发潮汐能约10～11亿kW，年发电量约12400亿kWh。

2、潮汐电站水轮发电机组的关键技术

2.1 水轮机水力设计技术

潮汐电站利用水头低，潮差变化大，水头变动频繁，这些都给水轮机的水力设计带来一些困难。另外，许多潮汐电站运行工况复杂、转换频繁，例如不仅要求正反向发电，还要求正反向抽水、正反向泄水，这更增大了水轮机水力设计的难度。因此，要根据电站实际情况和用户具体要求，应用现代CFD技术，权衡协调各种工况的要求和性能，设计出综合效率高、过流量大、空化性能好的转轮及流道。对多种工况运行的转轮而言，通常只要求正向发电和反向抽水运行的高效率，不追求反向发电和正向抽水运行时的效率。

2.2 大型全贯流式水轮发电机的关键技术

全贯流式水电机组在潮汐电站中有广阔的应用前景。应针对大型全贯流式水电机组进行专项研究。特别要对大型全贯流式水电机组的特殊关键问题，如水密封技术、机组动态稳定性问题等，开展专题调查和研究。

2.3 海水腐蚀防止技术

潮汐电站水电机组部件长期浸泡在海水中或处于盐雾弥漫的空气中，这不但对结构中的金属要产生严重的腐蚀作用，产生点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀，而且对机组中的电气元器件及绝缘也要产生很大的影响。在潮汐电站机组中，防止海水腐蚀的主要措施有：

（1）合理选择材料，关键金属部件采用Cr、Mo含量较高，甚至还含有Ni的不锈钢。法国朗斯电站曾对水轮机部件的材料进行大量研究，对普通钢、不锈钢和青铜进行调查比较和实验，最后决定12台水轮机转轮采用含17%Cr和4%Ni的不锈钢，另外12台采用含9%Al的青铜制造（运行结构证明，两种材料均有较好的抗海水腐蚀性能，抗腐蚀性能相近），水轮机轮毂及灯泡体采用18Cr8Ni3Mo的不锈钢，而机械强度要求较高的一般部件则采用普通钢。

（2）涂敷耐海水腐蚀涂料

所有与海水接触的普通钢部件表面应涂敷一层耐海水腐蚀的涂料。法国朗斯电站经过比较，选用乙烯树脂系涂料，运行效果良好。我国江厦电站的防海水腐蚀涂料则采用以H-36厚浆型环氧沥青漆为底漆，氯化橡胶涂料作中间漆，高接触型氧化亚铜防污涂料为面漆，这套防腐涂料不仅具有良好的耐海水腐蝕性能，而且还具有良好的防止生物附着的功能。

（3）采用阴极保护技术

阴极保护技术是一种化学防护技术，是一种以牺牲阳极、保护阴极来防止金属结构海水腐蚀的方法。我国江厦电站也采用了阴极保护技术。

阴极保护技术有两种，一种是不带外部电流装置的，由金属构件（被保护阴极）与具有更高负电位的金属护件（牺牲阳极）之间的电接触来实现极化。如转轮的轮毂体，可在喷镀锌以后涂以封闭层、防腐层。另一种阴极保护方式是带有外部电流装置的，它通过外部电流来维持金属构件的负电位。

（4）发电机防海水腐蚀技术

潮汐电站空气中的盐雾除对发电机结构件、定子铁心等造成损害外，还可能在定子绕组表面产生放电现象，损伤绝缘结构。因此，发电机绕组绝缘要采用防盐雾绝缘材料和结构，定子背面及定子槽要涂以适当涂料。定子槽涂层应为半导电的，以便将线棒外部的电晕保护接地，并防止相邻定子叠片间发生短路。

2.4 防海生物附着技术

海水中的海生物容易附着在金属结构表面，影响过流部分的过流条件，影响机组出力，降低运动部件的灵活度。而且海生物的附着力极强，清除非常困难。例如，法国朗斯电站24台机组每年要清除约1t的海生物附着物，花费60万法郎。

潮汐电站机组中防海水物附着主要采用两种方法。一是过流表面涂敷能杀死海生物的涂料；二是电解海水，产生毒性氯离子，抑止海生物附着。前苏联基斯洛电站研究出一种含有能杀死海生物组份的浆料，涂敷过流表面，同时采用从海水中制取氯离子，输送至流道表面，驱除污着物的幼虫。这两种措施，双管齐下，能保证10多年内流道内无海生物附着。

3、结束语

潮汐发电的发展方兴未艾，对于我国广阔的海岸线，相信越来越多的潮汐发电站得以建设。因此，总结国内外经验，启迪创新思维，攻克潮汐发电的技术难点，对我们掌握和运用潮汐发电技术意义非凡。

作者简介：周春兰（1976-），2000年学士毕业于四川轻化工学院电子工程自动化专业，现在东方电气集团东方电机有限公司辅机事业部技术开发室工作，从事水轮机，水轮发电机，汽轮发电机配套冷却设备设计研究工作，工程师。