源自大海的蓝色能量潮流能

夏梦晗

进入21 世纪，人类对能源的需求量越来越大，寻找可替代、无污染、持续可利用的绿色能源，已是世界各国的一个共识。

于是，人类的探索视野逐渐从陆地放眼到了更加广阔的海洋……

海洋被誉为蓝色的油田，其面积约占地球表面积的71%，是一座庞大的能源宝库。它既是吸能器，又是储能器，蕴藏着巨大的动力资源，即海洋能，包括潮汐能、潮流能、洋流能、波浪能、海水温差能和盐差度能等。

潮流能作为海洋能的一种，其资源丰富，具有良好的开发前景，不仅是未来可再生能源发展的重要方向之一，而且对改善能源结构、控制气候变暖和解决环境污染问题也具有重要意义。

潮涨潮落的秘密

我们在海边“踩水”时，看着潮涨潮落，或许会联想到唐代诗人张若虚的名篇《春江花月夜》，“春江潮水连海平，海上明月共潮生。”

月球、太阳等天体是引发潮涨潮落的主力军。地球表面海水在天体运行的影响下引起周期性涨落，这种涨落现象伴随两种运动，一种是涨潮和退潮引起的海水垂直升降运动，另一种是涨潮和退潮引起的海水水平运动，我们习惯地称前者为潮汐，后者为潮流。

实际上，潮汐不等于潮流。潮汐能利用的是潮汐垂直方向的势能，即水位差；潮流利用的是水平方向的动能，即冲击力。潮流能发电原理和风力发电类似，即将水流的动能转化为机械能，进而再将机械能转化为电能。

潮流能发电引“潮流”

古往今来，人们对于潮汐、潮流现象的观察与记录一直存在。20 世纪70 年代，美国首先开展对潮流能的研究，并逐步探究其开发利用问题。

美洲、欧洲等沿海地区深知潮流的力量和可预测性，凭借丰富的潮流能资源，以及完善的电力传输设备用于潮流能发电并网，潮流能技术发展较早，也较为先进。

2003 年，英国MCT 公司研发的Seaflow（300 千瓦） 潮流能发电装置在英国布里斯托尔海峡进行了海试，顺利发电；2005 年，意大利PDA 公司设计了一款装机容量120 千瓦、叶片展长5 米、叶轮直径6 米的Kobold 型的漂浮式潮流水轮机发电装置；2011 年，挪威Hammerfest 公司研发了1兆瓦的HS1000 在EMEC 海试运行。

我国潮流能蕴藏量也较为丰富，其中浙江、福建、山东和台湾海峡等是世界上潮流能资源最丰富的地区之一。

在潮流能技术方面，我国也较早地开展了潮流能的相关研究，并取得了显著进展。

20 世纪80 年代，哈尔滨工程大学对垂直轴潮流能水轮机率先进行了理论和试验研究。1996-2005年期间，哈尔滨工程大学先后自主研发了国内第一座漂浮式潮流能发电装置“万向I”号、“万向II”号40 千瓦的潮流能发电站。自2000年起，参与潮流能发电的单位逐渐增加。2010 年后，财政部设立海洋可再生能源专项，每年投入2 亿资金用于海洋能利用相关技术研究，掀起了我国海洋能技术研究和示范应用的高潮，潮流能技术开发也进入快速发展时期。

潮流能的开发利用在世界范国内受到广泛关注，各国争相制定海洋能科技相关发展规划，不断增加投入，推进海洋潮流能开发的加速发展。

世界最大潮流能发电站

浪花是大海的音符，潮流是大海的旋律。在浙江省舟山市岱山县秀山岛的东南海域，伴着潮涨潮落，一把海上“小提琴”正在奏响能源之歌。

LHD 模块化大型海洋潮流能发电机组完全由我国自主研发，是世界最大潮流能发电站，也是世界上连续并入电网运行时间最长的潮流能发电项目。

持续、稳定的发电并网，一直是世界上潮流能发电的核心难题。LHD 模块化大型海洋潮流能发电机组不仅突破了该项技术难题，也克服了海上安装、运行、维护难度大、成本高等问题，破解了海洋垃圾防护、电力传输等问题。这既是我国海洋清洁能源科技创新的重大突破，也是目前世界上连续并入电网运行时间最长的潮流能发电项目，为打开全新的万亿级海洋高端装备产业和发电市场奠定了良好基础。

为了进一步提高潮流能的开发利用，LHD 研究团队经过不断地探索研究，终于在2022 年4 月，潮流能第四代单机兆瓦级机组“奋进号”成功下海。此机组总重325 吨，额定功率1.6 兆瓦，设计年发电量200 万度，预计可减少二氧化碳排放1994 吨。相比前一代机组，第四代单机容量提升至原来的5 倍，发电能力提升至以前的8 倍，但投资还不到1.5 倍，不仅大大降低了发电成本，对于保障舟山电力供应、优化能源结构、促进节能减排也具有重要意义。

潮流能是可再生能源的一个重要组成部分，凭借其低成本和低生态影响以及广泛的适应性和推广性，已经逐渐成为海洋能领域的研究热点。随着我国海洋经济建设和“双碳”目标落地，以潮流能为代表的海洋能必将大放异彩。