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高效率水平轴海流能发电技术与系列装备
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    P743.1
  • 关键词:
  • 成果简介:
    海流能系指流动海水蕴含的动能,属用之不竭的海洋可再生能源。海流能的有效利用对满足我国大量有流无电岛屿及海域的供电急需具有特别重要的意义。水平轴海流发电机组是高效提取海流能并转换为电能的核心装备,该装备技术是设计制造、新能源和海洋交叉领域的世界性前沿技术,长期被欧美垄断,对我国禁运。项目实施前,国内仅有垂直轴技术,效率不及水平轴的50%;而欧美现有水平轴装备则仅限传统机械传动或直驱方式,存在能量转换效率低、极端海况可靠性低和间歇能量供电稳定性低三大国际性难题。 项目历经十多年研究,聚焦能量提取转换高效性、极端海况服役可靠性、间歇能量供电稳定性三大关键技术,发明了大“长径比”(轴/径比)半直驱水平轴机组核心技术,研制了关键部件,形成了我国高效率水平轴海流发电装备自主设计制造能力,推进了产业化、系列化进程。项目主要发明点包括: 发明点1:发明大长径比半直驱高效传动与大推力变桨增效技术,解决了现有装备效率偏低难题。通过揭示长径比约束增效机理,有效减小机身挡水面,精准确定传动系统提速增效与低速可靠的平衡点,获得大长径比高效率的半直驱整机设计;提出液压变桨双向对流结构,在轮毂狭小空间内完成大推力0-180度攻角旋转,推力面积比比常规变桨提髙3倍以上,实现变奖对流增效、变速控制增效、安全发电增效三大功能,叶轮效率高于欧美同类装备平均值。 发明点2:发明压差防渗组合动密封和离心密封外转子电机技术。针对极端海况与水下密封可靠性、低速启动难题,发明了“压差防渗”三层组合动密封技术,机组水下发电运行时间国际领先;发明了离心密封防水外转子电机技术,突破传统动密封局限,启动流速0.3m/s为世界最低。 发明点3:发明机电液均衡稳定供电技术,解决了间歇能量供电稳定性低难题。发明机液并联混合传动技术及可控液压储能装备,通过变桨控能、电池储能、电液稳能的机电液综合调节,将电功率波动上限控制在额定值的10%以内,突破功率随流速大幅变化时难以均衡稳定供电的技术瓶颈。 由两位院士担任正副主任的鉴定委员会认为:项目“取得多项重大技术创新与突破,关键技术达到国际先进水平,其中大长径比半直驱结构、液压变桨和压差防渗的主轴组合密封具有原创性”。项目首创半直驱水平轴海流发电机组(5-16),形成5kW到650kW系列产品,创建“海流能海岛独立稳定供电系统”(5-17〉,为破解我国岛礁建设、海上仪器、海防设施供电难题提供了全新方案。国家海洋局专报指出:项目装备“是国内实际发电时间最长,发电量最大的机组,其稳定运行时间和能源转化效率达到国际领先水平。”项目变桨、动密封、半直驱等技术扩用于南高齿、阳光电源、国电、中船工研院产品,新增销售额22.96亿元,新增利润3.4亿元:获国家发明专利23项,发表SCI论文10篇:获2016年教育部科技奖一等奖,2017年海洋科学技术奖一等奖。
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