源自大海的藍色能量潮流能

夏夢晗

進入21 世紀，人類對能源的需求量越來越大，尋找可替代、無污染、持續可利用的綠色能源，已是世界各國的一個共識。

于是，人類的探索視野逐漸從陸地放眼到了更加廣闊的海洋……

海洋被譽為藍色的油田，其面積約占地球表面積的71%，是一座龐大的能源寶庫。它既是吸能器，又是儲能器，蘊藏著巨大的動力資源，即海洋能，包括潮汐能、潮流能、洋流能、波浪能、海水溫差能和鹽差度能等。

潮流能作為海洋能的一種，其資源豐富，具有良好的開發前景，不僅是未來可再生能源發展的重要方向之一，而且對改善能源結構、控制氣候變暖和解決環境污染問題也具有重要意義。

潮漲潮落的秘密

我們在海邊“踩水”時，看著潮漲潮落，或許會聯想到唐代詩人張若虛的名篇《春江花月夜》，“春江潮水連海平，海上明月共潮生。”

月球、太陽等天體是引發潮漲潮落的主力軍。地球表面海水在天體運行的影響下引起周期性漲落，這種漲落現象伴隨兩種運動，一種是漲潮和退潮引起的海水垂直升降運動，另一種是漲潮和退潮引起的海水水平運動，我們習慣地稱前者為潮汐，后者為潮流。

實際上，潮汐不等于潮流。潮汐能利用的是潮汐垂直方向的勢能，即水位差；潮流利用的是水平方向的動能，即沖擊力。潮流能發電原理和風力發電類似，即將水流的動能轉化為機械能，進而再將機械能轉化為電能。

潮流能發電引“潮流”

古往今來，人們對于潮汐、潮流現象的觀察與記錄一直存在。20 世紀70 年代，美國首先開展對潮流能的研究，并逐步探究其開發利用問題。

美洲、歐洲等沿海地區深知潮流的力量和可預測性，憑借豐富的潮流能資源，以及完善的電力傳輸設備用于潮流能發電并網，潮流能技術發展較早，也較為先進。

2003 年，英國MCT 公司研發的Seaflow（300 千瓦） 潮流能發電裝置在英國布里斯托爾海峽進行了海試，順利發電；2005 年，意大利PDA 公司設計了一款裝機容量120 千瓦、葉片展長5 米、葉輪直徑6 米的Kobold 型的漂浮式潮流水輪機發電裝置；2011 年，挪威Hammerfest 公司研發了1兆瓦的HS1000 在EMEC 海試運行。

我國潮流能蘊藏量也較為豐富，其中浙江、福建、山東和臺灣海峽等是世界上潮流能資源最豐富的地區之一。

在潮流能技術方面，我國也較早地開展了潮流能的相關研究，并取得了顯著進展。

20 世紀80 年代，哈爾濱工程大學對垂直軸潮流能水輪機率先進行了理論和試驗研究。1996-2005年期間，哈爾濱工程大學先后自主研發了國內第一座漂浮式潮流能發電裝置“萬向I”號、“萬向II”號40 千瓦的潮流能發電站。自2000年起，參與潮流能發電的單位逐漸增加。2010 年后，財政部設立海洋可再生能源專項，每年投入2 億資金用于海洋能利用相關技術研究，掀起了我國海洋能技術研究和示范應用的高潮，潮流能技術開發也進入快速發展時期。

潮流能的開發利用在世界范國內受到廣泛關注，各國爭相制定海洋能科技相關發展規劃，不斷增加投入，推進海洋潮流能開發的加速發展。

世界最大潮流能發電站

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縣秀山島的東南海域，伴著潮漲潮落，一把海上“小提琴”正在奏響能源之歌。

LHD 模塊化大型海洋潮流能發電機組完全由我國自主研發，是世界最大潮流能發電站，也是世界上連續并入電網運行時間最長的潮流能發電項目。

持續、穩定的發電并網，一直是世界上潮流能發電的核心難題。LHD 模塊化大型海洋潮流能發電機組不僅突破了該項技術難題，也克服了海上安裝、運行、維護難度大、成本高等問題，破解了海洋垃圾防護、電力傳輸等問題。這既是我國海洋清潔能源科技創新的重大突破，也是目前世界上連續并入電網運行時間最長的潮流能發電項目，為打開全新的萬億級海洋高端裝備產業和發電市場奠定了良好基礎。

為了進一步提高潮流能的開發利用，LHD 研究團隊經過不斷地探索研究，終于在2022 年4 月，潮流能第四代單機兆瓦級機組“奮進號”成功下海。此機組總重325 噸，額定功率1.6 兆瓦，設計年發電量200 萬度，預計可減少二氧化碳排放1994 噸。相比前一代機組，第四代單機容量提升至原來的5 倍，發電能力提升至以前的8 倍，但投資還不到1.5 倍，不僅大大降低了發電成本，對于保障舟山電力供應、優化能源結構、促進節能減排也具有重要意義。

潮流能是可再生能源的一個重要組成部分，憑借其低成本和低生態影響以及廣泛的適應性和推廣性，已經逐漸成為海洋能領域的研究熱點。隨著我國海洋經濟建設和“雙碳”目標落地，以潮流能為代表的海洋能必將大放異彩。