随着疫情得到有效控制，近期浙江舟山又传来好消息：由浙江大学自主研发的大长径比半直驱高效水平轴650千瓦海流能发电机组，日前恢复并网发电，“复工发电”后最大发电功率达到637千瓦，创国内最大发电功率纪录。
在舟山市摘箬山岛海域，浙大海洋能试验电站，几座通体火红色的发电机组十分醒目地高耸在海面之上。海潮涌动，推动水中的叶轮，带动发电机运转。大海蕴藏的清洁环保、永续不竭的能源就这样源源不断地被输送到海岛之上。
“在前期研制的30千瓦、60千瓦和120千瓦系列化装备基础上，我们研制的650千瓦大长径比高效水平轴海流能发电机组是目前国内单机发电功率最大的海流发电装备。”浙大海洋研究院副院长、机械装备与海洋工程交叉创新团队首席教授李伟说，单机组发电功率越大，意味着装备产业化能力越强，越有利于开拓海洋能市场。
海流发电装备主要有水平轴、垂直轴和振动式3种基本形式，该交叉创新团队的林勇刚教授说，和另两种相比，水平轴形式能称为一种“高效”结构——海水流过，近一半的能量可以提取出来。相比较而言，我国早期已经投用的一批垂直轴海流能发电机组，其效率不及水平轴的一半。振动式的效率更低一些。而发达国家的大型海流能发电机组也均采用了主流的水平轴结构形式。
在浙大多学科交叉汇聚理念引领下，团队历时多年，攻克了水平轴发电装备技术路线，取得多项原始创新成果。“和许多机械能源装备一样，海流能发电机也存在长径比这个概念。我们的研究揭示了，对于同等功率机组，长径之比越大，综合性能越佳。”该团队刘宏伟副教授说，“我们对叶轮、低速齿轮箱和亚低速电机等主要部件径向尺寸进行约束性优化设计，最终形成外形狭长流畅、内在性能优异的大长径比半直驱新机型。”
这一系列化原创机型和一些关键部件的创新，从整体上解决了海流能发电机作为能源机电装备的高效性、作为海洋服役环境装备的可靠性和作为间歇能量供电装备的稳定性三大难题，中国代表连续两年在国际专业会议上介绍，产生了广泛影响。
李伟说，浙大650千瓦机组在2017年就完成了厂内和现场并网发电试验。此后，浙大摘箬山岛海洋能试验电站根据国家需要，数次腾出650千瓦机组试验泊位为国内包括国电集团（和浙大共同承担国家自然资源部项目）、哈电集团、杭州江河水电等单位研制的300千瓦样机提供实海况试验支撑。其间，650千瓦机组也根据阶段性海试信息优化改进。此次疫后“复工发电”的改进型650千瓦机组，叶轮结构和工艺进一步优化，轴向推力载荷有所减小，防腐防砂抗磨损的性能进一步强化。
我国东部沿海是世界上海流能功率密度最大的地区之一。浙江舟山群岛附近水道平均功率密度在每平方米20千瓦以上，开发环境和利用条件十分有利。日益成熟的海流能发电装备将有效满足无电、无水、无人岛屿和离岛的特殊供电需求，实现就地取能、海能海用。
（浙大新闻网 文 曾福泉 柯溢能 高楚清/图片由课题组提供）
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