浙江海洋大学学子助力清洁能源发展，研发高效潮流能发电装置

在全球气候变化和能源转型的大背景下，减少碳排放、发展可再生能源已成为国际社会的普遍共识。中国作为负责任的大国，提出了“双碳”目标，即通过能源结构的调整和清洁能源的发展，推动经济社会可持续发展。在这一宏伟蓝图下，一种高效磁悬浮潮流发电装置应运而生，为海洋可再生能源的开发利用开辟了新路径。

该装置采用半遮蔽式垂直轴水轮机设计，旨在解决传统垂直轴水轮机能量利用率低的问题。与传统水平轴水轮机相比，垂直轴水轮机虽能利用双向潮流，但往往因叶片同时受反向潮流作用，导致能量相互抵消，降低了发电效率。针对这一难题，研发团队创新性地引入了磁悬浮与浮力平衡技术，使轴系悬浮，显著降低了机械磨损和启动力矩，优化了能量转换过程。

同时，半遮蔽式结构设计是该装置的又一大亮点。通过在同一导流段内置两台水轮机，并用导流罩遮蔽水轮机半边，该装置能够汇聚更广泛的潮流，调整潮流方向，减少不同方向潮流的相互抵消，最大化利用垂直轴水轮机的双向潮流特性。这一设计不仅增强了潮流聚拢能力，还显著提升了潮流能发电装置的聚拢与转化效率。

叶片设计方面，该装置采用了附带襟翼的冲击式悬浮结构。主叶片与末端子叶片通过圆形转轴相连，能够灵活调整子叶片的转动角度，以优化叶片与潮流的接触面和冲击角度。智能控制系统的加入，使得叶片能够根据潮流冲击力信号进行实时调整，进一步提升潮流能利用效率。此外，叶片内部的中空设计不仅减轻了重量，还实现了浮力与重力的平衡，降低了磁悬浮装置的负荷。

磁悬浮发电装置的实现，是该技术的核心所在。通过平衡悬浮结构的重力与浮力，避免磁体过度做功导致磁性减弱乃至消磁，该装置实现了长期稳定运行。在材料选择上，玻璃钢因其轻质高强、耐腐蚀、韧性好及工艺性优良等特点，被选为叶片与轴系的主要材料。同时，防水涂层的应用也为发电装置提供了额外的保护。

在防水及防腐蚀设计方面，该装置同样表现出色。玻璃钢材料的选用和防水涂层的应用，使得发电装置能够在恶劣的海洋环境中保持长期稳定运行。这不仅延长了设备的使用寿命，还降低了维护成本。

研究过程中，团队还解决了多项关键技术问题。磁悬浮技术的应用，使得装置能够克服重力，实现无摩擦、无接触的悬浮状态。高效高强度冲击式叶片的设计，则使得装置能够更好地适应海底复杂多变的潮流方向，提高发电效率。半遮蔽式导流罩的设计，则进一步提升了潮流能的利用率。

数值模拟和结果分析显示，该装置在叶片数量和旋转速度的优化方面取得了显著成效。三叶片水轮机相较于四叶片水轮机，在相同工况下表现出更高的发电功率。同时，小翼结构的引入也显著提升了水轮机的发电效率。在最优配置下，发电功率相较于无小翼时提高了近40%。

展望未来，该高效磁悬浮潮流发电装置在海洋潮流能开发中前景广阔。我国拥有丰富的潮流能资源，开发潮流能不仅能够有效缓解沿海城市能源需求量大和近海岛屿能源供给问题，还能推动清洁能源产业的发展，为实现“双碳”目标贡献力量。随着技术的不断进步和成本的进一步降低，相信这一绿色、高效的发电方式将在未来得到更广泛的应用和推广。（周倩 洪德华 张淼 陈增萍 任鑫宜）