・１４・
第２１卷第４期２００７年１２月
束矛审泰坪奈
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
Ｖ０１．２ｌＮｏ．４Ｄｅｃ．２００７
潮汐发电的发展和潮汐电站用水轮发电机组
戴庆忠
（东方电机股份有限公司，四川德阳，６１８０００）
摘要：潮汐能是一种尚待大力开发的储量巨大可再生资源。本文介绍了全世界及中国的潮汐能量资源，回顾了世界潮汐能开发的历程，展望了潮汐能开发的前景。丈章重点介绍了适用于潮汐电站的各种水电机组及其关键技术，如灯泡贯流式水轮发电机组、全贯流式水轮发电机组、正交流水轮机及双击式水轮机等。
关键词：潮汐电站；水轮机；水轮发电机；贯流式水电机组；正交流水轮机中图分类号：ＴＶ７４４；ＴＭ３１２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—９００６（２００７）０４—００１４—１１
ＨｙｄｒａｕｌｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｎｇＳｅｔｓｏｆＴｉｄａｌＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ
（ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｔｃｒｉｃ
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ
Ｃｏ．，Ｌｉｄ．，６１８０００，Ｄｅｙａｎｇ，Ｓｉｅｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｉｄａｌＰｏｗｅｒｉｓ
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ｔｕｒｂｉｎｅ
中国地处太平洋西岸，潮汐能蕴藏量十分丰
丰富的潮汐能量资源
浩瀚的大海蕴藏着巨大的可再生能源，包括波浪能、海流能、潮汐能、温差能、盐差能等。在诸多形式的海洋能中。目前开发技术比较成熟、开发历史较长和开发规模较大者，当属潮汐能。
潮汐能是海水在月球、太阳等引力作用下形成周期性海水涨落而产生的能量。根据世界能源会议《１９９２年能源资源调查报告书》，全世界潮汐能的理论资源量为２２亿ｋＷ。其中可开发潮汐能约１０～
ｌ
富。根据１９８５和１９８８年对全国潮汐能资源的调查统计，中国潮汐能资源（不包括台湾）的总蕴藏量为
１．９亿ｋＷ，年发电量２７５０亿ｋｗｈ，其中可开发
２００
ｋＷ及以上的潮汐电站站址有４２４处，可开发装
机容量２００ｋＷ以上潮汐资源的总装机容量为
２１
７９０ＭＷ，年发电量为６２４亿ｋｗｈ。我国潮汐能资
源分布很不均匀，以福建最多（站址８８处，总装机容量１０３２９ＭＷ），浙江省次之（站址７３处，总装机容量８
９１０
ＭＷ），然后是长江口北支（属上海和江
苏，总装机容量７０４ＭＷ）、辽宁（５９４ＭＷ）和广东
（５７３ＭＷ）、广西（３８７ＭＷ）、山东（１１８ＭＷ）等。根
１亿ｋＷ，年发电量约１２４００亿ｋｗｈ。
收稿日期：２００７—１０一１５
作者简介：戴庆忠（１９４２一），男，１９６５年毕业于重庆大学电机系。教授级高工。在东方电机股份有限公司从事发电设备信息开发工作。
第２ｌ卷第４期２００７年１２月
束矛它奈评奔
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
Ｖ０１．２ｌＮｏ．４Ｄｅｃ．２００７
‘１５。
据调查勘测、规划设计和可行性研究，我国可建大型潮汐电站的优良站址见表１。近期开发条件较好、具有开发价值的潮汐电站站址，有福建的大官坂（１４ＭＷ，０．４５亿ｋｗｈ）、八尺门（３６ＭＷ，１．８亿ｋＷｈ）和浙江三门湾的健跳港（２０ＭＷ，０．４８亿ｋＷｈ）、黄墩港（５９ＭＷ，１．８亿ｋｗｈ）、广西白虎头（１０００ｋＷ）和广东粤西（２０００～３０００ｋＷ）等。已作过规划设计的潮汐电站站址有长江口北支、杭州湾和乐清湾等。
表１
我国可建大型潮汐电站的优良站址
２
潮汐发电的回顾与展望
２．１
国外潮汐发电概况
１８７８年世界上第一座水电站在法国建成神不久，英国、美国、德国也建成一些水电站。与此同
时，一些科学家萌生了建立潮汐电站，利用潮汐能
量推动发电机发电的想法。１９１２年，德国建成世界上第一座小型潮汐电站（５ｋＷ），第一次世界大战期
间该电站遭破坏而被人遗忘。１９１３年，法国在诺德
斯德兰德岛与大陆问筑一道２．８ｋｍ的大坝，建设潮汐电站的方案，几经周折，在第一次世界大战期间成功发电（单向发电）。１９３５年，前苏联开工建设装机３３０ＭＷ的Ｑｕｏｄｄｙ潮汐电站，但几个月后就停工
中止。１９４６年，法国开始对圣玛罗（ＳａｉｎｔＭａｌｏ）湾的朗斯（ＬａＲａｎｃｅ）潮汐电站进行研究、论证。１９５９
年，作为朗斯电站中问试验电站的圣玛罗（ＳａｉｎｔＭａｌ．Ｏ）潮汐电站（装２台９ＭＷ灯泡贯流式机组）建成发
电（现机组已拆除）。１９６１年，朗斯电站正式开工建设，１９６６年１１月，首台１０ＭＷ可逆式灯泡贯流式
机组正式发电，１９６７年１２月１５日，全部２４台１０
ＭＷ机组同时启动，电站建成。受朗斯潮汐电站建
设的激励，１９６８年，前苏联在基斯洛湾建成一座试
验性潮汐电站，首台法国Ｎｅｙｒｐｉｃ公司产４００ｋＷ双
向灯泡式机组投人运行（后苏联又仿制１台投入运行）。应用基斯洛潮汐电站的经验，前苏联相继对几
座大型潮汐电站进行了设计研究，有的还进行了初
步设计。１９７９年，加拿大开始在芬地湾（Ｂａｙ
ｏｆ
Ｆｕｎｄｙ）的安那波利斯（Ａｎｎａｐｏｌｉｓ）建设潮汐电站，
１９８４年８月该电站的一台１７．８ＭＷ全贯流式机组投产发电。与此同时，许多国家对潮汐电站进行了大
量研究、论证工作。１９７８年，英国成立“塞汶河大坝委员会”，统一规划塞文（Ｓｅｖｅｍ）河口潮汐电站
的建设工作，提出了一个装设１６０台２５ＭＷ贯流式机组的方案。９０年代，英国２０多家公司组建默尔西（Ｍｅｒｓ）河大坝财团，计划在Ｍｅｒｓ河口修建一座７００ＭＷ的潮汐电站。印度在２０世纪８０年代也拨款成立了卡特湾（ＧｕｌｆｏｆＫｕｔｃｈ）潮汐电站的专门机构，
１９９１年完成Ｇｕｊａｒａｔ海岸９００ＭＷ潮汐电站的选址。
前苏联８０年代已开工建设卢姆波夫潮汐电站，原计划在１９９０年前后即可投运发电（因苏联解体，该工程被搁置一边）。美国在８０、９０年代也开展过芬地
湾和阿拉斯加的潮汐电站的研究工作。澳大利皿对
Ｄｅｒｂｙ潮汐电站进行了大量研究论证工作。特别是韩国，对潮汐电站的建设倾注满腔热情，做了大量工
作。１９７６年韩国开始对几座大型潮汐电站进行研究、
论证；２００３年，韩国正式开工建设装机２５４ＭＷ的始华（Ｓｉｈｗａ）潮汐发电厂；２００７年又动工兴建装机容
量达５００ＭＷ的加露林（Ｇａｒｏｌｉｍ）潮汐电站；２００７年
３月，韩国仁川市与韩国中部发电公司和大宇建设财团签署了共同开发江华（Ｋａｎｇｈｗａ）潮汐电站的备忘录，三方在２００７～２０１５年间将投资１７７７１亿韩元，建设一座装机３２台、总装机容量８３２ＭＷ的世
界最大潮汐电站。
国外建成和在建的潮汐电站见表２，规划建设
的潮汐电站见表３。
２．２
我国潮汐发电状况
我国利用潮汐能源发电大致经历了三个阶段。２０世纪５０年代是我国开发利用潮汐能发电的第一个阶段。１９５６年，我国第一座小型潮汐电站在福州市泼边建成。１９５８年，中国掀起潮汐办电的高潮。据１９５８年１０月召开的“全国第一次潮汐发电会议”统计，全国兴建了４１座潮汐电站，总装机容量５８３ｋＷ，其中最大容量电站为１４４ｋＷ（广东顺德
・１６・第２２０１糯０７年豪苫
束矛审泰坪豁
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
ＶｏＩ．２ｌＮＯ．４Ｄｅｃ．２００７
大良电站），最小容量的仅为５ｋＷ。正在兴建的还
有８８处，总装机容量７０５５ｋＷ，其中最大一座电站
也纷纷Ｆ马。
２０世纪７０年代是我国开发利用潮汐能发电的第二个阶段。在这个阶段，人们总结、汲取了５０年代潮汐办电的经验和教训，注重科学和施工质量，建成了一批较好的潮汐电站（有的至今仍在运行）１９７３年４月还正式动工兴建我国最大的潮汐电站一
位于浙江温岭的江厦潮汐电站。
１９８０年至今是我国开发利用潮汐能发电的第三’
的装机容量达到５０００ｋＷ。５０年代建成的典型潮汐电站有广东顺德大良电站（３×４８ｋＷ）、福建厦门集美太古电站（２００ｋＷ）、上海潮锋和群明电站（共装机
３１
ｋＷ）、辽宁大连马栏口电站、浙江临海汛桥电
站、山东荣成蚧口电站、广东磨碟口及黎洲角电站，以及当时为潮汐动力站、后改为发电站且一直
运行至今的浙江温岭沙山电站（４０ｋＷ）。这一时期建
个阶段。在这个阶段，建成了江厦潮汐电站（已装机２００ｋＷ）和幸福洋电站（１２８０ｋＷ）；对以前建设的潮汐电站及其设备进行了治理和改造；完成了对全
３
设的潮汐电站由于选址不当、施工粗糙、设备简陋、管理不善等原因，以后大部分相继废弃。在建的大批潮汐电站在一哄而起的潮汐办电热情消退后
表２
国潮汐能源的重新普查；完成了一批大中型潮汐电
国外建成和在建的潮汐电站
ＳａｎＪｏ∞
ＮＵｅＶＯ
５．８３．７３．６
７．５
７７８２３６７７３
２２２
５０４０６５７０１８０２４２０１９００
９４００１６８００４５０
６ｌｏｏ４
２１２９
Ｇｏｌｆｏ
阿根廷
ＲｉｏＤｅｓｅａｄｏ
Ｃｒｕｚ
２８
２９
ＳａｎｈａＲｉｏ
Ｇａｌｌｅｇｏｓ
７．５
１７７
８００２９
澳大利亚
戈：：？’
ＣｏｂｅｑｕｉｄＣｕｍｂｅｄａｎｄＳｈｅｖｏｄｙＧｕｌｆｏｆＫｕｔｅｈＧｕｌｆｏｆＫｈａｍｂａｔ
篡
１２．４
１０．９
裟４０
２４０９０１１５
１７０
１‘
：４。。。８０
５３３８
ｌ４００Ｉ
焉９０
１０６
３７
：２：２３０２８３０２２２４
１４０００３４００
４
加拿大
１０．０
５・０
８００９００
４３
８００６００
印度
ｌ
７．０１９７０７０００１５０００
第２ｌ卷第４期２００７年１２月
束矛审彝坪奢
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
Ｖ０１．２１Ｎｏ．４Ｄｅｃ．２００７
‘１，‘
，
站的论证规划和选址工作（表４）；开展了大型潮汐电站的设计研究和前期科研工作；我国东方电机和哈尔滨电机以其雄厚的科技实力挺进韩国大型潮汐电站设备市场；浙江富春江水电设备公司也为韩国始华潮汐电站承制多种大型水电设备部套。这些都为我国今后大中型潮汐电站的建设奠定了基础。
表４
３．１
我国目前运行过较长时期的潮汐电站见表５。３
潮汐发电用水轮发电机组
立轴定桨式水轮发电机组
立轴定桨式水轮机结构简单，运行可靠。但由
１９９１年浙江省及福建省完成规划的潮汐电站
设计点口Ｉ’。。＋＋匿仃刀瓦防污防腐措施
１．９８２．８２．１８２．８６２．８３５
单库单向
涂料
洪潮电站单向发电淡水手动、电动
退潮发电涂料电子负荷｛ｊｉ５节器、手动
调桨叶
单库单向涂料
退潮发电可双向淡水
退潮发电单向发电双向发电单库单向
涂料戮霪鬈案阴嚣。、
手动无
电动无
液匝１皂蠲ＹＴ一１０００较高
诵逡器自动化程度
手动无
均妫无
手动无
臼动蠲速器ｆ｜动程序控制
・甘竹滩电站是一座洪潮电站，即利用洪水和潮水两方面能量的电站。
Ⅷ・第ｉ撬乏訾
束矛审摹．坪葫卜
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Ｄｅｅ．２ｏＩＤ７
于潮汐电站水头很低，立轴水轮机只适用于小型潮
额定电压／Ｖ４００汐电站机组。
额定电流／Ａ
５７７
３．２
轴伸贯流式水轮发电机组
额定功率因数０．８（滞后）
轴伸贯流式水轮发电机组中，水轮机置于流道额定转速／ｒ・ｒａｉｎ一
５００ｒ・ｍｉｎ中，发电机置于陆地上，其间用长轴传动或采用齿飞逸转速／ｒ・ｍｉｎ。１
１２００ｒ／ｍｉｎ轮增速器使发电机增速，具有可以合理选择发电机绝缘等级
Ｅ／Ｂ
转速、检修方便、效率较高等特点。轴伸贯流式机
ＴＬＧＩ一３３型可控励磁调节器组适用于潮差５ｍ以下的中小型机组。我国岳浦电自然空气冷却方式
站７５ｋＷ机组即采用轴伸贯流式机组。美国Ａ．Ｃ公
３．４
灯泡贯流式水轮发电机组
司曾为美国．加拿大边界芬地湾的Ｐａｓａｍａｑｕｏｄｄｙ潮与立轴桨式机组相比，灯泡贯流式机组具有流汐电站设计过１０ＭＷ轴伸贯流式机组（日＝５．５ｎｌ，道顺直、水头损失小、单位流量大、效率较高、体Ｄ１－８．１３ｍ，ｎ＝４０ｒ／ｍｉｎ）及３０ＭＷ轴伸贯流式机
积较小及厂房空间较小等优点，适合用作低水头的组。
大中型潮汐电站机组。目前世界上运行和在制的潮３．３
竖井贯流式水轮发电机组
汐电站机组多采用灯泡贯流式机组。下面对几台机竖井贯流式水轮发电机组是将发电机置于具有
组分别作一介绍。
流线形断面的竖井中，与安装在流道中的水轮机直３．４．１
法国圣玛罗（ＳａｉｎｔＭａｌｏ）潮汐电站水电机组
接或通过增速齿轮装置相连。这种机型具有运行方
圣玛罗机组是朗斯电站的试验机组，１９５９年投
便、发电机通风冷却条件较好等优点。竖井贯流式
运，现已拆除。
水电机组在中小型潮汐电站机组中应用较多，如我圣玛罗电站机组由奈尔皮克公司制造，１９５６年国白沙口（１６０ｋＷ）、浏河（７５ｋＷ）、甘竹滩（２００ｋＷ制造，１９５９年投入运行。机组剖面图见图１。
及２５０ｋＷ）和幸福洋（３２０ｋＷ）等机组均采用带增速
机组采用ＢＲＫ型式，水轮机额定功率９ＭＷ，装置的竖井贯流式水轮机。
设计水头４．８ｍ，设计流量３１０ｍ，／ｓ，水轮机转轮直
下面简单介绍幸福洋电站竖井贯流式机组。
径５．８ｎｌ，４个叶片，导水机构导叶数２４，机组额
幸福洋潮汐电站位于福建省平潭县。幸福洋潮定转速８８．３ｒ／ｒａｉｎ，飞逸转速３３５ｒ／ｍｉｎ，机组转动
汐的平均潮差４．５４ｍ，最大潮差７．１６ｎｌ。电站正常惯量ＧＤ２＝５５０ｔ．Ｉｌｌ２，发电机额定电压５６５０Ｖ，额定功
发电最大水头３．７ｍ，平均水头２．２８ｍ。电站安装４
率因数ＣＯＳ９＝１．０。机组采用增压空气冷却方式，
台竖井贯流式机组，机组的主要参数如下：
灯泡内气压为１ｋｇ／ｃｍｚ。
水轮机
３．４．２
法国朗斯潮汐电站
水轮机型号
ＧＤＢ．ＷＳ一１９０（定桨式，活动
法国朗斯潮汐电站（见图２）位于法国朗斯河导叶）
口，该电站最大潮差１３．４ｍ，平均潮差８ｎｌ，总装转轮直径／ｍ
１．９机２４台，单机功率１０ＭＷ，首台机组于１９６６年并
桨叶角度／（。）＋ｌＯｏ网运行，１９６７年１２月１５日全部２４台机组同时启设计水头／ｍ
３．０２动投入运行。１９９６年，机组运行３０年后，开始对
设计流量／ｍ３・Ｓ一
１５．９６发电机定子进行改造，并制造了几台新定子。改造
额定功率／ｋＷ
３６６额定转速／ｒ・ｒａｉｎ一１５０飞逸转速／ｒ・ｒａｉｎ一
２７２ｒ设计效率／％
７７．４吸出高度／ｍ—１．４
调速器ＹＴ．１０００型
机组增速齿轮箱的增速比为１：３．３。
发电机
型式ＴＳＷＮ９９／３７．１２
额定功率／ｋＷ
３２０
图ｌ
圣玛罗电站灯泡贯流式水轮发电机组
第２ｌ卷第４期２００７年１２月
隶矛审泰坪套
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。１９。
图２
法国朗斯潮汐电站
计划一直持续到２００４年。
朗斯机组为可逆式灯泡贯流发电机组，除正向发电、反向发电、正向泄水和反向泄水外，还能正向泵水和反向泵水。
朗斯电站１０ＭＷ机组的剖面图见图３。朗斯电站水轮机主要参数：机组型式
ＢＲＫ额定功率／ＭＷ１０
设计水头／ｍ５．６（正向）７．１５（反向）
最大水头／ｍ
１１最小水头／ｍ
５．５
／
弋习
图
蒯戚燃‘丁ｌ雨鞫薇聊
）
竺
、
ｌ
、铡
ｌ
ＩＥ
１．逊人ｊＩ珏道
２．托＿ｆｌ：３．难环４．导水机构５．转轮
６．主轴７．与双向推力轴承组合征一起的导轴承８．发电电动机
９．导
轴承
１０．鼓风机
图３
朗斯电站灯泡贯流式水轮发电机组设计流量／ｍ３・ｓ一２８３额定转速／ｒ・ｍｉｎ一１９３．７５比转速／ｍｋＷ１０３０转轮直径／ｍ５．３５转轮叶片数量
４
转轮叶片倾角范围／（ｏ）
一５一＋３５导水机构固定导叶数量２４
导叶开度范围／（ｏ）０～９５
机组轴线安装高度／ｍ
一５．７５
转轮叶片为双面弯曲的叶型以适应水轮机和水泵两种运行方式。１２台机的水轮机叶片采用不锈钢
制造，而另１２台机水轮机叶片则采用铝青铜制造。运行实践证明，采用阴极保护后，两种叶片在空化
和腐蚀方面没有明显差异。
朗斯电站水轮发电机由法国原Ａｌｓｔｈｏｍ公司（１２台）、Ｊｅｕｍｏｎ公司（６）和ＳＷ公司（６台）分别供货，
其主要参数如下：
额定容量／ｋＶＡ１００００额定电压／Ｖ３５００额定频率／Ｈｚ５０额定功率因数
１．０额定转速／ｒ・ｍｉｎ～
９３．７５飞逸转速／ｒ・ｍｉｎ～３７９．５
推力轴承负荷
水轮机运行工况／ｋＮ２６６０水泵运行工况／ｋＮ３０８０机组转动惯量（ＧＤ２）／（ｔ－ｍ２）２７０发电机定子铁心内径／ｍ
４．５５
机组采用增压空气冷却方式，灯泡内气压为
２ｋｇ／ｃｍ２。３．４．３
基斯洛潮汐电站水轮发电机组
电站装有一台法国奈尔皮克公司提供的４００ｋＷ可逆式灯泡贯流式机组和一台前苏联仿制的４００ｋＷ机组，第一台机组于１９６８年建成发电。
基斯洛潮汐电站可逆式灯泡贯流式机组剖面图见图４。主要参数如下：
水轮机设计水头／ｍ
１．３水轮机设计流量／ｍ３・Ｓ一
５２水轮机额定转速／ｒ・ｍｉｎ‘１
７２发电机额定功率／ｋＷ
４００发电机额定转速／ｒ・ｍｉｎ一
６００
水轮机转轮为４叶片转桨式转轮，转轮直径
３．３
ｍ，转轮体直径为０．４３Ｄ１。导水机构为锥形，
导叶数２０。座环有１０个固定导叶，灯泡体的最大
唧・
第笳年乏訾
束矛审泰坪套
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
ＶｏＩ．２ｌＮｏ．４Ｄｅｃ．２００７
１．进人通道２．座环３．转轮４．导轴承５．导水机构６．与双向推力轴承组合在一起的导轴承７．增速器８．发电电动机
图４基斯洛电站灯泡贯流式水轮发电机组
直径为０．８Ｄ１。水轮机不设调速器，油压设备的压力为４ＭＰａ。
发电机采用封闭循环冷却系统。
３．４．４
江厦潮汐电站水轮发电机组
电站设计装机６台，到１９８５年底已投运５台，
即５００ｋＷ机组ｌ台、６００ｋＷ机组１台及７００ｋＷ机组３台，总装机容量现为３
７００
２００
ｋＷ。以后加装１台
３．发电机
４．乜轮
５．增速器
ｋＷ全贯流式机组，总装机容量达到３９００ｋＷ。
ＶＡ．Ｔｅｃｈ
机组由奥地利Ａｎｄｒｉｔｚ
Ｈｙｄｒｏ（安得列兹
１．冷却风扇６．座环
２．交流励磁机
ＶＡ—Ｔｅｃｈ水电公司）设计制造。江厦电站是迄今中国最大的潮汐发电站，也是目前世界上仅次于法国朗斯电站和加拿大安那波里斯电站的第三大潮汐电
站。
７．推力轴承８．导叶９．径向轴承ｌＯ．转轮
图５
３．４．５
江厦电站灯泡贯流式水轮发电机组（１。、２’机）
韩国始华（Ｓｉｈｗａ）潮汐电站灯泡贯流式发电
机组
江厦电站采用单库双向发电方式。前５台机组
采用双向灯泡贯流式机组。１’、２’机的剖面图见图５。机组主要参数见表６ｊ
ｌ。一５。机组采用４叶片转桨式转轮，转轮直径２．５ｍ，水轮机锥形导水机构有１６只导叶，导叶轴线与机组轴线呈７０。锥角（１’、２４机）或６５。锥角（３’、４－、５：机），固定导叶６只。桨叶密封采用“入”形结构，大轴密封采用平板橡皮密封（１”、２’机）或梳齿、软橡胶板和盘根等三道密封（３’、４’、５４机）。１’和２’机组的水轮机与发电机间装有行星齿轮增速器。增速比为４．２４。３”、４’、５’机组的水轮机与发电机之间采用刚性直接连接。
始华潮汐电站位于朝鲜半岛中部的始兴市，毗邻韩国首都首尔，于２００３年开工建设，２００９年首
批机组发电。
始华电站采用灯泡贯流式机组，将安装２５．４ＭＷ机组１０台，总装机容量２５４ＭＷ，建成后为世
界最大的潮汐电站。始华电站机组由Ａｎｄｒｉｔｚ
Ｔｅｃｋ
ＶＡ—
Ｈｙｄｒｏ公司总承包，负责机组施工设计并提供
机组关键部件（转轮、轴密封、导叶、调速器、接力
器、发电机定予铁心、绕组），机组其他部件由浙江
富春江水电设备公司供货。
始华潮汐电站水轮发电机主要参数如下：额定水头／ｍ
５．８２
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束矛它泰坪套
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
Ｖ０１．２１Ｎｏ．４Ｄｅｃ．２００７
‘２１’
额定流量／ｍ３・ｓ一４８２．１
水轮机转轮直径／ｍ水轮机叶片数
额定转速／ｒ・ｒａｉｎ‘１发电机额定容量／ＭＶＡ
额定电压／ｋＶ
７．５ｍ３
“．３
２６．７６１０．２
ＣＯＳ妒＝０．９５８
额定功率因数
发电机定子外径／ｍ
３．５
全贯流式水轮发电机组
全贯流式水轮发电机组的典型特点是水轮机转轮的外轮缘构成了发电机转子的磁轭，发电机定子同心地布置在转子外面，并固定在基础上。全贯流式机组具有发电机ＧＤ２大（这对水头连续变化的潮汐电站十分有利）、发电机布置方便、机组紧凑、经济性较好等优点。
３．５．１
图６
安那波里斯电站全贯流水轮发电机组
最大流量／ｍ３・ｓ～４０７．５单位转速ｎ】’／ｒ・ｍｉｎ叫
１６２２．７９１７．８１９．９
加拿大安那波里斯潮汐电站全贯流机组电站装有一台由Ｓｕｌｚｅｒ—ＥｓｃｈｅｒＷｙｓｓ公司设
单位流量Ｑ，’／ｍ３・ｓ一
额定功率／ＭＷ
计、ＤｏｍｉｎｉｏｎＢｒｉｄｇｅ—Ｓｕｌｚｅｒ公司制造的全贯流式水轮发电机组。机组额定功率１７．８ＭＷ，不但是迄今为止最大的潮汐发电机组，也是目前世界上最大的全贯流式水电机组。安那波里斯电水电机组站剖面图见图６。主要参数如下：
水轮机
额定水头／ｍ最大水头／ｍ额定流量／ｍ３・ｓ一
５．５７．１３７８
最大功率／ＭＷ
设计效率／％８９．１
实测效率／％８７．３
发电机
额定容量／ＭＶＡ
最大容量／ＭＶＡ额定电压／Ｖ额定频率／Ｈｚ
１９．１２１．２５４１６０６０５０
额定转速／ｒ・ｍｉｎ一
・２２・辩￥埔００７盏拳
束矛审彝坪套
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飞逸转速／ｒ・ｍｉｎ一
９８
额定功率因数
Ｃ０８妒＝０．９３额定效率／％
．９６．４
水轮机转轮为定桨式，４个叶片，转轮直径
７．６
ｍ。转轮叶片采用不锈钢制造，叶片焊在内轮毂
及外环上。大直径高刚度空心轴的上游和下游段分别用螺栓把合在轮毂上。上游端由组合推力一导轴承支持，下游端仅装导轴承，两种轴承均为静压套
筒式轴承。水轮机导水机构由外环、１８个导叶、操作机构和内环组成。导叶由接力器通过液压活塞、
操作环和连杆加以控制。环形密封采用静压密封方式，ｌ／３的水通过密封进入尾水管，２／３的水通过密封水系统进行再循环，另外还设有气压密封，用作停机时的机械密封。
发电机有１４４个极，磁极用螺栓固定在水轮机转轮外环的表面。发电机定子外径１３ｍ，定予用法
兰支撑在埋人厂房混凝土的钢板上。另外，旋转负荷和瞬变负荷通过定子上下部的两个挡板传递到厂
房。发电机采用静止励磁系统，通过上游轴和桨叶
供电。发电机装有空气冷却器，通过热交换器将热
量传到海水中。
，
水轮机和发电机的重要部件采用不锈钢，如水轮机叶片、轮毂过流面、转子磁轭、密封面衬、导叶接触边、泄水锥衬板等，其他部件则采用碳素
钢。另外还采用了阴极保护系统。
３．５．２
带皮带增速的全贯流式水轮发电机组
针对中小型潮汐电站的需要，分析比较竖并贯流和全贯流机组的优缺点，东莞理工学院与华中理工大学合作，开发了一种带皮带增速的全贯流式水
轮发电机组（图７）。全贯流式水轮机的转环随转轮
一道旋转。将轮环外圈作为主动皮带轮，增速后带动发电机发电。发电机布置在水轮机上方，可以避免海水的浸泡。其参数为ｔ／，ｔ７＝１６５ｒ／ｍｉｎ，Ｑ。’＝２．８ｍ３／ｓ，模型效率田。＝８６％。当输出功率为３００
ｋＷ左右时，增速比可达４—５，发电机可采用标准
电机，电机造价可降低２／３左右。
３．６正交流水轮机
正交流水轮机是前苏联水力设计研究联合委员会１９８８～１９８９年间研究的机型，它可以用于潮汐电站、低水头电站甚至潮流发电中。
正交流水轮机是用于风力发电的Ｄａｎｉｅｕｘ风力
机的派生机。由于该水轮机转轮叶片运动轨迹为圆形，所以又称为回旋式水轮机。
正交流水轮机转轮呈圆形，通常有３—４个叶
图７
带皮带轮增速的全贯流式水电机组示意图
片。双叶片正交流水轮机原理图见图８。水轮机转
轴既可立式安装，又可卧式安装。在这两种布置中，水流均横过转轴，即水流方向与转轴正交，故称为正交流水轮机，又称横向冲击式水轮机。正交流水轮机和贯流式水轮机一样，均为具有顺流流道的水轮机，但正交流水轮机结构简单，没
有贯流式机组灯泡结构复杂等缺陷。而且，正交流
水轮发电机机组的发电机可以布置在流道外，发电
机尺寸和外形不受流道和灯泡的限制，可按低转速
设计制造，从而可以取消增速装置。
正交流水轮机结构简单，叶片数目少，机组轻（在同样转轮直径下，约为轴流式机组的一半），电
站厂房小。虽然叶片断面形状必须呈流线性，比较
复杂，但叶片呈直线性，长度方向的断面形状完全
一样，制造比较方便。
和转流定桨式水轮机一样，正交流水轮机的缺点是：只有在规定工作水头下才有较高的效率。为了使正交流水轮机在水头变化较大的范围内都具有较高的效率，就必须相应改变水轮机的转速，因此
图８双叶片正交流水轮机原理图
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束矛审泰评奢
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Ｒｅｖｉｅｗ
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．，３．。。
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必须配置变频装置，采用恒频变速式发电机。正交流水轮机的另一缺点是效率还不高，单机运行机组
不能自动启动等。
正交流水轮机的流量调节可采用专用阀门调节，也可在一定范围内靠改变水轮机转速进行调节。
前苏联曾设计制造一台正交流水轮机（转轮直径
２．２
ｍ）样机，安装试验运行，并针对图古尔
（Ｔｕｇｕｒ）、麦津（Ｍｅｚｅｍ）等大型潮汐电站，开展了相
应正交式水轮机的研究设计工作。
３．７
双击式水轮机和水车
双击式水轮机是１９１２年由匈牙利教授Ｄ．Ｂａｎｋｉ
发明、后经澳大利亚工程师Ａ．Ｇ．Ｍｉｔｃｈｅｌｌ改进的水轮机机型，所以双击式水轮机又叫班克（Ｂａｎｋｉ）式水轮机或米契尔一班克（Ｍｉｔｃｈｅｌｌ—Ｂａｎｋｉ）式水轮机。
双击式水轮机的结构如图９所示。矩形射流从圆周形转轮的周边流向转轮的中心，然后再从中心流出转轮，两次冲击转轮叶片，完成能量转换过程。
双击式水轮机结构简单、制造维修方便、运行效率曲线平坦。近年来国内外对双击水轮机进行研
究，开发出了一些适应极低水头的机型，可以用于
潮汐电站，甚至可以用于潮流发电中。
双击式水轮机的运行效率较低，可用作３００ｋＷ
及以下的潮汐电站机组。
另外，近年来，古老的水车以其结构简单、制造安装方便、效率曲线平坦等优点，重新引起人们关注。美国、德国一些公司将古老水车现代化，制造金属水车用于低水头水力发电。水车按其工作原
理可分为上击式水车（２．５ｍ＜Ｈ＜１０ｍ，Ｑ≤０．２ｍ３／ｓ
每米水车宽度，见图１０）、中击式水车（１．５
ｒｅ＜Ｈ＜３
图９双击式水轮机结构ｍ，０．３≤Ｑ≤０．６５ｍ３／ｓ每米水车宽度）和下击式水车
（０．３
ｒｅ＜Ｈ＜２．０
ｍ，０．４５≤Ｑ≤ｌｍ３／ｓ每米水车宽
度）。现代水车可用于小型潮汐电站中。
４
潮汐电站水轮发电机组的关键技术
４．１
水轮机水力设计技术
潮汐电站利用水头低，潮差变化大，水头变动频繁，这些都给水轮机的水力设计带来一些困难。
另外，许多潮汐电站运行工况复杂、转换频繁。例
如不仅要求正反向发电，还要求正反向抽水、正反向泄水，这更增大了水轮机水力设计的难度。因此，要根据电站实际情况和用户具体要求，应用现代ＣＦＤ技术，权衡协调各种工况的要求和性能，设计出综合效率高、过流量大、空化性能好的转轮及
流道。对多种工况运行的转轮而言，通常只要求正
向发电和反向抽水运行的高效率，不追求反向发电和正向抽水运行时的效率。
４．２
大型全贯流式水轮发电机的关键技术
全贯流式水电机组在潮汐电站中有广阔的应用
前景，应针对大型全贯流式水电机组进行专项研究，特别要对大型全贯流式水电机组的特殊关键问
题，如水密封技术、机组动态稳定性问题等，开展专题调查和研究。
４．３
海水腐蚀防止技术
潮汐电站水电机组部件长期浸泡在海水中或处于盐雾弥漫的空气中，这不但对结构中的金属要产生严重的腐蚀作用，产生点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀，而且对机组中的电气元器件及绝缘也要产生很
图ｌＯ上击式水车
嘣・第笳年省
要措施有：
束矛章泰坪奢
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
Ｖ０１．２ｌＮｏ．４Ｄｅｃ．２００７
大的影响。在潮汐电站机组中，防止海水腐蚀的主
（１）合理选择材料，关键金属部件采用ｃｒ、Ｍｏ含量较高甚至还含有Ｎｉ的不锈钢。法国朗斯电站曾
对水轮机部件的材料进行大量研究，对普通钢、不锈钢和青铜进行调查比较和实验，最后决定：１２台
置的，由金属构件（被保护阴极）与具有更高负电位的金属护件（牺牲阳极）之间的电接触来实现极化。
如转轮的轮毂体，可在喷镀锌以后涂以封闭层、防腐层；另一种是带有外部电流装置的，它通过外部电流来维持金属构件的负电位。
（４）发电机防海水腐蚀技术
潮汐电站空气中的盐雾除对发电机结构件、定
子铁心等造成损害外，还可能在定子绕组表面产生
水轮机转轮采用含１７％Ｃｒ和４％Ｎｉ的不锈钢，另外
１２台采用含９％Ａ１的青铜制造（运行结构证明，两
种材料均有较好的抗海水腐蚀性能，抗腐蚀性能相近），水轮机轮毂及灯泡体采用１８Ｃｒ８Ｎｉ３Ｍｏ的不锈钢，而机械强度要求较高的一般部件则采用普通钢。
（２）涂敷耐海水腐蚀涂料
所有与海水接触的普通钢部件表面应涂敷一层耐海水腐蚀的涂料。法国朗斯电站经过比较，选用
放电现象，损伤绝缘结构。因此，发电机绕组绝缘
要采用防盐雾绝缘材料和结构，定子背面及定子槽要涂以适当涂料。定子槽涂层应为半导电的，以便
将线棒外部的电晕保护接地，并防止相邻定子叠片
间发生短路。
另外，发电机的电刷装置必须能在泄水工况下
乙烯树脂系涂料，运行效果良好。我国江厦电站的防海水腐蚀涂料则采用以Ｈ一３６厚浆型环氧沥青漆
为底漆，氯化橡胶涂料作中间漆，高接触型氧化亚
举起，否则滑环表面会在很短时期内产生铜绿，腐
蚀滑环。
４．４
防海生物附着技术
海水中的海生物容易附着在金属结构表面，影
铜防污涂料为面漆，这套防腐涂料不仅具有良好的
耐海水腐蚀性能，而且还具有良好的防止生物附着的功能。
响过流部分的过流条件，影响机组出力，降低运动
部件的灵活度，而且海生物的附着力极强，清除非常困难。例如，法国朗斯电站２４台机组每年要清除约ｌｔ的海生物附着物，花费６０万法郎。
潮汐电站机组中防海水物附着主要采用两种方法：一是过流表面涂敷能杀死海生物的涂料；二是电解海水，产生毒性氯离子，抑止海生物附着。前苏联基斯洛电站研究出一种含有能杀死海生物组分
（３）采用阴极保护技术
阴极保护技术是一种化学防护技术，是一种以牺牲阳极、保护阴极来防止金属结构海水腐蚀的方
法。法国在圣玛罗和朗斯电站机组中的许多关键部
件（如转轮、联轴节、大轴密封等）都采用了阴极保护技术并收到了良好的效果。前苏联基斯洛电站采
用镀有铂的阳极，铂阳极腐蚀后可用火花法重新镀钽，采用这种方法防腐的部件运行２０多年后仍未腐
蚀。我国江厦电站也采用了阴极保护技术。
的浆料，涂敷过流表面，同时采用从海水中制取氯离子，输送至流道表面，驱除污着物的幼虫。这两种措施，双管齐下，能保证１０多年内流道内无海生
物附着。
阴极保护技术有两种，一种是不带外部电流装
《东方电气评论》投稿简则
１．来稿以著作稿为主；总６０００字左右为宜；论点明确，论据充分，结构严谨，层次分叫；数据、量及单位符号准确无误，在正确的位置清楚标注；插图清晰；参考文献著录项ｆｊ齐全。
２．国家、省、部级符类科学研究基金资助项目学术沦文，奉ｒ１Ｊ优先发表。
３．文章须同时提ｔＪｔ，，ｌｉ文和英义棚对应的文题、摘要、关键｛玑作者名及‘１：作单位。文章标题不超过２０个字；摘要以提供史献ｌＪ、】容槌｛１９ｃ为
Ｆ１的，不加评论和补充解释，具有独☆：性和ｌ：Ｉ明性，井拥有与文献同等量的主要信息，限２００字以内；关键训３—８个。
４．投稿时，除了提供纸质稿件外，还需将稿件发电子邮件给我刊。
５．请勿一稿二投。投稿：：个ｊｊ后，无审稿意见，可电话硷嘲、耵阅结果．，来稿不退，请ｆ；翻底稿，
６．标明金部作者的ｉＩ：作ｊ弘位金称、所侄省ｆｌｉ名及邮政编聍５、作者姚名的汝ｉ舀拼矗．；第一作肯的１，ｌ：别、ｆ｛｛生年、籍哎、职弱：职务、研究力‘向及成绩；注明联系也话、传真或Ｅ—ｍａｉｌ。
７．作者署名ｉ保留到第４位，其他作者可文后标注或致谢。
８．本刊未收取版面费。沦文发表后，按其学术水平、质量、字数付给作嚣稿酬，赠杂志２本。，９．稿件从发表之日起，其专有出版权和网络传播权即授予本刊。
万方数据
潮汐发电的发展和潮汐电站用水轮发电机组
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
戴庆忠， DAI Qing-zhong
东方电机股份有限公司,四川德阳,618000东方电气评论
DONGFANG ELECTRIC REVIEW2007,21(4)6次
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・１４・
第２１卷第４期２００７年１２月
束矛审泰坪奈
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
Ｖ０１．２ｌＮｏ．４Ｄｅｃ．２００７
潮汐发电的发展和潮汐电站用水轮发电机组
戴庆忠
（东方电机股份有限公司，四川德阳，６１８０００）
摘要：潮汐能是一种尚待大力开发的储量巨大可再生资源。本文介绍了全世界及中国的潮汐能量资源，回顾了世界潮汐能开发的历程，展望了潮汐能开发的前景。丈章重点介绍了适用于潮汐电站的各种水电机组及其关键技术，如灯泡贯流式水轮发电机组、全贯流式水轮发电机组、正交流水轮机及双击式水轮机等。
关键词：潮汐电站；水轮机；水轮发电机；贯流式水电机组；正交流水轮机中图分类号：ＴＶ７４４；ＴＭ３１２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—９００６（２００７）０４—００１４—１１
ＨｙｄｒａｕｌｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｎｇＳｅｔｓｏｆＴｉｄａｌＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ
（ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｔｃｒｉｃ
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ
Ｃｏ．，Ｌｉｄ．，６１８０００，Ｄｅｙａｎｇ，Ｓｉｅｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｉｄａｌＰｏｗｅｒｉｓ
ｐｏｗｅｒ
ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
ｅｎｏｒｍｏｕｓｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｗｈｉｃｈｉｓｉｎ
ｔｈｅｗｈｏｌｅｗｏｒｌｄ
ａｒｅ
ｕｎｄｅｒｅｎｅｒｇｅｔｉｃｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓ
ｃｏｕｒｓｅ
ｐａｐｅｒ，ｔｉｄａｌ
ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ
ｏｆｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｉｄａｌ
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ｐｏｗｅｒｉｓｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｅｄ
ａｎｄｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｉｄａｌｐｏｗｅｒｉｓｇｉｖｅｎ．Ａｌｓｏ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓ
ｔｏｒｓｅｔｓ
ｖａｒｉｏｕｓｔｙｐｅｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｅｒａ・
ｓｕｉｔｅｄｆｏｒｔｉｄａｌ
ｐｏｗｅｒｐｒｏｊｅｅｔｓ
ｓｕｃｈ
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ｂｕｌｂｔｙｐｅｔｕｒｂｉｎｅｓｅｔ，ｒｉｍ—ｔｙｐｅｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｅｔ，Ｄａｒ－
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ｒｉｅｕｘｔｙｐｅｗａｔｅｒｔｕｒｂｉｎｅａｎｄＢａｎｋｉｔｙｐｅｗａｔｅｒｔｕｒｂｉｎｅｅｔｃ．，ａｓｗｅｌｌ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｉｄａｌ
ｗａｔｅｒ
ｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｋｅｙｉｓｓｕｅｓ
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ｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒｔｕｒｂｉｎｅ；ｗａｔｅｒｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｓｅｔ；ｂｕｌｂｔｙｐｅｔｕｒｂｉｎｅｓｅｔ；Ｄａｒｒｉｅｕｘｔｙｐｅ
ｔｕｒｂｉｎｅ
中国地处太平洋西岸，潮汐能蕴藏量十分丰
丰富的潮汐能量资源
浩瀚的大海蕴藏着巨大的可再生能源，包括波浪能、海流能、潮汐能、温差能、盐差能等。在诸多形式的海洋能中。目前开发技术比较成熟、开发历史较长和开发规模较大者，当属潮汐能。
潮汐能是海水在月球、太阳等引力作用下形成周期性海水涨落而产生的能量。根据世界能源会议《１９９２年能源资源调查报告书》，全世界潮汐能的理论资源量为２２亿ｋＷ。其中可开发潮汐能约１０～
ｌ
富。根据１９８５和１９８８年对全国潮汐能资源的调查统计，中国潮汐能资源（不包括台湾）的总蕴藏量为
１．９亿ｋＷ，年发电量２７５０亿ｋｗｈ，其中可开发
２００
ｋＷ及以上的潮汐电站站址有４２４处，可开发装
机容量２００ｋＷ以上潮汐资源的总装机容量为
２１
７９０ＭＷ，年发电量为６２４亿ｋｗｈ。我国潮汐能资
源分布很不均匀，以福建最多（站址８８处，总装机容量１０３２９ＭＷ），浙江省次之（站址７３处，总装机容量８
９１０
ＭＷ），然后是长江口北支（属上海和江
苏，总装机容量７０４ＭＷ）、辽宁（５９４ＭＷ）和广东
（５７３ＭＷ）、广西（３８７ＭＷ）、山东（１１８ＭＷ）等。根
１亿ｋＷ，年发电量约１２４００亿ｋｗｈ。
收稿日期：２００７—１０一１５
作者简介：戴庆忠（１９４２一），男，１９６５年毕业于重庆大学电机系。教授级高工。在东方电机股份有限公司从事发电设备信息开发工作。
第２ｌ卷第４期２００７年１２月
束矛它奈评奔
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
Ｖ０１．２ｌＮｏ．４Ｄｅｃ．２００７
‘１５。
据调查勘测、规划设计和可行性研究，我国可建大型潮汐电站的优良站址见表１。近期开发条件较好、具有开发价值的潮汐电站站址，有福建的大官坂（１４ＭＷ，０．４５亿ｋｗｈ）、八尺门（３６ＭＷ，１．８亿ｋＷｈ）和浙江三门湾的健跳港（２０ＭＷ，０．４８亿ｋＷｈ）、黄墩港（５９ＭＷ，１．８亿ｋｗｈ）、广西白虎头（１０００ｋＷ）和广东粤西（２０００～３０００ｋＷ）等。已作过规划设计的潮汐电站站址有长江口北支、杭州湾和乐清湾等。
表１
我国可建大型潮汐电站的优良站址
２
潮汐发电的回顾与展望
２．１
国外潮汐发电概况
１８７８年世界上第一座水电站在法国建成神不久，英国、美国、德国也建成一些水电站。与此同
时，一些科学家萌生了建立潮汐电站，利用潮汐能
量推动发电机发电的想法。１９１２年，德国建成世界上第一座小型潮汐电站（５ｋＷ），第一次世界大战期
间该电站遭破坏而被人遗忘。１９１３年，法国在诺德
斯德兰德岛与大陆问筑一道２．８ｋｍ的大坝，建设潮汐电站的方案，几经周折，在第一次世界大战期间成功发电（单向发电）。１９３５年，前苏联开工建设装机３３０ＭＷ的Ｑｕｏｄｄｙ潮汐电站，但几个月后就停工
中止。１９４６年，法国开始对圣玛罗（ＳａｉｎｔＭａｌｏ）湾的朗斯（ＬａＲａｎｃｅ）潮汐电站进行研究、论证。１９５９
年，作为朗斯电站中问试验电站的圣玛罗（ＳａｉｎｔＭａｌ．Ｏ）潮汐电站（装２台９ＭＷ灯泡贯流式机组）建成发
电（现机组已拆除）。１９６１年，朗斯电站正式开工建设，１９６６年１１月，首台１０ＭＷ可逆式灯泡贯流式
机组正式发电，１９６７年１２月１５日，全部２４台１０
ＭＷ机组同时启动，电站建成。受朗斯潮汐电站建
设的激励，１９６８年，前苏联在基斯洛湾建成一座试
验性潮汐电站，首台法国Ｎｅｙｒｐｉｃ公司产４００ｋＷ双
向灯泡式机组投人运行（后苏联又仿制１台投入运行）。应用基斯洛潮汐电站的经验，前苏联相继对几
座大型潮汐电站进行了设计研究，有的还进行了初
步设计。１９７９年，加拿大开始在芬地湾（Ｂａｙ
ｏｆ
Ｆｕｎｄｙ）的安那波利斯（Ａｎｎａｐｏｌｉｓ）建设潮汐电站，
１９８４年８月该电站的一台１７．８ＭＷ全贯流式机组投产发电。与此同时，许多国家对潮汐电站进行了大
量研究、论证工作。１９７８年，英国成立“塞汶河大坝委员会”，统一规划塞文（Ｓｅｖｅｍ）河口潮汐电站
的建设工作，提出了一个装设１６０台２５ＭＷ贯流式机组的方案。９０年代，英国２０多家公司组建默尔西（Ｍｅｒｓ）河大坝财团，计划在Ｍｅｒｓ河口修建一座７００ＭＷ的潮汐电站。印度在２０世纪８０年代也拨款成立了卡特湾（ＧｕｌｆｏｆＫｕｔｃｈ）潮汐电站的专门机构，
１９９１年完成Ｇｕｊａｒａｔ海岸９００ＭＷ潮汐电站的选址。
前苏联８０年代已开工建设卢姆波夫潮汐电站，原计划在１９９０年前后即可投运发电（因苏联解体，该工程被搁置一边）。美国在８０、９０年代也开展过芬地
湾和阿拉斯加的潮汐电站的研究工作。澳大利皿对
Ｄｅｒｂｙ潮汐电站进行了大量研究论证工作。特别是韩国，对潮汐电站的建设倾注满腔热情，做了大量工
作。１９７６年韩国开始对几座大型潮汐电站进行研究、
论证；２００３年，韩国正式开工建设装机２５４ＭＷ的始华（Ｓｉｈｗａ）潮汐发电厂；２００７年又动工兴建装机容
量达５００ＭＷ的加露林（Ｇａｒｏｌｉｍ）潮汐电站；２００７年
３月，韩国仁川市与韩国中部发电公司和大宇建设财团签署了共同开发江华（Ｋａｎｇｈｗａ）潮汐电站的备忘录，三方在２００７～２０１５年间将投资１７７７１亿韩元，建设一座装机３２台、总装机容量８３２ＭＷ的世
界最大潮汐电站。
国外建成和在建的潮汐电站见表２，规划建设
的潮汐电站见表３。
２．２
我国潮汐发电状况
我国利用潮汐能源发电大致经历了三个阶段。２０世纪５０年代是我国开发利用潮汐能发电的第一个阶段。１９５６年，我国第一座小型潮汐电站在福州市泼边建成。１９５８年，中国掀起潮汐办电的高潮。据１９５８年１０月召开的“全国第一次潮汐发电会议”统计，全国兴建了４１座潮汐电站，总装机容量５８３ｋＷ，其中最大容量电站为１４４ｋＷ（广东顺德
・１６・第２２０１糯０７年豪苫
束矛审泰坪豁
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
ＶｏＩ．２ｌＮＯ．４Ｄｅｃ．２００７
大良电站），最小容量的仅为５ｋＷ。正在兴建的还
有８８处，总装机容量７０５５ｋＷ，其中最大一座电站
也纷纷Ｆ马。
２０世纪７０年代是我国开发利用潮汐能发电的第二个阶段。在这个阶段，人们总结、汲取了５０年代潮汐办电的经验和教训，注重科学和施工质量，建成了一批较好的潮汐电站（有的至今仍在运行）１９７３年４月还正式动工兴建我国最大的潮汐电站一
位于浙江温岭的江厦潮汐电站。
１９８０年至今是我国开发利用潮汐能发电的第三’
的装机容量达到５０００ｋＷ。５０年代建成的典型潮汐电站有广东顺德大良电站（３×４８ｋＷ）、福建厦门集美太古电站（２００ｋＷ）、上海潮锋和群明电站（共装机
３１
ｋＷ）、辽宁大连马栏口电站、浙江临海汛桥电
站、山东荣成蚧口电站、广东磨碟口及黎洲角电站，以及当时为潮汐动力站、后改为发电站且一直
运行至今的浙江温岭沙山电站（４０ｋＷ）。这一时期建
个阶段。在这个阶段，建成了江厦潮汐电站（已装机２００ｋＷ）和幸福洋电站（１２８０ｋＷ）；对以前建设的潮汐电站及其设备进行了治理和改造；完成了对全
３
设的潮汐电站由于选址不当、施工粗糙、设备简陋、管理不善等原因，以后大部分相继废弃。在建的大批潮汐电站在一哄而起的潮汐办电热情消退后
表２
国潮汐能源的重新普查；完成了一批大中型潮汐电
国外建成和在建的潮汐电站
ＳａｎＪｏ∞
ＮＵｅＶＯ
５．８３．７３．６
７．５
７７８２３６７７３
２２２
５０４０６５７０１８０２４２０１９００
９４００１６８００４５０
６ｌｏｏ４
２１２９
Ｇｏｌｆｏ
阿根廷
ＲｉｏＤｅｓｅａｄｏ
Ｃｒｕｚ
２８
２９
ＳａｎｈａＲｉｏ
Ｇａｌｌｅｇｏｓ
７．５
１７７
８００２９
澳大利亚
戈：：？’
ＣｏｂｅｑｕｉｄＣｕｍｂｅｄａｎｄＳｈｅｖｏｄｙＧｕｌｆｏｆＫｕｔｅｈＧｕｌｆｏｆＫｈａｍｂａｔ
篡
１２．４
１０．９
裟４０
２４０９０１１５
１７０
１‘
：４。。。８０
５３３８
ｌ４００Ｉ
焉９０
１０６
３７
：２：２３０２８３０２２２４
１４０００３４００
４
加拿大
１０．０
５・０
８００９００
４３
８００６００
印度
ｌ
７．０１９７０７０００１５０００
第２ｌ卷第４期２００７年１２月
束矛审彝坪奢
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
Ｖ０１．２１Ｎｏ．４Ｄｅｃ．２００７
‘１，‘
，
站的论证规划和选址工作（表４）；开展了大型潮汐电站的设计研究和前期科研工作；我国东方电机和哈尔滨电机以其雄厚的科技实力挺进韩国大型潮汐电站设备市场；浙江富春江水电设备公司也为韩国始华潮汐电站承制多种大型水电设备部套。这些都为我国今后大中型潮汐电站的建设奠定了基础。
表４
３．１
我国目前运行过较长时期的潮汐电站见表５。３
潮汐发电用水轮发电机组
立轴定桨式水轮发电机组
立轴定桨式水轮机结构简单，运行可靠。但由
１９９１年浙江省及福建省完成规划的潮汐电站
设计点口Ｉ’。。＋＋匿仃刀瓦防污防腐措施
１．９８２．８２．１８２．８６２．８３５
单库单向
涂料
洪潮电站单向发电淡水手动、电动
退潮发电涂料电子负荷｛ｊｉ５节器、手动
调桨叶
单库单向涂料
退潮发电可双向淡水
退潮发电单向发电双向发电单库单向
涂料戮霪鬈案阴嚣。、
手动无
电动无
液匝１皂蠲ＹＴ一１０００较高
诵逡器自动化程度
手动无
均妫无
手动无
臼动蠲速器ｆ｜动程序控制
・甘竹滩电站是一座洪潮电站，即利用洪水和潮水两方面能量的电站。
Ⅷ・第ｉ撬乏訾
束矛审摹．坪葫卜
Ｖ０１．２１Ｎｏ．４ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
Ｄｅｅ．２ｏＩＤ７
于潮汐电站水头很低，立轴水轮机只适用于小型潮
额定电压／Ｖ４００汐电站机组。
额定电流／Ａ
５７７
３．２
轴伸贯流式水轮发电机组
额定功率因数０．８（滞后）
轴伸贯流式水轮发电机组中，水轮机置于流道额定转速／ｒ・ｒａｉｎ一
５００ｒ・ｍｉｎ中，发电机置于陆地上，其间用长轴传动或采用齿飞逸转速／ｒ・ｍｉｎ。１
１２００ｒ／ｍｉｎ轮增速器使发电机增速，具有可以合理选择发电机绝缘等级
Ｅ／Ｂ
转速、检修方便、效率较高等特点。轴伸贯流式机
ＴＬＧＩ一３３型可控励磁调节器组适用于潮差５ｍ以下的中小型机组。我国岳浦电自然空气冷却方式
站７５ｋＷ机组即采用轴伸贯流式机组。美国Ａ．Ｃ公
３．４
灯泡贯流式水轮发电机组
司曾为美国．加拿大边界芬地湾的Ｐａｓａｍａｑｕｏｄｄｙ潮与立轴桨式机组相比，灯泡贯流式机组具有流汐电站设计过１０ＭＷ轴伸贯流式机组（日＝５．５ｎｌ，道顺直、水头损失小、单位流量大、效率较高、体Ｄ１－８．１３ｍ，ｎ＝４０ｒ／ｍｉｎ）及３０ＭＷ轴伸贯流式机
积较小及厂房空间较小等优点，适合用作低水头的组。
大中型潮汐电站机组。目前世界上运行和在制的潮３．３
竖井贯流式水轮发电机组
汐电站机组多采用灯泡贯流式机组。下面对几台机竖井贯流式水轮发电机组是将发电机置于具有
组分别作一介绍。
流线形断面的竖井中，与安装在流道中的水轮机直３．４．１
法国圣玛罗（ＳａｉｎｔＭａｌｏ）潮汐电站水电机组
接或通过增速齿轮装置相连。这种机型具有运行方
圣玛罗机组是朗斯电站的试验机组，１９５９年投
便、发电机通风冷却条件较好等优点。竖井贯流式
运，现已拆除。
水电机组在中小型潮汐电站机组中应用较多，如我圣玛罗电站机组由奈尔皮克公司制造，１９５６年国白沙口（１６０ｋＷ）、浏河（７５ｋＷ）、甘竹滩（２００ｋＷ制造，１９５９年投入运行。机组剖面图见图１。
及２５０ｋＷ）和幸福洋（３２０ｋＷ）等机组均采用带增速
机组采用ＢＲＫ型式，水轮机额定功率９ＭＷ，装置的竖井贯流式水轮机。
设计水头４．８ｍ，设计流量３１０ｍ，／ｓ，水轮机转轮直
下面简单介绍幸福洋电站竖井贯流式机组。
径５．８ｎｌ，４个叶片，导水机构导叶数２４，机组额
幸福洋潮汐电站位于福建省平潭县。幸福洋潮定转速８８．３ｒ／ｒａｉｎ，飞逸转速３３５ｒ／ｍｉｎ，机组转动
汐的平均潮差４．５４ｍ，最大潮差７．１６ｎｌ。电站正常惯量ＧＤ２＝５５０ｔ．Ｉｌｌ２，发电机额定电压５６５０Ｖ，额定功
发电最大水头３．７ｍ，平均水头２．２８ｍ。电站安装４
率因数ＣＯＳ９＝１．０。机组采用增压空气冷却方式，
台竖井贯流式机组，机组的主要参数如下：
灯泡内气压为１ｋｇ／ｃｍｚ。
水轮机
３．４．２
法国朗斯潮汐电站
水轮机型号
ＧＤＢ．ＷＳ一１９０（定桨式，活动
法国朗斯潮汐电站（见图２）位于法国朗斯河导叶）
口，该电站最大潮差１３．４ｍ，平均潮差８ｎｌ，总装转轮直径／ｍ
１．９机２４台，单机功率１０ＭＷ，首台机组于１９６６年并
桨叶角度／（。）＋ｌＯｏ网运行，１９６７年１２月１５日全部２４台机组同时启设计水头／ｍ
３．０２动投入运行。１９９６年，机组运行３０年后，开始对
设计流量／ｍ３・Ｓ一
１５．９６发电机定子进行改造，并制造了几台新定子。改造
额定功率／ｋＷ
３６６额定转速／ｒ・ｒａｉｎ一１５０飞逸转速／ｒ・ｒａｉｎ一
２７２ｒ设计效率／％
７７．４吸出高度／ｍ—１．４
调速器ＹＴ．１０００型
机组增速齿轮箱的增速比为１：３．３。
发电机
型式ＴＳＷＮ９９／３７．１２
额定功率／ｋＷ
３２０
图ｌ
圣玛罗电站灯泡贯流式水轮发电机组
第２ｌ卷第４期２００７年１２月
隶矛审泰坪套
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
Ｖ０１．２ｌＮｏ．４Ｄｅｃ．２００７
。１９。
图２
法国朗斯潮汐电站
计划一直持续到２００４年。
朗斯机组为可逆式灯泡贯流发电机组，除正向发电、反向发电、正向泄水和反向泄水外，还能正向泵水和反向泵水。
朗斯电站１０ＭＷ机组的剖面图见图３。朗斯电站水轮机主要参数：机组型式
ＢＲＫ额定功率／ＭＷ１０
设计水头／ｍ５．６（正向）７．１５（反向）
最大水头／ｍ
１１最小水头／ｍ
５．５
／
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图
蒯戚燃‘丁ｌ雨鞫薇聊
）
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、
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ｌ
ＩＥ
１．逊人ｊＩ珏道
２．托＿ｆｌ：３．难环４．导水机构５．转轮
６．主轴７．与双向推力轴承组合征一起的导轴承８．发电电动机
９．导
轴承
１０．鼓风机
图３
朗斯电站灯泡贯流式水轮发电机组设计流量／ｍ３・ｓ一２８３额定转速／ｒ・ｍｉｎ一１９３．７５比转速／ｍｋＷ１０３０转轮直径／ｍ５．３５转轮叶片数量
４
转轮叶片倾角范围／（ｏ）
一５一＋３５导水机构固定导叶数量２４
导叶开度范围／（ｏ）０～９５
机组轴线安装高度／ｍ
一５．７５
转轮叶片为双面弯曲的叶型以适应水轮机和水泵两种运行方式。１２台机的水轮机叶片采用不锈钢
制造，而另１２台机水轮机叶片则采用铝青铜制造。运行实践证明，采用阴极保护后，两种叶片在空化
和腐蚀方面没有明显差异。
朗斯电站水轮发电机由法国原Ａｌｓｔｈｏｍ公司（１２台）、Ｊｅｕｍｏｎ公司（６）和ＳＷ公司（６台）分别供货，
其主要参数如下：
额定容量／ｋＶＡ１００００额定电压／Ｖ３５００额定频率／Ｈｚ５０额定功率因数
１．０额定转速／ｒ・ｍｉｎ～
９３．７５飞逸转速／ｒ・ｍｉｎ～３７９．５
推力轴承负荷
水轮机运行工况／ｋＮ２６６０水泵运行工况／ｋＮ３０８０机组转动惯量（ＧＤ２）／（ｔ－ｍ２）２７０发电机定子铁心内径／ｍ
４．５５
机组采用增压空气冷却方式，灯泡内气压为
２ｋｇ／ｃｍ２。３．４．３
基斯洛潮汐电站水轮发电机组
电站装有一台法国奈尔皮克公司提供的４００ｋＷ可逆式灯泡贯流式机组和一台前苏联仿制的４００ｋＷ机组，第一台机组于１９６８年建成发电。
基斯洛潮汐电站可逆式灯泡贯流式机组剖面图见图４。主要参数如下：
水轮机设计水头／ｍ
１．３水轮机设计流量／ｍ３・Ｓ一
５２水轮机额定转速／ｒ・ｍｉｎ‘１
７２发电机额定功率／ｋＷ
４００发电机额定转速／ｒ・ｍｉｎ一
６００
水轮机转轮为４叶片转桨式转轮，转轮直径
３．３
ｍ，转轮体直径为０．４３Ｄ１。导水机构为锥形，
导叶数２０。座环有１０个固定导叶，灯泡体的最大
唧・
第笳年乏訾
束矛审泰坪套
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
ＶｏＩ．２ｌＮｏ．４Ｄｅｃ．２００７
１．进人通道２．座环３．转轮４．导轴承５．导水机构６．与双向推力轴承组合在一起的导轴承７．增速器８．发电电动机
图４基斯洛电站灯泡贯流式水轮发电机组
直径为０．８Ｄ１。水轮机不设调速器，油压设备的压力为４ＭＰａ。
发电机采用封闭循环冷却系统。
３．４．４
江厦潮汐电站水轮发电机组
电站设计装机６台，到１９８５年底已投运５台，
即５００ｋＷ机组ｌ台、６００ｋＷ机组１台及７００ｋＷ机组３台，总装机容量现为３
７００
２００
ｋＷ。以后加装１台
３．发电机
４．乜轮
５．增速器
ｋＷ全贯流式机组，总装机容量达到３９００ｋＷ。
ＶＡ．Ｔｅｃｈ
机组由奥地利Ａｎｄｒｉｔｚ
Ｈｙｄｒｏ（安得列兹
１．冷却风扇６．座环
２．交流励磁机
ＶＡ—Ｔｅｃｈ水电公司）设计制造。江厦电站是迄今中国最大的潮汐发电站，也是目前世界上仅次于法国朗斯电站和加拿大安那波里斯电站的第三大潮汐电
站。
７．推力轴承８．导叶９．径向轴承ｌＯ．转轮
图５
３．４．５
江厦电站灯泡贯流式水轮发电机组（１。、２’机）
韩国始华（Ｓｉｈｗａ）潮汐电站灯泡贯流式发电
机组
江厦电站采用单库双向发电方式。前５台机组
采用双向灯泡贯流式机组。１’、２’机的剖面图见图５。机组主要参数见表６ｊ
ｌ。一５。机组采用４叶片转桨式转轮，转轮直径２．５ｍ，水轮机锥形导水机构有１６只导叶，导叶轴线与机组轴线呈７０。锥角（１’、２４机）或６５。锥角（３’、４－、５：机），固定导叶６只。桨叶密封采用“入”形结构，大轴密封采用平板橡皮密封（１”、２’机）或梳齿、软橡胶板和盘根等三道密封（３’、４’、５４机）。１’和２’机组的水轮机与发电机间装有行星齿轮增速器。增速比为４．２４。３”、４’、５’机组的水轮机与发电机之间采用刚性直接连接。
始华潮汐电站位于朝鲜半岛中部的始兴市，毗邻韩国首都首尔，于２００３年开工建设，２００９年首
批机组发电。
始华电站采用灯泡贯流式机组，将安装２５．４ＭＷ机组１０台，总装机容量２５４ＭＷ，建成后为世
界最大的潮汐电站。始华电站机组由Ａｎｄｒｉｔｚ
Ｔｅｃｋ
ＶＡ—
Ｈｙｄｒｏ公司总承包，负责机组施工设计并提供
机组关键部件（转轮、轴密封、导叶、调速器、接力
器、发电机定予铁心、绕组），机组其他部件由浙江
富春江水电设备公司供货。
始华潮汐电站水轮发电机主要参数如下：额定水头／ｍ
５．８２
第２１卷第４期２００７年１２月
束矛它泰坪套
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‘２１’
额定流量／ｍ３・ｓ一４８２．１
水轮机转轮直径／ｍ水轮机叶片数
额定转速／ｒ・ｒａｉｎ‘１发电机额定容量／ＭＶＡ
额定电压／ｋＶ
７．５ｍ３
“．３
２６．７６１０．２
ＣＯＳ妒＝０．９５８
额定功率因数
发电机定子外径／ｍ
３．５
全贯流式水轮发电机组
全贯流式水轮发电机组的典型特点是水轮机转轮的外轮缘构成了发电机转子的磁轭，发电机定子同心地布置在转子外面，并固定在基础上。全贯流式机组具有发电机ＧＤ２大（这对水头连续变化的潮汐电站十分有利）、发电机布置方便、机组紧凑、经济性较好等优点。
３．５．１
图６
安那波里斯电站全贯流水轮发电机组
最大流量／ｍ３・ｓ～４０７．５单位转速ｎ】’／ｒ・ｍｉｎ叫
１６２２．７９１７．８１９．９
加拿大安那波里斯潮汐电站全贯流机组电站装有一台由Ｓｕｌｚｅｒ—ＥｓｃｈｅｒＷｙｓｓ公司设
单位流量Ｑ，’／ｍ３・ｓ一
额定功率／ＭＷ
计、ＤｏｍｉｎｉｏｎＢｒｉｄｇｅ—Ｓｕｌｚｅｒ公司制造的全贯流式水轮发电机组。机组额定功率１７．８ＭＷ，不但是迄今为止最大的潮汐发电机组，也是目前世界上最大的全贯流式水电机组。安那波里斯电水电机组站剖面图见图６。主要参数如下：
水轮机
额定水头／ｍ最大水头／ｍ额定流量／ｍ３・ｓ一
５．５７．１３７８
最大功率／ＭＷ
设计效率／％８９．１
实测效率／％８７．３
发电机
额定容量／ＭＶＡ
最大容量／ＭＶＡ额定电压／Ｖ额定频率／Ｈｚ
１９．１２１．２５４１６０６０５０
额定转速／ｒ・ｍｉｎ一
・２２・辩￥埔００７盏拳
束矛审彝坪套
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Ｒｅｖｉｅｗ
Ｖ０１．２１Ｎｏ．４
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飞逸转速／ｒ・ｍｉｎ一
９８
额定功率因数
Ｃ０８妒＝０．９３额定效率／％
．９６．４
水轮机转轮为定桨式，４个叶片，转轮直径
７．６
ｍ。转轮叶片采用不锈钢制造，叶片焊在内轮毂
及外环上。大直径高刚度空心轴的上游和下游段分别用螺栓把合在轮毂上。上游端由组合推力一导轴承支持，下游端仅装导轴承，两种轴承均为静压套
筒式轴承。水轮机导水机构由外环、１８个导叶、操作机构和内环组成。导叶由接力器通过液压活塞、
操作环和连杆加以控制。环形密封采用静压密封方式，ｌ／３的水通过密封进入尾水管，２／３的水通过密封水系统进行再循环，另外还设有气压密封，用作停机时的机械密封。
发电机有１４４个极，磁极用螺栓固定在水轮机转轮外环的表面。发电机定子外径１３ｍ，定予用法
兰支撑在埋人厂房混凝土的钢板上。另外，旋转负荷和瞬变负荷通过定子上下部的两个挡板传递到厂
房。发电机采用静止励磁系统，通过上游轴和桨叶
供电。发电机装有空气冷却器，通过热交换器将热
量传到海水中。
，
水轮机和发电机的重要部件采用不锈钢，如水轮机叶片、轮毂过流面、转子磁轭、密封面衬、导叶接触边、泄水锥衬板等，其他部件则采用碳素
钢。另外还采用了阴极保护系统。
３．５．２
带皮带增速的全贯流式水轮发电机组
针对中小型潮汐电站的需要，分析比较竖并贯流和全贯流机组的优缺点，东莞理工学院与华中理工大学合作，开发了一种带皮带增速的全贯流式水
轮发电机组（图７）。全贯流式水轮机的转环随转轮
一道旋转。将轮环外圈作为主动皮带轮，增速后带动发电机发电。发电机布置在水轮机上方，可以避免海水的浸泡。其参数为ｔ／，ｔ７＝１６５ｒ／ｍｉｎ，Ｑ。’＝２．８ｍ３／ｓ，模型效率田。＝８６％。当输出功率为３００
ｋＷ左右时，增速比可达４—５，发电机可采用标准
电机，电机造价可降低２／３左右。
３．６正交流水轮机
正交流水轮机是前苏联水力设计研究联合委员会１９８８～１９８９年间研究的机型，它可以用于潮汐电站、低水头电站甚至潮流发电中。
正交流水轮机是用于风力发电的Ｄａｎｉｅｕｘ风力
机的派生机。由于该水轮机转轮叶片运动轨迹为圆形，所以又称为回旋式水轮机。
正交流水轮机转轮呈圆形，通常有３—４个叶
图７
带皮带轮增速的全贯流式水电机组示意图
片。双叶片正交流水轮机原理图见图８。水轮机转
轴既可立式安装，又可卧式安装。在这两种布置中，水流均横过转轴，即水流方向与转轴正交，故称为正交流水轮机，又称横向冲击式水轮机。正交流水轮机和贯流式水轮机一样，均为具有顺流流道的水轮机，但正交流水轮机结构简单，没
有贯流式机组灯泡结构复杂等缺陷。而且，正交流
水轮发电机机组的发电机可以布置在流道外，发电
机尺寸和外形不受流道和灯泡的限制，可按低转速
设计制造，从而可以取消增速装置。
正交流水轮机结构简单，叶片数目少，机组轻（在同样转轮直径下，约为轴流式机组的一半），电
站厂房小。虽然叶片断面形状必须呈流线性，比较
复杂，但叶片呈直线性，长度方向的断面形状完全
一样，制造比较方便。
和转流定桨式水轮机一样，正交流水轮机的缺点是：只有在规定工作水头下才有较高的效率。为了使正交流水轮机在水头变化较大的范围内都具有较高的效率，就必须相应改变水轮机的转速，因此
图８双叶片正交流水轮机原理图
第２ｌ卷第４期２００７年１２月
束矛审泰评奢
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃ
Ｒｅｖｉｅｗ
Ｖ。１．２ｌ
Ｎｏ・４
．，３．。。
Ｄｅｃ．２００７
必须配置变频装置，采用恒频变速式发电机。正交流水轮机的另一缺点是效率还不高，单机运行机组
不能自动启动等。
正交流水轮机的流量调节可采用专用阀门调节，也可在一定范围内靠改变水轮机转速进行调节。
前苏联曾设计制造一台正交流水轮机（转轮直径
２．２
ｍ）样机，安装试验运行，并针对图古尔
（Ｔｕｇｕｒ）、麦津（Ｍｅｚｅｍ）等大型潮汐电站，开展了相
应正交式水轮机的研究设计工作。
３．７
双击式水轮机和水车
双击式水轮机是１９１２年由匈牙利教授Ｄ．Ｂａｎｋｉ
发明、后经澳大利亚工程师Ａ．Ｇ．Ｍｉｔｃｈｅｌｌ改进的水轮机机型，所以双击式水轮机又叫班克（Ｂａｎｋｉ）式水轮机或米契尔一班克（Ｍｉｔｃｈｅｌｌ—Ｂａｎｋｉ）式水轮机。
双击式水轮机的结构如图９所示。矩形射流从圆周形转轮的周边流向转轮的中心，然后再从中心流出转轮，两次冲击转轮叶片，完成能量转换过程。
双击式水轮机结构简单、制造维修方便、运行效率曲线平坦。近年来国内外对双击水轮机进行研
究，开发出了一些适应极低水头的机型，可以用于
潮汐电站，甚至可以用于潮流发电中。
双击式水轮机的运行效率较低，可用作３００ｋＷ
及以下的潮汐电站机组。
另外，近年来，古老的水车以其结构简单、制造安装方便、效率曲线平坦等优点，重新引起人们关注。美国、德国一些公司将古老水车现代化，制造金属水车用于低水头水力发电。水车按其工作原
理可分为上击式水车（２．５ｍ＜Ｈ＜１０ｍ，Ｑ≤０．２ｍ３／ｓ
每米水车宽度，见图１０）、中击式水车（１．５
ｒｅ＜Ｈ＜３
图９双击式水轮机结构ｍ，０．３≤Ｑ≤０．６５ｍ３／ｓ每米水车宽度）和下击式水车
（０．３
ｒｅ＜Ｈ＜２．０
ｍ，０．４５≤Ｑ≤ｌｍ３／ｓ每米水车宽
度）。现代水车可用于小型潮汐电站中。
４
潮汐电站水轮发电机组的关键技术
４．１
水轮机水力设计技术
潮汐电站利用水头低，潮差变化大，水头变动频繁，这些都给水轮机的水力设计带来一些困难。
另外，许多潮汐电站运行工况复杂、转换频繁。例
如不仅要求正反向发电，还要求正反向抽水、正反向泄水，这更增大了水轮机水力设计的难度。因此，要根据电站实际情况和用户具体要求，应用现代ＣＦＤ技术，权衡协调各种工况的要求和性能，设计出综合效率高、过流量大、空化性能好的转轮及
流道。对多种工况运行的转轮而言，通常只要求正
向发电和反向抽水运行的高效率，不追求反向发电和正向抽水运行时的效率。
４．２
大型全贯流式水轮发电机的关键技术
全贯流式水电机组在潮汐电站中有广阔的应用
前景，应针对大型全贯流式水电机组进行专项研究，特别要对大型全贯流式水电机组的特殊关键问
题，如水密封技术、机组动态稳定性问题等，开展专题调查和研究。
４．３
海水腐蚀防止技术
潮汐电站水电机组部件长期浸泡在海水中或处于盐雾弥漫的空气中，这不但对结构中的金属要产生严重的腐蚀作用，产生点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀，而且对机组中的电气元器件及绝缘也要产生很
图ｌＯ上击式水车
嘣・第笳年省
要措施有：
束矛章泰坪奢
ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＲｅｖｉｅｗ
Ｖ０１．２ｌＮｏ．４Ｄｅｃ．２００７
大的影响。在潮汐电站机组中，防止海水腐蚀的主
（１）合理选择材料，关键金属部件采用ｃｒ、Ｍｏ含量较高甚至还含有Ｎｉ的不锈钢。法国朗斯电站曾
对水轮机部件的材料进行大量研究，对普通钢、不锈钢和青铜进行调查比较和实验，最后决定：１２台
置的，由金属构件（被保护阴极）与具有更高负电位的金属护件（牺牲阳极）之间的电接触来实现极化。
如转轮的轮毂体，可在喷镀锌以后涂以封闭层、防腐层；另一种是带有外部电流装置的，它通过外部电流来维持金属构件的负电位。
（４）发电机防海水腐蚀技术
潮汐电站空气中的盐雾除对发电机结构件、定
子铁心等造成损害外，还可能在定子绕组表面产生
水轮机转轮采用含１７％Ｃｒ和４％Ｎｉ的不锈钢，另外
１２台采用含９％Ａ１的青铜制造（运行结构证明，两
种材料均有较好的抗海水腐蚀性能，抗腐蚀性能相近），水轮机轮毂及灯泡体采用１８Ｃｒ８Ｎｉ３Ｍｏ的不锈钢，而机械强度要求较高的一般部件则采用普通钢。
（２）涂敷耐海水腐蚀涂料
所有与海水接触的普通钢部件表面应涂敷一层耐海水腐蚀的涂料。法国朗斯电站经过比较，选用
放电现象，损伤绝缘结构。因此，发电机绕组绝缘
要采用防盐雾绝缘材料和结构，定子背面及定子槽要涂以适当涂料。定子槽涂层应为半导电的，以便
将线棒外部的电晕保护接地，并防止相邻定子叠片
间发生短路。
另外，发电机的电刷装置必须能在泄水工况下
乙烯树脂系涂料，运行效果良好。我国江厦电站的防海水腐蚀涂料则采用以Ｈ一３６厚浆型环氧沥青漆
为底漆，氯化橡胶涂料作中间漆，高接触型氧化亚
举起，否则滑环表面会在很短时期内产生铜绿，腐
蚀滑环。
４．４
防海生物附着技术
海水中的海生物容易附着在金属结构表面，影
铜防污涂料为面漆，这套防腐涂料不仅具有良好的
耐海水腐蚀性能，而且还具有良好的防止生物附着的功能。
响过流部分的过流条件，影响机组出力，降低运动
部件的灵活度，而且海生物的附着力极强，清除非常困难。例如，法国朗斯电站２４台机组每年要清除约ｌｔ的海生物附着物，花费６０万法郎。
潮汐电站机组中防海水物附着主要采用两种方法：一是过流表面涂敷能杀死海生物的涂料；二是电解海水，产生毒性氯离子，抑止海生物附着。前苏联基斯洛电站研究出一种含有能杀死海生物组分
（３）采用阴极保护技术
阴极保护技术是一种化学防护技术，是一种以牺牲阳极、保护阴极来防止金属结构海水腐蚀的方
法。法国在圣玛罗和朗斯电站机组中的许多关键部
件（如转轮、联轴节、大轴密封等）都采用了阴极保护技术并收到了良好的效果。前苏联基斯洛电站采
用镀有铂的阳极，铂阳极腐蚀后可用火花法重新镀钽，采用这种方法防腐的部件运行２０多年后仍未腐
蚀。我国江厦电站也采用了阴极保护技术。
的浆料，涂敷过流表面，同时采用从海水中制取氯离子，输送至流道表面，驱除污着物的幼虫。这两种措施，双管齐下，能保证１０多年内流道内无海生
物附着。
阴极保护技术有两种，一种是不带外部电流装
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万方数据
潮汐发电的发展和潮汐电站用水轮发电机组
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
戴庆忠， DAI Qing-zhong
东方电机股份有限公司,四川德阳,618000东方电气评论
DONGFANG ELECTRIC REVIEW2007,21(4)6次
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