筆者在上兩篇文章中，就波力發(fā)電進行了介紹，本文將繼續(xù)介紹全球潮汐能發(fā)電相關(guān)事例。潮汐能發(fā)電的技術(shù)開發(fā)比波力發(fā)電進步更快，成本也較低，在實用化方面領(lǐng)先了一步。

可預(yù)測的穩(wěn)定電源

在月球及太陽引力的作用下，地球上的海水會發(fā)生漲潮和退潮。並且地球還在不斷自轉(zhuǎn)，因而每天要發(fā)生2次漲潮和退潮，潮水的流向每6個小時交替變化，每天共計4次。而且，每個月有2次，即在滿月及新月之日，在月球引力與太陽引力的同時作用下，會發(fā)生“大潮”。在大潮時，滿潮與低潮的水位差變大，海水的流動也會加快。利用這種海水流動進行的發(fā)電就是潮汐能發(fā)電（Tidal Power）。

資料1．潮汐能發(fā)電的潛能

出處：LEGOS

潮汐能發(fā)電的優(yōu)點是，發(fā)電量可預(yù)測。並且，由於是在水面下運轉(zhuǎn)，因此對景觀沒有影響，噪聲影響也較小。可利用潮汐能的海域限定在突出的海岬或海峽等處，因此與波力發(fā)電及溫度差發(fā)電相比，其潛能較小。即便如此，據(jù)估算，全世界仍有9000萬千瓦（kW）的潮汐能發(fā)電資源可進行開發(fā)（資料1）。

從技術(shù)方面來看，潮汐能發(fā)電基本上與風(fēng)力發(fā)電相同。發(fā)電量與流體密度、旋轉(zhuǎn)面積（發(fā)動機葉片長度的2次方）以及流速的3次方成正比。由於水的密度是空氣的830倍，因此，在相同的輸出功率下，可以進行小型設(shè)計（資料2）。另一方面，可耐受高密度流體的葉片長度有極限，且與3次方成正比的流速很小。據(jù)說，為了確�？膳c風(fēng)車匹敵的經(jīng)濟效益，流速必須為每秒2米以上。潮汐能發(fā)電尚處於黎明期，可靠性、耐用性、有效性等方面存在很多課題。

資料2．風(fēng)力發(fā)電與潮汐能發(fā)電對比 出處：Atlantis Resources

本文將列舉計劃在全球性海洋能源實証基地進行大規(guī)模實証實驗及商業(yè)化的3家潮汐能發(fā)電企業(yè)。即（1）安德裡茨水電哈默菲斯特公司（Andritz Hydro Hammerfest）、（2）OpenHydro公司、（3）Atlantis Resources公司。這些企業(yè)都在蘇格蘭引以為傲的歐洲海洋能源中心（European Marine Energy Centre，EMEC）進行著實証實驗。

在挪威誕生，在蘇格蘭成長

安德裡茨水電哈默菲斯特公司是一家具有代表性的潮汐能渦輪機開發(fā)及制造企業(yè)。該公司是澳大利亞大型成套設(shè)備制造商安德裡茨集團將挪威當(dāng)?shù)仉娏ζ髽I(yè)Hammerfest Energy公司設(shè)立的設(shè)備開發(fā)企業(yè)Hammerfest Strom公司收歸旗下后成立的。2010年4月，安德裡茨集團將出資比率從33.3％提高到55.4％，從而將Hammerfest Strom收為子公司，並改成了現(xiàn)在公司名稱，然后將總部轉(zhuǎn)移到了蘇格蘭的格拉斯哥（Glasgow）。身為安德裡茨集團水力部門的安德裡茨水電公司擁有在170年間銷售了3萬套水力渦輪系統(tǒng)（相當(dāng)於4億萬千瓦）的業(yè)績。

安德裡茨水電不僅是制造及銷售渦輪機，還開發(fā)出了全套潮汐能發(fā)電陣列（Tidal Array）設(shè)備，並以“隻要轉(zhuǎn)動一下鑰匙就能馬上使用”的總承包方式提供這種設(shè)備。制造、組裝、試驗、設(shè)置作業(yè)都外包給合作伙伴企業(yè)。與各行業(yè)企業(yè)組成供應(yīng)鏈，承擔(dān)項目管理業(yè)務(wù)，並將從中得到的信息反映到產(chǎn)品的研究開發(fā)中。該公司擁有所有產(chǎn)品的知識產(chǎn)權(quán)（IP）。

安德裡茨水電的首臺設(shè)備HS300（額定輸出功率為300千瓦）的實証試驗，是在流速及水深等環(huán)境條件具備、可避開風(fēng)浪的挪威克瓦爾鬆（Kvalsund）進行的。將設(shè)備設(shè)置在水下50米左右深處后，對性能進行了確認。從2003年到2009年，運轉(zhuǎn)了1.7萬小時，創(chuàng)下運轉(zhuǎn)率達到98％的最高紀錄等，獲得了良好成果。2004年以后，在全球率先實現(xiàn)了大規(guī)模設(shè)備並網(wǎng)運轉(zhuǎn)。這些成果都反映在了第二代設(shè)備HS1000上（資料3）。

資料3．安德裡茨水電哈默菲斯特的HS1000

出處：Andritz Hydro Hammerfest

作為HS1000的實証場所，安德裡茨水電哈默菲斯特選擇了歐洲海洋能源中心。在這裡，能夠在水流很快的嚴酷環(huán)境下測試對渦輪機的沖擊。2011年11月在水深48米處設(shè)置了設(shè)備，2012年2月並網(wǎng)，同年5月達到了1兆瓦（MW）的額定輸出功率。

此項實証業(yè)務(wù)從英國碳信托公司（Carbon Trust）得到了390萬歐元補貼，從挪威的基金公司得到了70萬歐元補貼。業(yè)務(wù)主體是安德裡茨水電哈默菲斯特的合作伙伴Scottish Power Renewables公司（SPR）。順便提一下，SPR的母公司是西班牙最大的能源及公共服務(wù)商伊維爾德羅拉公司（Iberdrola），其旗下?lián)碛惺澜缱畲蟮娘L(fēng)力發(fā)電企業(yè)。

SPR將利用歐洲海洋能源中心正在進行實証實驗的設(shè)備，在蘇格蘭的艾拉（Islay）海峽設(shè)置世界首座潮汐能發(fā)電陣列。由於處在雖然流速很大，但卻與海風(fēng)及波浪隔絕開來的絕好環(huán)境中，因此，並網(wǎng)十分容易。總?cè)萘繛?0兆瓦，於2011年3月獲得了蘇格蘭政府批準。計劃在2013年年底動工，已經(jīng)完成資源量調(diào)查及海底檢查，並提交了環(huán)境影響評估報告。

SPR計劃進一步在彭特蘭海峽（Pentland）的鄧肯斯比角（Duncansby-Head）鋪設(shè)95兆瓦潮汐能發(fā)電陣列。將設(shè)置95臺HS1000。該業(yè)務(wù)已成為蘇格蘭政府授予最佳海洋能源業(yè)務(wù)的聖安德魯十字獎（Saltire Prize）的候選項目。SPR力爭在2016年投入試運轉(zhuǎn)，2017年實現(xiàn)商業(yè)化運轉(zhuǎn)。

在愛爾蘭誕生的世界性技術(shù)

OpenHydro公司是2004年成立的愛爾蘭潮流渦輪機開發(fā)企業(yè)，已實現(xiàn)了多個“世界第一”。包括：在歐洲海洋能源中心設(shè)置潮流渦輪機、發(fā)電設(shè)備接入英國國家電網(wǎng)、在海底實地設(shè)置及打撈設(shè)備、設(shè)置商業(yè)規(guī)模渦輪機（1兆瓦、2.2兆瓦）等。潮汐能發(fā)電的最近動向與該公司的業(yè)績有著密切關(guān)系，這樣說也毫不為過。

OpenHydro的潮汐能技術(shù)特點在於“中心開口”（Open Center）結(jié)構(gòu)（資料4），這也是其公司名稱的由來。16枚葉片被固定成圓盤狀，內(nèi)圈（中心）的內(nèi)側(cè)是一個空洞（開口）。由安裝在外圈的永久磁鐵進行發(fā)電。這是一種簡單而又堅固的結(jié)構(gòu)，即使在嚴酷的環(huán)境中，耐久性也很出色。OpenHydro稱，這種技術(shù)目前具有可與海洋風(fēng)力發(fā)電比肩的經(jīng)濟效益，將來會具有可與陸上風(fēng)力發(fā)電比肩的經(jīng)濟效益。

資料4．OpenHydro的潮流渦輪機

出處：OpenHydro

上述結(jié)構(gòu)採用了生物風(fēng)險性較小、充分考慮到環(huán)境的設(shè)計。魚可以從空洞的中心穿過。葉片不僅以一定的緩慢速度旋轉(zhuǎn)，還參考流體力學(xué)進行了形狀設(shè)計，形成了魚類不會卷入葉片的結(jié)構(gòu)。並且不使用潤滑油，因而不會造成海洋污染。機械噪聲低的特點也已得到了証實。中心開口技術(shù)在1990年代開始進行開發(fā)，在海中已進行了10年以上實驗。

2006年，OpenHydro在歐洲海洋能源中心最先開始進行潮汐能發(fā)電設(shè)備的實証實驗。採用從兩側(cè)支撐250千瓦渦輪機的結(jié)構(gòu)，發(fā)電單元在海中上下運動，能夠以最小成本完成多種實証實驗。商業(yè)設(shè)備將設(shè)置在海底。除了歐洲海洋能源中心外，該公司還在世界各地進行實証實驗，為實現(xiàn)商業(yè)化而努力。

OpenHydro與法國的關(guān)系十分深厚。法國船舶制造商法國潛艇建造局（Direction des Constructions Navales Services，DCNS）於2011年1月獲得了OpenHydro 的8％股份，2013年1月22日又將出資比率從11％提高到59.7％，將其收為子公司。此舉是為了與法國電力公司（EDF）合作開展業(yè)務(wù)。收購時，OpenHydro與DCNS約定保持OpenHydr的品牌及團隊。

DCNS對潮汐能發(fā)電的發(fā)展前景給予了很高評價，預(yù)測全球至少有9000萬千瓦的開發(fā)潛能。這相當(dāng)於60座法國新一代反應(yīng)堆———歐洲壓水反應(yīng)堆（EPR）的裝機容量。DCNS預(yù)計，在2025年之前潮汐能發(fā)電至少能實現(xiàn)10億歐元的銷售額。

DCNS的主業(yè)是建造海軍艦艇。一直在進行潛水艇和海防兵器設(shè)計、建造及技術(shù)支持，以及相關(guān)系統(tǒng)及基礎(chǔ)設(shè)施等的開發(fā)，並為海軍基地及港灣地區(qū)提供服務(wù)。其能源部門則致力於核能和海洋能源的開發(fā)，計劃開發(fā)浮體式風(fēng)力、溫度差發(fā)電、波力及潮汐能等所有海洋能源。