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能源和环境是一个国家或社会可持续发展的重要支柱，是经济发展、国家安全和人民健康生活的重要保障。为了改善我国能源结构、减少环境污染，实现“碳达峰，碳中和”，我国积极探索和打造清洁低碳、安全高效的现代能源体系。海洋潮流能这种零排放、无污染、储量丰富可再生能源，符合我国的可持续发展政策要求。 # o* ]& l1 v- P1 D
物理学院朱挽强、陈健梅团队长期致力于海洋能源应用研究，针对海洋潮流能发电系统的双向运行、主轴动密封及发电系统监控与运维方面，开展了基础理论创新、技术方法突破以及产业转化实施，形成了一批具有独立自主知识产权的突破性关键核心技术。 + }# S" _9 ?) i, o- B* |
图1 300kW直驱自变距潮流能发电机海上示范运行 3 n* H& o- m, E1 F) W5 [3 m0 `; y
0 n& E% n' n6 ` 首次提出了独立于传统电变距、液压变距技术之外的第三种变距方式—无源双向自适应双流向透平技术。针对海洋潮流能发电系统双向运行的世界性难题，创新性的提出并发明了自适应无源双心分离后掠叶片及自适应无源尾舵对流技术，实现了潮流能发电机组在流向改变时高效、高可靠、无源换向，革新了海洋潮流能发电系统对流技术方案，突破了传统变距机构在海洋环境下动密封可靠性不高的理论及技术性问题，有效解决了潮流能及水力发电行业中水下透平机构无动密封自适应双向流的瓶颈性难题。
) B* S- p8 L5 L1 S3 o 图2 自变距透平叶轮CFD仿真 # x$ x7 Z- x" l# j, m+ ]
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研发了创新的水下发电机离心封装和无油水润滑磁推力轴承组一体化技术。针对水平轴潮流能发电装置水下可靠密封难的问题，创新设计开发了具有自主知识产权的高可靠水下发电机离心封装技术和水润滑磁推力轴承组一体化技术，解决了发电机在海水浸泡时的电气绝缘性能难题，使其能够可靠运行。
n5 g# I: W; d, X" b8 _) Y 图3 非金属自润滑磁推力轴承组技术
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开发了新型海洋潮流能的智能监控运维一体化技术。针对目前没有满足潮流能周期性波动特点的监控与运维系统，研制了集发电系统运行、最大功率跟踪、系统健康管理一体的智能监控与运维系统，提出了基于自适应Kalm an的系统工作状态的预估算法、基于短时能量段的安全保护方法，实现了系统运行信息的共享与数据智能分析，提高了系统的健康管理能力，确保系统安全、可靠、连续运行。 ) P' X6 p. |, J# F9 j, Q, U4 s+ q/ |
图4 基于自适应Kalman的系统工作状态的预估算法
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以上技术解决了潮流能发电系统中叶轮透平适流性问题，水下敞开式发电机及高可靠智能化运行问题，使得整机的可靠性、稳定性和效率得到了大大提升，为海洋潮流能走向商业化、规模化应用起到了推进作用。
2 n' m8 k2 h1 H, F6 w* d' Q 科研团队先后获得“国家科技支撑计划”、“国家海洋可再生能源专项资金”、吉林省科技厅重点计划资助，获得授权发明专利10项，发表代表性学术论文10篇，相关技术在杭州江河水电科技有限公司、南京高精船用设备有限公司、洮南市大唐明阳项目部得到了实际推广应用，并获得2023年度吉林省科学技术奖科学技术进步奖二等奖。 w, C( S% d7 Q4 @3 X- P+ _
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