一、成果介绍
1.海洋潮流能发电技术
【项目概述】哈尔滨工程大学海洋潮流能利用技术的研究工作始于1982年。经过20多年的努力，形成了一支由船舶与海洋工程、流体力学、电控和机械等专业人员组成的学术队伍。分别于2002年3月和2005年12月在浙江省岱山县水道建造了我国第一台“万向I”70kW漂浮式潮流实验电站和“万向II”40kW座海底式潮流电站。
“万向I”潮流电站为漂浮结构型式，包括船型载体、系泊系统、双转子水轮机、液压恒频发电与控制系统、发电机等部分，具有蓄电池充电控制、并网控制和保护功能。
“万向II”潮流电站为座海底结构型式，发电系统可描述为座海底摩擦固定式双转子导流增强型潮流能独立发电系统。电站包括用于增强流速的导流箱型结构载体、双转子水轮机、机械增速系统、电控系统以及辅助装置。双转子轮辐式水轮机主轴支撑于导流罩上端浮箱和下端沉箱，沉箱下方由8条腿支撑。
两种电站都是独立的发电系统，属研究性的试验电站，可小范围供电。
目前，正在研制150kw级并网型潮流能发电技术示范和演示验证系统。该项目是目前世界装机容量最大的海上漂浮式潮流能发电原型示范机组，标志着我国的潮流电站系统集成设计能力和研制技术进入世界先进水平，同时为我国进行潮流能产业开发打造了成熟的基础实验平台。我国多数岛屿无电或缺电，潮流发电将对弥补能源短缺、缓解环境污染起到重要作用，潮流电站面对海岛和经济发达的沿海地区，有广阔的应用前景。
【项目成熟情况】关键技术成熟,具有样品。
【应用范围】海洋能源开发领域。
2.垂直轴风力发电关键技术
【项目概述】垂直轴风力发电机组具有很好的发展潜力，特别是在大型化发展方面比水平轴更具优势。然而，我国在垂直轴风电机组研制技术基本处于刚刚起步阶段。20世纪80年代，国内曾有单位试制过小型的垂直轴风机，单机容量仅有几千瓦，如中国气动力研究与发展中心在1984年设计了一座直径6米，额定功率2kW的试验风机，并进行了风洞测试。
2005年，国务院三峡办联合哈尔滨工程大学、中国机械科学院和哈尔滨电机集团等十多家单位，研制成功了我国第一台完全具有自主知识产权的50kW垂直轴风电机组小型试验机，该样机已在内蒙古化德县调试安装完毕并实现成功并网。本单位负责垂直轴Φ型叶轮气动性能和载荷数值预报方法的研究，垂直轴叶轮气动性能的研究，垂直轴叶轮、叶片和部件气动载荷的研究，功率调节器气动性能的研究以及垂直轴叶轮气动性能的优化设计。
目前在我国，兆瓦级垂直轴风电机组技术还是空白，50kW试验机的研制和运行，为进一步研制兆瓦级垂直轴风机在技术和实践上奠定了基础。
【项目成熟情况】技术成熟，国内领先。
【应用范围】风力发电领域。
3.海上浮式风力机平台及耦合运动研究/海上风能开发与利
用技术
【项目概述】风能是当前技术和经济上最具商业化规模开发条件的新能源。随着陆地风力发电技术的不断进步和发展，海上风能开发和利用的关键技术已经成为科研工作者和工程技术人员的开发热点。本项目以海上风力机的设计理论和设计方法为目标，采用理论和实验相结合的方法，研究海上风力机叶轮和支撑结构在风浪流环境下及运输吊装过程中的流体和结构特性，形成海上风力机的设计方法和设计标准，最终为海上风力机的设计提供技术支持。
性能分析：
海上风力机叶轮的流体与结构性能分析，基于粘性CFD方法和流管法自主开发“叶轮流体动力性能及载荷分析系统”，结合有限元方法，建立了风力机双向流固耦合分析方法；海上风力机基础结构设计和性能分析，设计了国内首例兆瓦级单桩式海上风力机基础结构，并给出工程适用图纸。探索了漂浮式海上风力机—平台—锚泊系统耦合运动的求解方法；海上风力发电模块安全性评估和应力监测，针对我国首座海上风电场的运输和吊装过程，研发了海上风电模块运输安全性评估方法，并进行了现场监测；海上风力机基础结构设计标准，编制适于我国海洋环境条件的海上风力机基础结构设计标准。
技术特点：
首次采用流管法分析双层叶轮风力机的气动特性；解决了叶片主轴和轮辐等结构的气动损失问题；设计国内首例海上风力机单桩基础结构的详细方案，解决了海上风力机单桩基础设计的技术难点；开创性探索了漂浮式海上风力机—平台—锚泊系统耦合运动的求解方法；提出并现场应用了海上风电模块运输安全性评估方法和监测方法。
技术水平：
目前全球海上风电产业发展迅速，而我国刚刚起步，在基础理论和建设经验方面存在严重不足，因此需要深入开展海上风能开发与利用技术方面的研究。本项目在流管法中考虑了主轴和轮辐的气动损失的修正模型，同时通过改进实现了双层叶轮垂直轴叶轮性能计算。对我国首座海上风力机运输和吊装过程中的运动和结构特性进行了预报和现场监测。针对我国渤海海域环境特点进行单桩基础结构性能分析，并提出海上风力机基础结构设计标准。上述特点目前在国外同类研究和技术中未见报道。本项目对于提高我国海上风电机组的自主研发能力，提升我国在风力发电市场的国际竞争力，都具有重要意义。
该项目填补了我国海上风电机组桩基础和相关附属设施的分析方法方面的空白，弥补了我国在海上风力机设计理论和海上风电模块运输领域的不足，制定了海上风力发电机桩基结构设计技术(企业)标准。本项目的研究成果整体上达到了国际先进水平。
主要技术指标：
研制出一套具有自主知识产权的垂直轴风电机组风轮气动性能设计方法；海上风力机单桩基础结构设合理、性能良好，达到发电要求；海上风电模块的压载方案，满足稳性规范和结构强度要求。海上风电模块运输和吊装过程中应力值的监测结果，能够反应动态作用的影响、船舶和塔架结构运动特征以及自振周期；编制完成海上风力机桩基础结构的设计标准以及条文说明，内容涵盖了载荷的确定组合、桩基础设计、钢结构设计、钢材料、结构分析计算、防腐处理、检验和检测、附属结构等。
项目所处阶段：
本项目研究成果对于缓解我国东部沿海地区电力紧张情况、促进经济发展和建设具有重要而深远的意义。同时，随着国家可持续发展战略的实施，海上风力发电对于弥补能源短缺、调整能源结构、缓解环境污染起到重要作用。由此而获得的经济效益和社会效益是不可估量的。目前我国已经在东南沿海地区开工建设多处海上风电场。因此海上风力发电机组开发利用技术具有广阔的应用前景。
【项目成熟情况】本项目技术成熟，应用性强，已经应用在在工程示范项目中。
【应用范围】本项目为我国首座海上风电场的运输和吊装过程提供了数值预报和模型试验结果，并进行了现场监测，该海上风力发电机组已于2007年成功并网发电，运行状况良好。还为我国首座自主知识产权的50kW垂直轴风电机组设计提供了准确的数值预报方法。本项目研发的风力机叶轮气动性能优化方法、塔架长期应力监测方法和浮式风力机耦合运动预报方法等成果都可以广泛用于陆上和海上风能开发，对于调整能源结构，开展节能减排具有重要意义。
4.海上能源岛工程
【项目概述】岛礁工程受到地理位置、自然条件等限制，海岛开发、建设以及岛上居民的日常生活均存在能源短缺的问题，且单独海域内多种能源同时处于较低值几率较小。海上能源岛创新工程主要由平台支撑模块、能量转化模块、能量消纳模块和智慧无人值守模块组成。利用液压双向铰连接相邻三角形半潜平台，并在平台上安装风能、光能、波浪能（振荡浮子式）和潮流能（竖轴式）发电装置；利用最佳桨叶角智能调控系统、智能阻尼控制系统、智能竖轴变桨系统和自适应倾角太阳能发电系统，实现各种能源最大限度的电能产出；基于并网微型电网系统，实现电能调配和输送，确保各种能源的稳定输出，并利用海洋牧场系统和制氢系统对过剩电能综合利用，实现海水养殖与绿色储能；最后，基于数字孪生系统，实现陆上综合管控中心、智能无人守护船和岛上中控系统闭环动态管理，辅助海上能源岛创新工程智能管理，完成全生命周期管控。
海上能源岛创新工程综合利用海洋能，并在不扩大装置规模、不额外单独占据海域的情况下，实现海洋结构物空间共享（风机/波浪能装置/潮流能装置/光伏板/海洋牧场），提高海域面积利用率，提高综合发电效率和综合利用，实现“海能海用”，降低发电成本，形成高效、稳定、可靠的海洋新能源技术与装备。
【项目成熟情况】实验室验证阶段。
【应用范围】（1）该系统一方面可以提供电力能源，有助于实现海水淡化工程，另一方面通过海洋牧场为岛礁提供海洋水产资源。
（2）为南海岛礁用电问题提供解决途径，有助行使南海行政管辖权，维护南海海洋权益。
（3）可为深远海水下海洋装备（水下潜器、机器人等）提供便捷电力资源。
5.远海岛礁桩基式波浪能发电系统
【项目概述】远海岛礁桩基式波浪能发电系统属于水利工程领域，波浪能装置受到安装难度和建造成本的制约，难以进行商业化推广。桩基式风机在波浪作用下受到波浪冲击荷载，给整体结构可靠性带来了极大的挑战。将海洋结构物与波浪能装置进行集成设计，可有效降低波浪能开发成本，实现海洋结构物功能多元化。该系统将桩基式风机与阵列式不同自振频率的楔形振荡浮子波浪能发电装置集成，以期覆盖真实海况下波浪条件，增大波浪能发电装置的总体能量转化效率。通过连杆将风机桩柱与振荡浮子进行铰接连接，波浪作用下驱动浮动浮子绕连杆做转动，驱动液压发电系统工作，并将风机发电和波浪能发电并网，通过电缆系统，完成对近海或岛礁日常电能供给。
波浪能装置将部分波浪能转化为电能，可降低风机桩柱受到的波浪载荷，提高风机结构稳定性，同时风机基础为波浪能装置提供载体，提高波浪能发电系统的可靠性，将风机和波浪能发电装置集成可有效实现海工结构物的空间共享和成本共享。
【项目成熟情况】实验室验证阶段。
【应用范围】（1）该系统可为近海岸城市供电、近海波浪能开发及其工程化应用提供解决途径，具备良好的技术储备和很好的市场开发利用前景；
（2）可直接服务于海洋水下设备（如水下机器人、海洋牧场等）的能源供给；
（3）可服务于深远海岛屿建设，提供电力支持、淡水资源、海洋水产等。
6.梳式防波堤-波浪能装置集成系统
【项目概述】面对岛礁工程电力缺乏的现状，考虑岛礁附近蕴含丰富的波浪能资源，针对现有波浪能转化装置转化效率偏低、生存性能低和发电成本高的不足，基于梳式防波堤结构收缩聚波效应有益提高聚波室内波高幅值，提出一种浮子式波能装置-梳式防波堤集成系统，系统主要包括：沉箱、翼板和振荡浮子。集成系统的主体为梳式防波堤，两相邻沉箱和翼板构成消浪室，振荡浮子布置于消浪室内，采用垂直导桩限制浮子的运动，使得浮子仅做垂荡运动，能量输出系统位于浮子的上部。在波浪的作用下振荡浮子做垂荡运动，进而驱动能量输出系统，实现波能捕获。集成系统在目标海域迎浪侧阵列布置，形成兼具防波堤功能的波浪能发电场。集成系统与海岛之间采用海底电缆连接，以保证对海岛的能量输出。
将浮子式波能装置置于聚波室内，提高波浪能转化效率，实现多功能海工结构物的空间共享和成本共享，并为波浪能转化装置提供庇护，提高波浪能转化装置的生存性能，从而可促进波浪能开发的工程化应用，为岛礁工程解决电力匮乏等问题提供解决思路。
【项目成熟情况】实验室验证阶段。
【应用范围】（1）该系统可应用于独立海岛开发、离岸水产养殖和海上作业等电力能源供给，可应用于中国海能流密度较低领域的波浪能开发，为沿海经济发展提供电能；
（2）该系统可促进集成系统的波浪发电功能和防波堤功能可为偏远岛屿建设提供支持，为防波发电系统的设计规范的编写，提供基础数据支撑，从而更好服务于岛礁建设，促进国防事业的发展。
7.藻类生物质为原料产生生物柴油技术
【项目概述】利用选择性发酵法代替传统的物化预处理方法，将藻类中糖类、蛋白类、纤维素等难降解废弃物转化为挥发性脂肪酸（VFA）、氢气等清洁能源，同时通过发酵可对藻体进行前处理，提高剩余的供提取的脂类提取效率和成分价值，获得更廉价的生物柴油。
利用加热法、碱法、FP技术、无预处理四种预处理方法对藻类进行发酵前处理。经过发酵后,97h后脂肪酸总量都比发酵前有不同程度的下降，但是脂肪的提取值却都有所提高，尤其是FP和无预处理。此时，总量已接近原来的一半，但是提取效果却比原来有提高。
针对藻类做发酵预处理，采用选择性厌氧发酵对比试验法，通过高通量测序，选择最适接种菌种（图18）。结果显示，接种好氧活性污泥的VFA产率最高，其次是产酸污泥，最差是产甲烷相的厌氧污泥。完全可以利用活性污泥厌氧发酵代替物理化学等高能耗手段，对藻类进行降解或预处理。既能解决藻体降解问题，又可以对提高藻体萃取产出脂类，还能通过发酵实现城市污泥减量与清洁能源氢气的产出。
【项目成熟情况】小试成功，有待推广。
【应用范围】海洋工程、船舶工程等领域。
8.海水温差与太阳能综合发电装置
【项目概述】海水温差能源量大，但是由于温差太小，造成发电设备效率较低，而且，单位发电量的设备比重量较大。因此，本项目提出利用海水温差与太阳能综合发电系统，实现两者的有机结合，利用冷海水的低温，通过太阳能加热提高温差，从而有效提高海水温差发电系统热效率。系统比功的提高，意味着发电设备的体积重量减少，设备成本和初始投资的降低。
本项目提出应用我们开发的异戊烷有机工质朗肯循环来实现热电高效转换。以异戊烷透平设计为核心技术的发电系统，可以充分利用温差资源实现高效率的能量转换。
海水温差与太阳能综合异戊烷透平发电装置是在海水温差发电闭式循环的基础上，综合太阳能热发电，结合异戊烷透平系统的新型发电装置。它大大的提高了系统循环效率，有效的利用了太阳能和海水温差能。
【项目成熟情况】现正申请海洋可再生能源专项资金支持。
【应用范围】海水温差能发电领域。
9.利用微藻的深度净污技术及藻泥制氢系统
【项目概述】利用海洋微藻富含碳水化合物、蛋白质、粗纤维的特点，自主设计并制作了一体化除苔产氢系统，利用生物发酵制氢技术将浒苔转化为氢能，实现废物利用。该系统可以实现从进料—厌氧反应—产生氢气—电能转化和出水回收的完整运行，并且维持系统运行的大部分能量来自太阳能，采用闭式水循环方式，完全回收系统自身的排水。整个系统达到处理海洋污染和高效产生能源的双重目标。
系统具有以下特点：以富含氮磷的城市污水混合海水为微藻的生长基质，达到二级出水排海前水质深度净化的目的；微藻在生长过程中，通过光合作用，可以固定大气中的二氧化碳，从而达到降低碳排放的目的；选取藻泥为底物，或在浒苔爆发期，以粉碎的浒苔等生物质为底物，将厌氧发酵技术引入藻体生物质处理过程，设计一体化连续流反应器，能够对底物进行二次处理，最大程度的利用底物，提高产氢效率；实现循环回收的完整运行，同时系统运行的大部分能量来自太阳能和热泵节能系统，减少了电能消耗，水循环采用闭式循环方式，节约水资源。
【项目成熟情况】现正申请海洋可再生能源专项资金支持。
【应用范围】发酵法生物制氢工业化领域。
10.船舶能耗分布及能效评价技术
【项目概述】以提高船舶能量利用效率、应对2012年即将执行的新船能效设计指数(EEDI)为目标，开展船舶总体能耗分布及能效评价技术研究，突破评价指标体系中影响因素确立、因素权重的确立等关键技术，构建船舶能效评价体系及平台，形成船舶设计阶段能效评价的能力，缩短我国船舶行业同发达国家的差距，推动我国船舶行业的可持续发展。
主要研究内容：
（1）船舶能量消耗分布研究；
（2）船舶系统及设备节能潜力研究；
（3）船舶能源利用效率评价体系研究；
（4）船舶能源利用效率评价平台开发。
主要技术性能指标：
（1）建立三大主力船型能耗分布仿真模型，经实船试航数据验证主要性能参数计算误差≤10%，其它性能参数趋势合理；
（2）建立三大主力船型有用能计算模型，经实船试航数据验证主要性能参数计算误差≤10%，其它性能参数趋势合理；
（3）初步开发船舶能源利用效率评价平台。实现船舶能耗分布计算、节能潜力及典型节能技术应用可行性分析、能效综合评价及船舶设计方案评估等功能，经设计单位使用及实船试航数据验证切实可行。
【项目成熟情况】目前项目处于前期研发阶段，已经具备了能耗分布数学模型，正在开发船舶能源利用效率评价平台。
【应用范围】船舶行业。
二、联系方式
如您对以上成果有进一步合作交流意向，请与我们工作人员联系对接。
房经理 0531-86196383
亓经理 0531-86196382