海洋能源獲取、傳輸與管理綜述

楊燦軍，陳燕虎

（浙江大學(xué) 流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310027）

海洋能源獲取、傳輸與管理綜述

楊燦軍，陳燕虎

（浙江大學(xué) 流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310027）

海洋能源獲取、傳輸與管理是實(shí)現(xiàn)海洋透明化的關(guān)鍵技術(shù)。以能源獲取的方式進(jìn)行分類調(diào)研，分析探討國(guó)內(nèi)外海洋能源的獲取、傳輸與能源管理方法，以及各個(gè)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)能源獲取、傳輸與管理進(jìn)行核心技術(shù)分解，對(duì)比我國(guó)研究現(xiàn)狀得出各個(gè)技術(shù)與國(guó)外現(xiàn)有差距，預(yù)測(cè)我國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

水下能源獲?。缓５子^測(cè)網(wǎng)；可再生能源；技術(shù)預(yù)測(cè)

海洋占據(jù)了2/3的地球表面，在全球氣候變遷、生態(tài)循環(huán)、物種繁衍、人類進(jìn)化等各個(gè)方面均有舉足輕重的作用。然而，極端的環(huán)境使得人類難以深入了解海洋。時(shí)至科技迅速發(fā)展的今天，對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，大部分海洋仍然是漆黑一片、危險(xiǎn)暗藏。為了深入了解海洋，探索生物起源，維持生態(tài)良性發(fā)展，預(yù)測(cè)自然災(zāi)害等對(duì)人類生存與發(fā)展具有重要意義的科學(xué)問(wèn)題，“透明”海洋成為了近年來(lái)海洋研究的主題[1-3]。要實(shí)現(xiàn)“透明”海洋，必然要采用大量的水下用電傳感設(shè)備，水下電能持續(xù)供給成為關(guān)鍵因素，因此，水下能源獲取、傳輸與管理是實(shí)現(xiàn)海洋透明化的關(guān)鍵之一。隨著能源獲取、傳輸與管理這一水下通用技術(shù)的發(fā)展和完善，海洋技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒂瓉?lái)一個(gè)空前發(fā)展和進(jìn)步的階段。

1 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，海洋科學(xué)技術(shù)得到大幅度發(fā)展，水下用電設(shè)備日益增多，對(duì)能源的需求益發(fā)強(qiáng)烈。水下能源的獲取、傳輸與管理技術(shù)成為海洋工程技術(shù)的研究熱點(diǎn)。當(dāng)前研究工作主要集中在能源獲取方式、電能的傳輸與變換控制、電能管理與控制等方面。世界發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資，迄今為止涌現(xiàn)了多種水下能源獲取、傳輸與管理技術(shù)。部分技術(shù)仍處于概念階段，部分技術(shù)則進(jìn)入了研發(fā)和試驗(yàn)階段，而少量技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了成熟期并在海洋科學(xué)研究、海洋資源勘探、水下作業(yè)等領(lǐng)域獲得了一定程度的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用。

水下能源獲取、傳輸與管理的應(yīng)用方式有多種，通常以能源的獲取途徑分類，主要分為纜系岸站供電式、有限燃料供電式、可再生能源供電式三大類。

1.1 纜系岸站供電式

利用海纜將電能傳輸?shù)胶５撞⒁詷?shù)狀、環(huán)狀、放射狀、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)向水下大量設(shè)備提供連續(xù)電能的方式在美國(guó)、加拿大、日本等國(guó)已經(jīng)成功應(yīng)用，并在科學(xué)研究、減災(zāi)防災(zāi)、國(guó)防安全等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。根據(jù)采用的供電方式的不同可分為交流供電方式、恒流供電方式和直流恒壓供電方式。

首先，交流供電方式采用了與陸地常規(guī)電網(wǎng)類似的遠(yuǎn)距離電能傳輸技術(shù)，利用高壓交流供電技術(shù)將電能傳輸?shù)剿缕脚_(tái)，在水下平臺(tái)進(jìn)行交流-交流、交流-直流等系列的電壓變換和分配，并為各種水下接駁設(shè)備提供適合的電能。該技術(shù)出現(xiàn)在早期，如美國(guó)1996年建成的LEO-15[4]，2001年建立的MVCO[5]，2006年建成的巴拿馬西南海岸的Canales de Tierra海底熱帶觀測(cè)，意大利建設(shè)的NEMOⅠ期，以及歐美多家石油巨頭公司的水下石油平臺(tái)等。將交流供電組網(wǎng)的方式沿用于陸地電網(wǎng)技術(shù)，因交流輸電在陸地上獲得了大量的應(yīng)用，技術(shù)成熟，傳輸?shù)墓β室草^大，不同等級(jí)的電壓變換無(wú)需復(fù)雜的器件，同時(shí)高壓交流電的通斷控制容易實(shí)現(xiàn)，因此，交流供電組網(wǎng)在海底觀測(cè)網(wǎng)發(fā)展的初期獲得了較多應(yīng)用。然而，交流輸電方式具無(wú)功功率特性、變電設(shè)備體積龐大、輸電纜成本高等特點(diǎn)，往往只用于近岸工程，很難實(shí)現(xiàn)延伸到深海遠(yuǎn)海的大范圍組網(wǎng)。

其次，直流恒流方式采用了水下通信行業(yè)所采用的恒流技術(shù)，利用恒流方式將電能傳輸?shù)剿缕脚_(tái)，在水下平臺(tái)通過(guò)恒流-恒流、恒流-恒壓等系列的電能變換和分配，為各種水下接駁設(shè)備提供適合的電能。如美國(guó)1997年建立的Hawaii UnderseaGeo-Observatory (HUGO)[6]，1998年建立的 Hawaii-2 Observatory(H2O)[7]，2011年建立的 Aloha Cable Observatory(ACO)[8]。相比于美國(guó)，日本在該領(lǐng)域起步更早，早在1978年，日本第一套基于恒流供電的海底纜系觀測(cè)系統(tǒng)建成并用于地震監(jiān)測(cè)，此后，日本在本州島周圍尤其是其東面相繼建成了多個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)，目前正在使用的就有約10個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)，如1999年建立的Versatile Eco-monitoring Network by Undersea-Cable System(VENUS)、Geo-TOC、2011年建立的DONET觀測(cè)網(wǎng)等[9]。此外，我國(guó)臺(tái)灣于2012年建立了用于地震監(jiān)測(cè)的MACAO,也采用了恒流供電方式?；谥绷骱懔鬏旊娔Ｊ降暮５子^測(cè)系統(tǒng)因其恒流的特性，具有較高的魯棒性。當(dāng)然，該方式同樣具有較為明顯缺點(diǎn)，如輸電效率低下，輸電功率不高，擴(kuò)展困難等。因此，恒流模式的水下供電網(wǎng)主要應(yīng)用在海底地質(zhì)災(zāi)害頻繁的區(qū)域，而不適合用于面向常規(guī)科學(xué)觀測(cè)任務(wù)的綜合性海底觀測(cè)網(wǎng)。

相比之下，直流恒壓方式采用了直流供電的方式將電能傳輸?shù)剿拢⒃谒缕脚_(tái)中進(jìn)行直流-直流的電能變換和分配，為各種水下接駁設(shè)備提供適合的電能。如2006年建成的Victoria Experimental Network Under the Sea(VENUS)[10]、2007年建立的 Kilo Nalu 觀測(cè)系統(tǒng)[11]、MARS[3]、2009年建成的NEPTUNE[12-13]、以及正在建立的RSN，歐洲多國(guó)聯(lián)合建立的ESONET，ESONIM，EMSO等系列工程[14-15]。直流恒壓輸電方式雖然具有短路故障的致命缺點(diǎn)，但相對(duì)于其他輸電方式，具有輸電功率大、效率高、擴(kuò)展性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前比較主流的水下纜系電能傳輸方式[16]。

1.2 自容燃料式供電

除了采用海纜為水下設(shè)備進(jìn)行電能供給以外，在海洋科學(xué)研究上也出現(xiàn)了多種不使用海纜進(jìn)行電能傳輸，而是通過(guò)自容式攜帶能量的方式，如通過(guò)自帶存儲(chǔ)式電池進(jìn)行能量供給，或者通過(guò)攜帶燃料現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電進(jìn)行能量供給等。存儲(chǔ)式電池的方式獲得了最廣泛的應(yīng)用，目前大部分水下尤其是深海用電設(shè)備均采用了電池供電的方式[17]。但對(duì)于大型的水下平臺(tái)，電能需求量往往較大，而電池容量有限，使用大大受到體積和重量限制。使用電池進(jìn)行供電的例子如在9°N東太平洋隆起地區(qū)（the East Pacific Rise，EPR）的熱液口觀測(cè)系統(tǒng)，意大利的GEOSTAR等。另外一種電池為燃料電池，主要通過(guò)氧或其他氧化劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。最常見(jiàn)的燃料為氫，一些碳?xì)浠衔?，例如天然氣、醇和甲烷等有時(shí)亦會(huì)作燃料使用。燃料電池有別于原電池，因?yàn)樾枰€(wěn)定的氧和燃料來(lái)源，以確保其運(yùn)作供電。此種方式在陸地或者太空獲得應(yīng)用，但水下環(huán)境尚未多見(jiàn)。最近有通過(guò)攜帶燃料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電供給的方式在某些近岸海域或者淺海海域獲得應(yīng)用，即在浮標(biāo)上安裝發(fā)電機(jī)，將電能輸送給水下的儀器設(shè)備，只需定期補(bǔ)充燃料即可維持較長(zhǎng)時(shí)間的電能供給。但此種方法受限于水面環(huán)境，只能短期應(yīng)用。

1.3 可再生能源供電

大部分水下設(shè)備均采用電池供電的方式維持一定時(shí)間段的連續(xù)電能供給，但此類設(shè)備由于功率小，僅僅能夠維持單一功能的水下任務(wù)，尚未具備可提供持續(xù)的大功率供電能力的特征。隨著可再生能源技術(shù)的發(fā)展和完善，海上可再生能源在未來(lái)可作為水下平臺(tái)的電能供給來(lái)源?？稍偕茉词焦╇娍梢愿鶕?jù)可再生能源的種類進(jìn)一步細(xì)化為潮（海）流能、波浪能、太陽(yáng)能、溫差能等。

首先，潮（海）流發(fā)電具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，是潮汐能利用的一種新形式，也是近年來(lái)國(guó)際上可再生能源研究的熱點(diǎn)之一。國(guó)際上利用海流進(jìn)行發(fā)電的研究已有多年，從早期美國(guó)的潮（海）流發(fā)電裝置“Coriolis”系統(tǒng)（1976年）到如今多家企業(yè)量產(chǎn)兆瓦級(jí)別的海流能發(fā)電機(jī)組。海流能利用獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。近年來(lái)，利用海流能建立水下平臺(tái)的方案獲得了青睞，通過(guò)搭建海流能發(fā)電機(jī)組，并直接為接駁的水下設(shè)備供電，可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的水下供電平臺(tái)，如加拿大的SEAformatics[18]，可提供數(shù)瓦至數(shù)十瓦的連續(xù)電能供給。

其次，波浪能以機(jī)械能形式出現(xiàn)，是品位最高的海洋能，其能流密度最大，分布最為廣泛。波浪能研究獲得了較為廣泛的研究和應(yīng)用，具有較強(qiáng)的理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。而利用波浪能的水下平臺(tái)也獲得了初步的發(fā)展和應(yīng)用。通過(guò)在移動(dòng)載體或者浮標(biāo)上裝載波浪能發(fā)電裝置，實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換，并為接駁的設(shè)備供電[19]。如Waveglider，采用波浪能與太陽(yáng)能混合驅(qū)動(dòng)的方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)海洋的長(zhǎng)期觀測(cè)[20]。美國(guó)海軍的水下觀測(cè)系統(tǒng)AN/SSQ-101計(jì)劃利用波浪能發(fā)電機(jī)來(lái)取代電池對(duì)它進(jìn)行持續(xù)供電，大大提高了監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用時(shí)間。利用波浪能發(fā)電并應(yīng)用在水下平臺(tái)已經(jīng)成為水下可再生能源利用的研究熱點(diǎn)。

第三，太陽(yáng)能是地球上最常見(jiàn)的可再生能源之一，是一種能量巨大、無(wú)污染、使用安全的能源，通過(guò)半導(dǎo)體物質(zhì)將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化為電能，從而可為水下設(shè)備直接供電。在海洋環(huán)境，海面具有無(wú)遮擋、日照強(qiáng)烈的特點(diǎn)，太陽(yáng)能儲(chǔ)量充足，是太陽(yáng)能獲取較為理想的地帶。國(guó)際上已有多種海面太陽(yáng)能利用的先例，同時(shí)，太陽(yáng)能獲取技術(shù)在陸地系統(tǒng)獲得了大量的應(yīng)用，技術(shù)較為成熟，通過(guò)轉(zhuǎn)化可以應(yīng)用到海上。

第四，海洋不同深度具有較大的溫差，不同溫度層蘊(yùn)含著巨大的溫差能，通過(guò)提取該溫差能，可獲得極為可觀的電能[21-22]。早在19世紀(jì)就已經(jīng)有人考慮利用海水的溫差發(fā)電，目前，美國(guó)、印度、日本等國(guó)都建有海洋溫差發(fā)電站。然而，溫差能利用困難，工程龐大，海洋溫差發(fā)電站容易被臺(tái)風(fēng)和暴雨摧毀。此外，在水下熱液口附近，同樣具有溫差，較大的溫度梯度為溫差能利用提供了較好的條件，可通過(guò)溫差發(fā)電的方式在深海環(huán)境獲取電能。目前美國(guó)海軍正在資助兩家公司進(jìn)行深海熱液發(fā)電的研究，美國(guó)海洋應(yīng)用物理公司MAPC計(jì)劃采用熱電發(fā)電技術(shù)從熱液口獲取幾百瓦至幾千瓦的電能，可直接為水下傳感器、無(wú)人潛器和其他水下自治設(shè)備供電。美國(guó)另一家公司Creare則采用基于朗肯循環(huán)的渦輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，目前兩種深海熱液發(fā)電方案都還處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。

我國(guó)海洋技術(shù)起步較晚，作為最通用技術(shù)之一的海洋能源獲取傳輸與管理技術(shù)基礎(chǔ)較為薄弱，尚未形成完善的產(chǎn)學(xué)研模式。目前為止，在能源獲取上，通過(guò)海纜為水下設(shè)備提供電能的方式剛剛通過(guò)了初步檢驗(yàn)，開(kāi)始進(jìn)入長(zhǎng)期試驗(yàn)階段，仍需可靠性等方面的驗(yàn)證和研究[23-27]；在可再生能源利用上，海流能、波浪能、溫差能等各種形式的海洋能源利用技術(shù)得到了空前的發(fā)展，部分技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化和通用化階段，并在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)具有一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[28-33]。在能源傳輸與轉(zhuǎn)換上，直流恒壓的10 kV/10 kW等級(jí)的電能傳輸變換技術(shù)通過(guò)了淺海驗(yàn)證，取得了技術(shù)上的突破[34-35]，但技術(shù)應(yīng)用尚未成熟，而在恒流和交流恒壓的電能傳輸與變換技術(shù)上，國(guó)內(nèi)基本上還是空白狀態(tài)。在能源管理與控制上，小功率等級(jí)的技術(shù)在海洋監(jiān)測(cè)上獲得了大量的應(yīng)用，但大功率等級(jí)的相應(yīng)技術(shù)仍然處于研發(fā)階段，水下能源的故障診斷與隔離技術(shù)取得了一定程度上的突破。上述工作為我國(guó)海洋監(jiān)測(cè)事業(yè)的快速發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)，但仍需努力實(shí)現(xiàn)全面進(jìn)步。

2 技術(shù)類別與差距分析

水下能源獲取、傳輸與管理涉及多項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容，可細(xì)分為17項(xiàng)核心技術(shù)，如表1所示。

表1 “能源獲取傳輸與管理開(kāi)發(fā)技術(shù)”方向核心關(guān)鍵技術(shù)

能源獲取、傳輸與管理研究開(kāi)發(fā)技術(shù)方向圍繞海洋能源獲取技術(shù)、水下電能傳輸技術(shù)和水下電能管理技術(shù)遴選了17項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)。由于我國(guó)在該領(lǐng)域的研究起步較晚，技術(shù)上總體落后于領(lǐng)先國(guó)家10～15 a，僅有部分技術(shù)經(jīng)過(guò)最近的“五年計(jì)劃”的努力才得以縮小差距。比如，在水下潮流能研究與應(yīng)用方面，美國(guó)在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)開(kāi)展了大規(guī)模的研究并取得了顯著的成果，目前領(lǐng)先國(guó)家已有多種產(chǎn)業(yè)化成果，而我國(guó)仍然處于研發(fā)階段，距離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍然有距離，總體落后十?dāng)?shù)年；在水下高壓直流電能變換控制及應(yīng)用技術(shù)方面，領(lǐng)先國(guó)家在21世紀(jì)初就已經(jīng)開(kāi)展了研究應(yīng)用，并在2007年開(kāi)始在海底觀測(cè)網(wǎng)上應(yīng)用，而我國(guó)在2006年開(kāi)始相關(guān)研究，目前相應(yīng)成果剛剛?cè)〉昧嗽囼?yàn)性成果，預(yù)計(jì)2015年獲得海上應(yīng)用，總體落后不到10 a時(shí)間。

3 我國(guó)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

能源獲取、傳輸與管理技術(shù)在未來(lái)海洋技術(shù)中將占據(jù)重要地位。在國(guó)際上，纜系結(jié)構(gòu)的能源獲取方式及相應(yīng)的傳輸和管理技術(shù)將成為近海海域能源供給的常規(guī)技術(shù)，新能源及可再生能源將占據(jù)較大的比重，并成為深遠(yuǎn)海海域的主要能源供給方式。各種能源獲取、傳輸、管理技術(shù)將廣泛應(yīng)用在水下定點(diǎn)平臺(tái)、水下移動(dòng)平臺(tái)等水下裝備上。在國(guó)內(nèi)，預(yù)計(jì)在未來(lái)5～10 a，能源獲取技術(shù)得到進(jìn)一步完善并形成產(chǎn)業(yè)，能源傳輸與變換將通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并走向產(chǎn)業(yè)化，電能管理技術(shù)逐步完善，形成標(biāo)準(zhǔn)體系，縮小與領(lǐng)先國(guó)家間的差距；預(yù)計(jì)在未來(lái)10～20 a，能源獲取、傳輸與管理技術(shù)全面趨于完善，基本實(shí)現(xiàn)通用化和產(chǎn)業(yè)化，總體水平與領(lǐng)先國(guó)家基本一致。

[1]Favali P,Beranzoli L.Seafloor ObservatoryScience∶AReview[J].Annals ofGeophysics,2006,49∶515-567.

[2]陳鷹,楊燦軍,陶春輝，等.海底觀測(cè)系統(tǒng)[M].北京∶海洋出版社,2006.

[3]Chave AD,Waterworth G,Maffei AR,et al.Cabled Ocean ObservatorySystems[J].Mar Technol Soc J,2004,38(2)∶30-43.

[4]Vonalt C,Deluca MP,Glenn SM,et al.Haidvogel D.B.LEO-15∶Monitoring&ManagingCoastal Resources[J].Sea Technol,1997,38(8)∶10-16.

[5]Austin T C,Edson J B,Mcgillis W R,et al.A Network-Based Telemetry Architecture Developed for the Martha’s Vineyard Coastal Observatory[J].IEEE J Oceanic Eng,2002,27(2)∶228-234.

[6]Duennebier F K,Harris D W,Jolly J,et al.HUGO∶The Hawaii Undersea Geo-Observatory[J].IEEE J Oceanic Eng,2002,27(3)∶218-227.

[7]Petitt R A,Harris DW,WoodingB,et al.The Hawaii-2 Observatory[J]IEEE J Oceanic Eng,2002,27(2)∶245-253.

[8]Howe BH,Lukas R,Duennebier F,et al.ALOHACabled ObservatoryInstallation[C]//ProceedingofOCEANS2011,2011∶1-11.

[9]Kawaguchi K,Kaneda Y,Araki E.The DONET∶AReal-Time Seafloor Research Infrastructure for the Precise Earthquake and Tsunami Monitoring[C]//∶OCEANS2008-MTS/IEEE Kobe Techno-Ocean,2008.

[10]DeweyR,Tunnicliffe V.VENUS∶Future Science on a Coastal Mid-Depth Observatory[C]//∶3rd International Workshop on Scientific Use ofSubmarine Cables and Related Technology,2003.

[11]Pawlak G,Carlo E DE,Fram J,et al.Development,Deployment,and Operation of Kilo Nalu Nearshore Cabled Observatory [C]//Proceedings ofOceans2009 Europe,2009.

[12]Delaney J R,Heath G R,Howe B M,et al.NEPTUNE∶Real-Time,Long-Term Ocean and Earth Sciences at the Scale of a Tectonic Plate[J].Oceanogr,2000,13(2)∶71-79.

[13]Taylor S M.Transformative Ocean Science through the VENUS and NEPTUNE Canada Ocean Observing Systems[J].Nuc Instr Meth Phys Res A,2009,602∶63-67.

[14]Favali P,Andberanzoli L.EMSO∶European MultidisciplinarySeafloor Observatory[J].Nucl InstrumMeth A,2009,602(1)∶21-27.

[15]Person R,Beranzoli L.Andberndt C.ESONET-An European Sea ObservatoryInitiative[C]//Proceedings ofMTS/IEEE Kobe Techno-Ocean,2008.

[16]Howe B M,KirkhamH,Vorpérian V.Power SystemConsiderations for Undersea Observatories[J].IEEE J Oceanic Eng,2002,27(2)∶267-275.

[17]Hyakudome T,et al.Development of Advanced Lithium-Ion Battery for Underwater Vehicle[C]//Underwater Technology(UT),2011 IEEE Symposiumon and 2011 Workshop on Scientific Use ofSubmarine Cables and Related Technologies(SSC).IEEE,2011.

[18]Cook,Andrew,Vlastimil Masek.The SEAformatics Project∶Empowering the Seafloor[C]//OCEANS 2009,MTS/IEEE Biloxi-Marine Technologyfor Our Future∶Global and Local Challenges.IEEE,2009.

[19]Turner MW,Cleland J G,Baker J.Seawater Activated Power System(SWAPS)∶Energy for Deep Water Detection,Ocean Platforms,Buoys,Surface Craft and Submersibles[C]//OCEANS2011.IEEE,2011.

[20]Manley,Justin,Scott Willcox.The Wave Glider∶A Persistent Platform for Ocean Science[C]//OCEANS 2010 IEEE-Sydney.IEEE,2010.

[21]Lavi,Abrahim.Ocean Thermal EnergyConversion∶AGeneral Introduction[J].Energy,1980,5(6)∶469-480.

[22]Pelc,Robin,et al.Renewable Energyfromthe Ocean[J].Marine Policy,2002,26(6)∶471-479.

[23]許惠平,張德偉,徐昌偉.東海海底觀測(cè)小衢山試驗(yàn)站[J].科學(xué)通報(bào),2011,56(22)∶1839-1845.

[24]盧漢良,李德駿,楊燦軍,等.深海海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)水下接駁盒原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào) (工學(xué)版),2010,44(1)∶8-13.

[25]Chen Yanhu,Yang Canjun,Li Dejun,et al.Study of a DC Power System for a Multi-Node Cabled Ocean Observatories System[J].Journal ofZhejiangUniversitySCIENCE C,2012,13(8)∶613-623.

[26]Chen Yanhu,YangCanjun,Li Dejun,et al.Studyon 10 kVDCPowered Junction Boxfor Cabled Ocean ObservatorySystem[J].China Ocean Engineering,2013,27(2)∶265-275.

[27]Chen Yanhu,Yang Canjun,Li Dejun,et al.Design and Application of A Junction Box for Cabled Ocean Observatories[J].Marine TechnologySocietyJournal,2012,46(3)∶50-63.

[28]王樹(shù)新，王延輝，張大濤，等.溫差能驅(qū)動(dòng)的水下滑翔器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J].海洋技術(shù),2006,25(1)∶1-5.

[29] 馬素卿，陳亞昕.水下推進(jìn)用高能電池[J].船電技術(shù)，1999，19（1）∶13-23.

[30]林勇剛，等.水下風(fēng)車海流能發(fā)電技術(shù)[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)∶工學(xué)版，2008，42（7）∶1242-1246.

[31]劉宏偉，等.海/潮流能發(fā)電裝置液壓型能量傳動(dòng)系統(tǒng)研究[C]//第五屆全國(guó)流體傳動(dòng)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2008.

[32]游亞戈，鄭永紅，馬玉久.中國(guó)的波浪能利用方法及技術(shù)進(jìn)展[C]//2003年中國(guó)工程院“可再生能源發(fā)展”工程科技論壇論文集，2003.

[33]宋保維，丁文俊，毛昭勇.基于波浪能的海洋浮標(biāo)發(fā)電系統(tǒng)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2012，44(12)∶139-143.

[34]陳燕虎，楊燦軍，李德駿，等.基于模塊堆疊的同步整流變換器[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2012,32(7)∶62-65.

[35]陳燕虎，楊燦軍，李德駿，等.海底觀測(cè)網(wǎng)接駁盒電源散熱機(jī)理研究.機(jī)械工程學(xué)報(bào),2013,49(2)∶121-127.

Review on the Power Acquisition,Transmission and Management of Marine Energies

YANG Can-jun,CHEN Yan-hu
State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control,Zhejiang University,Hangzhou 310027,Zhejiang Province,China

Power acquisition,transmission and management of marine energies are the key techniques for transparentizing the ocean.In this paper,the techniques of power acquisition,transmission and management around the world are analyzed and discussed through sorting the methods of power acquisition,with the pros and cons of each method studied.The core technology of each link is identified and resolved,and the gaps between domestic and oversea technologies are analyzed based on China's research status.Finally,this paper predicts the development trend in the sector of power acquisition,transmission and management in China.

underwater power acquisition;seafloor observation network;renewable energy;technological prediction

P743

A

1003-2029（2015）03-0111-05

2015-03-10

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）資助項(xiàng)目（2012AA09A402）

楊燦軍（1969-），工學(xué)博士，教授，主要研究方向?yàn)楹Ｑ髾C(jī)電裝備技術(shù)、智能穿戴式機(jī)器人技術(shù)。E-mail：ycj@zju.edu.cn