1、第一代潮流能转换器

（1）技术描述：第一代潮流能转换器具备两个特征，即：底部固定；采用水平轴的潮流能涡轮机或管道涡轮机。该技术代表了迄今为止开发的最先进海洋能技术。

（2）技术进展：目前该技术的技术成熟度（TRL）达到了7～8级，欧洲总装机容量约为12兆瓦，开发速度中等，经10多年研发后技术已经成熟，进入预商用阶段。第一代潮流能技术的额定功率范围为1～2 兆瓦，可能增长至2～2.5兆瓦。功率为100～250千瓦的小型设备已投入使用并可能实现升级。

（3）技术挑战：要加速第一代潮流能技术商业化需解决4个方面的问题，包括减轻组件重量，简化站台系统，简化机械和电气连接，易于安装、调试和维护。

2、潮流能涡轮机创新转子技术

（1）技术描述：潮流能涡轮机创新转子技术包括：可变桨距偏航涡轮机，能够改变迎角以控制吸收和发电量；反向旋转涡轮机，通过在两个方向上设计具有高效率的转子来解决潮流的周期性反向；湿式涡轮机，在海水浸没条件下运行；直接驱动动力输出（PTO）系统，减少能量转换的损失。

（2）技术进展：可变桨距和反向旋转涡轮机TRL达到了6～7级，湿式涡轮机和直接驱动PTO达到了5～6级。涡轮机额定功率在100千瓦～2兆瓦范围，开发速度中等偏慢。

（3）技术挑战：需解决转子相互作用相关水动力问题；需进行可靠性和试运行验证；可变桨距反向旋转涡轮机复杂度较高，控制技术不成熟；需确保密封件、轴承能达到船用螺旋桨的寿命（5年）。此外还面临与第一代潮流能涡轮机相同的挑战，如：现有材料将叶片尺寸限制在25米以内；对转子与波浪力相互作用的认识不足；浸没部件和精密部件维护要求较高。

3、漂浮式潮流能概念

（1）技术描述：漂浮式潮流能装置被称为第二代潮流能技术，在浮在水面或水中的平台上安装潮流能涡轮机。目前研究的设施功率范围从100千瓦到2兆瓦，将转换器组件（PTO、变频器）配置在浮动平台中便于维护。

（2）技术进展：一些漂浮式潮流能平台已经发展较为成熟，Scotrenewables公司开发的SR1-2000设备已经向电网输送超过2吉瓦时的电量。Sustainable Energy Marine公司开发的Plat-O和The Plat-I设备于2017年底部署在苏格兰，其TRL为5～8级，还需进一步对其半潜式结构进行研究，预计最大额定功率在2～2.5兆瓦。技术开发速度为中等/快速，尤其是使用先进涡轮机的情况。

（3）技术挑战：海面环境较为极端和不可预测，浮动平台增加了设计难度和涡轮机负荷；浮动结构要求抵消倾覆力矩，降低了转换器效率；为了保证浮力，浮动结构尺寸过大，对固定锚负荷要求很高；要求更大/更重的系泊系统以克服增加组件的推力和升沉负荷；可能影响环境，且存在碰撞风险。

4、第三代潮流能转换器

（1）技术描述：该类技术受到鱼类游泳的启发，通过翼、帆或风筝的摆动/拍打发电，有望在降低成本以及大规模阵列发电效率提升上实现突破，并可部署在潮流能资源较少的区域。

（2）技术进展：一些概念的TRL已经达到5～7级，还有些则为3～4级，开发速度为中等/快，受到材料/辅助技术的影响。

（3）技术挑战：技术研发过程中对建模和物理测试的运用；潮流的波动性和压力增加了流体动力学研究和系泊系统设计难度，可能使发电效率高度波动；塑料/沉积物对原动机的冲击/点蚀造成的影响；风筝或帆的控制系统难度较大；设备维护难度大；需要系泊系统和动态电缆来应对疲劳和可靠性等问题；水柱堵塞问题，在确定潮流位置时还需考虑各物种迁徙路线；性能评估以及湍流与装置相互作用研究存在困难。

5、第一代波浪能概念的新方法

（1）技术描述：为了克服第一代波浪能技术的局限性，对波浪能转换器（WEC）的结构和设计进行创新，提高功率转换效率，减少间歇性并降低成本，尤其是在多设备新兴技术方面。

（2）技术进展：该类技术的TRL在2～5级之间，进行了有限的全规模海上试验，开发速度中等偏慢，需优化单机组和多机组结构。

（3）技术挑战：缺乏合适控制策略和PTO组件，总体效率受到限制；需确定设计标准以改进系泊系统。

6、第二代波浪能转换器

（1）技术描述：利用材料的灵活性和水流轨道速度将波浪能转化为电能。

（2）技术进展：该技术处于很低的TRL（1～3级），尚未在真实环境中进行测试，尚未确定设备最大额定功率，如果没有材料限制且PTO性能符合预期，开发速度可达到中等。

（3）技术挑战：进一步优化材料；提升建模能力；可扩展性；集成更高TRL的PTO，并进行验证。

7、创新潮流能和波浪能动力输出技术

创新潮流能和波浪能PTO技术类型包括：机械式、直接驱动式、介电弹性体、液压系统、气动式、水轮机、惯性系统。

8、控制系统

（1）技术描述：控制系统需定期监测设备受力，需改进当前预测短期波的方式，目前已经开发了许多类控制策略，包括：锁定控制，用于相位控制，需快速响应PTO；被动控制，根据海况调整阻尼；反应控制，控制系统动态调整弹簧刚度、惯性和阻尼等常数。

（2）技术进展：真实海洋测试的装置TRL在2～7级范围变化。

（3）技术挑战：复杂程度过高；体验真实海洋环境以确定控制策略；验证海洋环境运行；提高应对高度可逆负载的能力。波浪能控制系统的技术挑战包括：开发测试平台；运行模拟以确定最佳WEC/PTO控制策略；提高WEC/PTO/系泊模型预测准确性；解决用于无功功率控制的弹簧尺寸大、成本高问题。

9、系泊和站台系统

（1）技术描述：石油和天然气、海上浮动式风电、潮流能和波浪能的系泊要求存在显著差异，海洋能转换装置需要对波浪动力做出强烈响应，松弛和绷紧式都可能缩短使用寿命或导致系泊失效。目前已提出的解决方案包括：采用定制橡胶或弹簧作为系泊线以提供特殊刚度，减轻或避免碰撞；采用可承受压缩载荷的系泊腿；通过浮力组件保持线路松弛；失去张力时用绞盘系统拉紧；更准确的仿真工具以预估短期负载。

（2）技术进展：系泊系统在海洋能发电中的应用成熟度不高，TRL在2～7级，其规模可扩展至多兆瓦，开发速度很快。

（3）技术挑战：设计/运营负荷比过高；缺乏海洋能发电设备系泊设计标准；传统石油和天然气系泊技术转移程度有限；系统连接处容易发生故障；必须具备高度顺应性；开发可靠的张紧和快速解脱/连接系统以应对暴风雨等极端天气；开发适用于近海海床的锚固系统，降低安装成本。