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海洋能概述_

发布时间:2020-10-11 点击:海洋能概述
  

  第六章 海洋能发电 海洋能简介 海洋能的类型 我国海洋能概况 我国海洋能的应用概况 潮汐发电简介 海洋能简介 地球表面积约为5.1X108km,其中陆地 表面积为1.49X108km,占29%;海洋面 积达3.61X1O8km,占71%。以海平面计, 全部陆地的平均海拔约为840m,而海洋 的平均深度却为380m,整个海水的容积 多达1.37X109km3。一望无际的汪洋大海, 不仅为人类提供航运、水产和丰富的矿 藏,而且还蕴藏着巨大的能量。 海洋能指依附在海水中的可再生能源, 海洋通过各种物理过程接收、储存和散 发能量,这些能量以潮汐、波浪、温度 差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋 之中。 潮汐与潮流能来源于月球、太阳引力, 其他海洋能均来源于太阳辐射,海洋面 积占地球总面积的71%,太阳到达地球 的能量,大部分落在海洋上空和海水中, 部分为各种形式的海洋能。 海水温差能是热能,低纬度的海面水温 较高,与深层冷水存在温度差,而储存 着温差热能,其能量与温差的大小和水 量成正比; 潮汐、潮流,海流、波浪能都是机械能, 潮汐能是地球旋转所产生的能量通过太 阳和月亮的引力作用而传递给海洋的, 并由长周期波储存的能量,潮汐的能量 与潮差大小和潮量成正比; 潮流、海流的能量与流速平方和通 流量成正比; 波浪能是一种在风的作用下产生的, 并以位能和动能的形式由短周期波 储存的机械能,波浪的能量与波高 的平方和波动水域面积成正比; 河口水域的海水盐度差能是化学能,入 海径流的淡水与海洋盐水间有盐度差, 若隔以半透膜,淡水向海水一侧渗透可 产生渗透压力,其能量与压力差和渗透 流量成正比。 因此各种能量涉及的物理过程开发技术 及开发利用程度等方面存在很大的差异。 全球海洋能的可再生量很大。根据联合 国教科文组织1981年出版物的估计数字, 五种海洋能理论上可再生的总量为766亿 千瓦。其中温差能为400亿千瓦,盐差能 为300亿千瓦,潮汐和波浪能各为30亿千 瓦,海流能为6亿千瓦。 但如上所述是难以实现把上述全部能量 取出,设想只能利用较强的海流、潮汐 和波浪;利用大降雨量地域的盐度差, 而温差利用则受热机卡诺效率的。 因此,估计技术上允许利用功率为64亿 千瓦,其中盐差能30亿千瓦,温差能20 亿千瓦,波浪能10亿千瓦,海流能3亿千 瓦,潮汐能1亿千瓦(估计数字)。 海洋能的强度较常规能源为低。海水温 差小,海面与500~1000米深层水之间 的较大温差仅为20℃左右;潮汐、波浪 水位差小,较大潮差仅7-10米,较大波 高仅3米;潮流、海流速度小,较大流速 仅4~7节。 即使这样,在可再生能源中,海洋能仍 具有可观的能流密度。 ? 如波浪能每米海岸线平均波功率在最丰富的 海域是50千瓦,一般的有5~6千瓦;后者相 当于太阳能流密度1千瓦/米2。 ? 如潮流能,最高流速为3米/秒的舟山群岛 潮流,在一个潮流周期的平均潮流功率达 4.5千瓦/米2。 海洋能作为自然能源是随时变化着的。 但海洋是个庞大的蓄能库,将太阳能以 及派生的风能等以热能、机械能等形式 蓄在海水里,不象在陆地和空中那样容 易散失。海水温差、盐度差和海流都是 较稳定的,24小时不间断,昼夜波动小, 只稍有季节性的变化。 潮汐、潮流则作恒定的周期性变化,对 大潮、小潮、涨潮、落潮、潮位、潮速、 方向都可以准确预测。海浪是海洋中最 不稳定的,有季节性、周期性,而且相 邻周期也是变化的。但海浪是风浪和涌 浪的总和,而涌浪源自辽阔海域持续时 日的风能,不象当地太阳和风那样容易 骤起骤止和受局部气象的影响。 海洋能的类型 海洋能的表现形式多种多样,通常包括: ? 潮汐能; ? 波浪能; ? 海洋温差能; ? 海洋盐差能; ? 海流能。 潮汐能 潮汐能是以位能形态出现的海洋能,是指海水 潮涨和潮落形成的水的势能。 海水涨落的潮汐现象是由地球和运动以及 它们之间的相互作用而引起的。在海洋中,月 球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。 由于地球的旋转,这种水位的上升以周期为 12h25min和振幅小于1m的深海波浪形式由东 向西。太阳引力的作用与此相似,但是作 用力小些,其周期为12h。 当太阳、月球和地球在一条直线上时,就产生 大潮;当它们成直角时,就产生小潮。除了半 日周期潮和月周期潮的变化外,地球和月球的 旋转运动还产生许多其他的周期性循环,其周 期可以从几天到数年。同时地表的海水又受到 地球运动离心力的作用,月球引力和离心力的 合力正是引起海水涨落的引潮力。除月球、太 阳外,其他对地球同样会产生引潮力。虽 然太阳的质量比月球大得多,但太阳离地球的 距离也比月球与地球之间的距离大得多,所以 其引潮力还不到月球引潮力的一半。 其他或因远离地球,或因质量太小 所产生的引潮力微不足道。如果用万有 引力计算,月球所产生的最大引潮力可 使海水面升高0.563m,太阳引潮力的作 用为0.246m,但实际的潮差却比上述计 算值大得多。 ? 如我国杭州湾的最大潮差达8.93m,加 拿大芬地湾最大潮差更达19.6m。 这种实际与计算的差别目前尚无确切的 解释。一般认为当海洋潮汐波冲击 架和海岸线时,通过上升、收聚和共振 等运动,使潮差增大。潮汐能的能量与 潮量和潮差成正比。或者说,与潮差的 平方和水库的面积成正比。和水力发电 相比,潮汐能的能量密度很低,相当于 微水头发电的水平。世界上潮差的较大 值约为13~15m,但一般说来,平均潮 差在3m以上就有实际应用价值。 潮汐是因地而异的,不同的地区常有不 同的潮汐系统,它们都是从深海潮波获 取能量,但具有各自独特的特征。尽管 潮汐很复杂,但对任何地方的潮汐都可 以进行准确预报。海洋潮汐从地球的旋 转中获得能量,并在吸收能量过程中使 地球旋转减慢。 这种地球旋转的减慢在人的一生中是几乎觉察不 出来的,而且也并不会由于潮汐能的开发利用而 加快。这种能量通过浅海区和海岸区的,以 1.7TW的速率消散。只有出现大潮,能量集中时, 并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方,从潮 汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是 到处都有,但世界已选定了相当数量的适宜 开发潮汐能的站址。据最新的估算,有开发潜力 的潮汐能量每年约200TW·h。 全世界潮汐能的理论蕴藏量约为3X109kw。 我国海岸线km 的海岸线,漫长的海岸蕴藏着十分丰富的 潮汐能资源。我国潮汐能的理论蕴藏量达 1.1X108kw,其中浙江、福建两省蕴藏量最 大,约占全国的80.9%,但这都是理论估算 值,实际可利用的远小于上述数字。 波浪能 波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能 和势能。波浪的能量与波高的平方、波 浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。 波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一 种能源。波浪能是由风把能量传递给海 洋而产生的,它实质上是吸收了风能而 形成的。 能量传递速率和风速有关,也和风与水相互作 用的距离(即风区)有关。水团相对于海平面 发生位移时,使波浪具有势能,而水质点的运 动,则使波浪具有动能。贮存的能量通过摩擦 和湍动而消散,其消散速度的大小取决于波浪 特征和水深。深水海区大浪的能量消散速度很 慢,从而导致了波浪系统的复杂性,使它常常 伴有局地风和几天前在远处产生的风暴的影响。 波浪可以用波高、波长(相邻的两个波峰间的 距离)和波周期 (相邻的两个波峰间的时间) 等特征来描述。 波浪能的大小可以用海水起伏势能的变 化来进行估算,即 P=0.5TH2(P为单位 波前宽度上的波浪功率,单位kw/m;T 为波浪周期,单位s;H为波高,单位m, 实际上波浪功率的大小还与风速、风向、 连续吹风的时间、流速等诸多因素有 关。)。因此波浪能的能级一般以kw/m 表示,代表能量通过一条平行于波前的 1m长的线的速率。 南半球和北半球40°~60°纬度间的风力最强。 信风区(赤道两侧30°之内)的低速风也会产 生很有吸引力的波候,因为这里的低速风比较 有规律。在盛风区和长风区的沿海,波浪能的 密度一般都很高。 ? 如英国沿海、美国西部沿海和南部沿海等都 是风区,有着特别好的波候。 ? 我国的浙江、福建、广东和沿海为波能丰富的 地区。 虽然大洋中的波浪能是难以提取的,因此可 供利用的波浪能资源仅局限于靠近海岸线的 地方。但即使是这样,在条件比较好的沿海 区的波浪能资源贮量大概也超过2TW。 据估计全世界可开发利用的波浪能达2.5TW。 我国沿海有效波高约为2~3m、周期为9s的 波列,波浪功率可达17~39kw/m,渤海湾 更高达42kw/m。 温差能 温差能是指海洋表层海水和深层海水之间 水温之差的热能。海洋是地球上一个巨大 的太阳能集热和蓄热器。由太阳投射到地 球表面的太阳能大部分被海水吸收,使海 洋表层水温升高。赤道附近太阳直射多, 其海域的表层温度可达25~28℃,波斯湾 和红海由于被炎热的陆地包围,其海面水 温可达35℃。而在海洋深处50O~1000m 处海水温度却只有3~6℃。 这个垂直的温差就是一个可供利用的巨 大能源。在大部分热带和带海区, 表层水温和1000m深处的水温相差20℃ 以上,这是热能转换所需的最小温差。 据估计,如果利用这一温差发电,其功 率可达2TW。 世界上蕴藏海洋热能资源的海域面积达 6000万m2,发电能力可达几万亿瓦。由 于海洋热能资源丰富的海区都很遥远, 而且根据热动力学定律,海洋热能提取 技术的效率很低,因此可资利用的能源 量常小的。但是即使这样,海洋热 能的潜力仍相当可观。 另外,许多具有最大温度梯度的海区都位 于发展中国家的海域,可为这些国家就地 提供能源。而在中国,根据中国海洋水温 测量资料计算得到的中国海域的温差能约 为1.5X108kW,其中99%在南中国海。南 海的表层水温年均在26℃以上,深层水温 (800m深处)常年保持在5℃,温差为 21℃,属于温差能丰富区域。 盐差能 盐差能是以化学能形态出现的海洋能。 地球上的水分为两大类:淡水和咸水。 全世界水的总储量为1.4X109km3,其中 97.2%为分布在大洋和浅海中的咸水。 在陆地水中,2.15%为位于两极的冰盖 和高山的冰川中的储水,余下的0.65% 才是可供人类直接利用的淡水。海洋的 咸水中含有各种矿物和大量的食盐, 1km3的海水里即含有3600万t食盐。 在淡水与海水之间有着很大的渗透压力差 (相当于240m的水头)。 从理论上讲,如果这个压力差能利用起来, 从河流流入海中的每立方英尺的淡水可发 0.65kw·h的电。一条流量为1m3/s的河流 的发电输出功率可达2340kw。 从原理上来说,可通过让淡水流经一个 半渗透膜后再进入一个盐水水池的方法 来开发这种理论上的水头。 如果在这一过程中盐度不降低的话,产 生的渗透压力足可以将水池水面提高 240m,然后再把水池水泄放,让它流经 水轮机,从而提取能量。 从理论上来说,如果用很有效的装置来 提取世界上所有河流的这种能量,那么 可以获得约2.6TW的电力。 更引人注目的是盐矿藏的潜力。在海, 淡水与咸水间的渗透压力相当于5000m 的水头,而大洋海水只有240m的水头。 盐穹中的大量干盐拥有更密集的能量。 利用大海与陆地河界水域的盐度差所潜藏 的巨大能量一直是科学家的理想。在70 年代,开展了许多调查研究,以寻求提取 盐差能的方法。实际上开发利用盐度差能资源 的难度很大,引用的简单例子中的淡水是 会冲淡盐水的,因此,为了保持盐度梯度,还 需要不断地向水池中加入盐水。如果这个过程 连续不断地进行,水池的水面会高出海平面 240m。 对于这样的水头,就需要很大的功率来 泵取咸海水。 目前已研究出来的最好的盐差能实用开 发系统非常昂贵。这种系统利用反电解 工艺(事实上是盐电池)来从咸水中提 取能量。 还有一种技术可行的方法是根据淡水和 咸水具有不同蒸气压力的原理研究出来 的:使水蒸发并在盐水中冷凝,利用蒸 气气流使涡轮机转动。 这种过程会使涡轮机的工作状态类似于 开式海洋热能转换电站。这种方法所需 要的机械装置的成本也与开式海洋热能 转换电站几乎相等。 但是,这种方法在战略上不可取,因为 它消耗淡水,而海洋热能转换电站却生 产淡水。 盐差能的研究结果表明,其他形式的海 洋能比盐差能更值得研究开发。 据估计世界各河口区的盐差能达30TW, 可能利用的有2.6TW。 我国的盐差能估计为1.1X108kW,主要 集中在各大江河的出海处。同时,我国 青海省等地还有不少内陆盐湖可以利用。 海流能 海流能是另一种以动能形态出现的海洋 能。 所谓海流主要是指海底水道和海峡中较 为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规 律的海水流动。 其中一种是海水环流,是指大量的海水 从一个海域长距离地流向另一个海域。 这种海水环流通常由两种因素引起:首 先海面上常年吹着方向不变的风,如赤 道南侧常年吹着不变的东南风,而其北 侧则是不变的东北风。风吹动海水,使 水表面运动起来,而水的动性又将这种 运动传到海水深处。 随着深度增加,海水流动速度降低;有 时流动方向也会随着深度增加而逐渐改 变,甚至出现下层海水流动方向与表层 海水流动方向相反的情况。 在太平洋和大西洋的南北两半部以及印 度洋的南半部,占主导地位的风系造成 了一个广阔的,也是按反时钟方向旋转 的海水环流。在低纬度和中纬度海域, 风是形成海流的主要动力。 其次不同海域的海水其温度和含盐度常 常不同,它们会影响海水的密度。海水 温度越高,含盐量越低,海水密度就越 小。 这种两个邻近海域海水密度不同也会造 成海水环流。海水流动会产生巨大能量。 据估计全球海流能高达5TW。海流能的 能量与流速的平方和流量成正比。相对 波浪而言,海流能的变化要平稳且有规 律得多。潮流能随潮汐的涨落每天2次改 变大小和方向。一般来说,最大流速在 2m/s以上的水道,其海流能均有实际 开发的价值。 全世界海流能的理论估算值约为108kW 量级。利用中国沿海130个水道、航门的 各种观测及分析资料, 计算统计获得中 国沿海海流能的年平均功率理论值约为 1.4X107kW。 其中辽宁、山东、浙江、福建和沿 海的海流能较为丰富,不少水道的能量 密度为15~30kW/m2,具有良好的开 发值。 值得指出的是,中国的海流能属于世界 上功率密度最大的地区之一,特别是浙 江的舟山群岛的金塘、龟山和西候门水 道,平均功率密度在20kW/m2以上,开 发和条件很好。 我国海洋能概况 我国海岸线O多公里,有 大小岛屿696O多个, 海岛总面积6700 平方公里,有人居住的岛屿有43O多个, 总人口 45O多万人沿海和海岛既是外向 型经济的,又是海洋运输和开发海 洋的前哨,并且在巩固国防,祖国 权益上占有重要地位。 以来,随着沿海经济的发展, 海岛开发迫在眉睫,能源短缺严重地制 约着经济的发展和人民生活水平的提高。 外商和华侨因海岛能源缺乏,不愿投资; 驻岛部队用电困难,不利于国防建设; 特别是西沙、南沙等远离的岛屿, 依靠供应能源,因供应线过长,诸 多不便。 为了沿海与海岛经济持久快速发展 及人民生活水平不断提高,寻求解决能 源供应紧张的途径已刻不容缓。 我国海洋能开发已有近4O年的历史,迄 今已建成潮汐电站8座。 80年代以来,浙江、福建等地为建设若 干个大中型潮汐电站,进行了考察、勘 测和规化设计、可行性研究等大量的前 期准备工作。 我国的海洋发电技术已有较好的基础和 丰富的经验,小型潮汐发电技术基本成 熟,已具备开发中型潮汐电站的技术条 件。 但是现有潮汐电站整体规模和单位容量 还很小,单位千瓦造价高 于常规水电站, 水工建筑物的施工还比较落后,水轮发 电机组尚未定型标准化。 这些均是我国潮汐能开发中存在的问题。 其中,关键 问题是中型潮汐电站水轮发 电机组技术问题没有完全解决,电站造 价亟待降低。 我国波力发电技术研究始于70年代,80 年代以来获得较快 发展,航标灯浮用微 型潮汐发电装置已趋商品化,现已生产 数百台,在沿海海域航标和大型灯船上 推广应用。 与日本合作研制的后弯管型浮标发电装 置,已向国外出口,该技术属国际领先 水平。 在珠江口大万山岛上研建的岸边固定式 波力电站,第一台装机容量3千瓦的装置, 1990年已试发电成功。 “八五”科技攻关项目总装机容量20千 瓦的岸式波力试验电站和8千瓦摆式波力 试验电站,均已试建成功。 总之,我国波力发电虽起步较晚,但发 展很快。微型波力发电技术已经成熟, 小型岸式波力发电技术已进入世界先进 行列。 但我国波浪能开发的规模远小于挪威和 英国,小型波浪发电距实用化尚有一定 的距离。 潮流发电研究国际上开始于70年代中期, 主要有美国、日本和英国等进行潮流发 电试验研究,至今尚未见有关发电实体 装置的报导。 我国潮流发电研究始于70年代末,首先 在舟山海域进行了8千瓦潮流发电机组原 试验。 80年代一直进行立轴自调直叶水轮机潮 流发电装置试验研究,目前正在采用此 原理进行70千 瓦潮流试验电站的研究工 作,在舟山海域的站址已经选定。 我国已经开始研建实体电站,在国际上 居领先地位,但尚有一系列技术问题有 待解决。 我国海洋能的应用概况 1. 潮汐能发电技术进展及项目 潮汐发电是海洋能中技术最成熟和利用 规模最大的一种。全世界潮汐电站的总 装机容量为265兆瓦。中国为5.64兆瓦, 详见下表。 中国主要潮汐电站表 站名 江夏 白沙口 幸福洋 岳浦 海山 沙山 浏河 果子山 潮差(米) 5.1 2.4 4.5 3.6 4.9 5.1 2.1 2.5 容量(兆瓦) 3.2 0.64 1.28 0.15 0.15 0.04 0.15 0.04 投运时间 1980 1978 1989 1971 1975 1961 1976 1977 中国是世界上建造潮汐电站最多的国家, 在50年代至70年代先后建造了近50座潮 汐电站,但据50年代初的统计,只有8个 电站仍正常运行发电。 江厦电站是中国最大的潮汐电站,目前 已正常运行近20年。 江厦电站研建是国家“六五”重点科技 攻关项目,总投资为1130万人民币, 1974年开始研建,1980年首台500千瓦 机组开始发电,至1985年完成。电站共 安装500千瓦机组一台,600千瓦机组一 台和700千瓦机组3台,总容量3200千瓦。 电站为单库双作用式,水库面积为1.58 X 106平方米,设计年发电量为10. 7 X 106千瓦时。 1996年全年的净发电为5.02X106千瓦时, 约为设计值的一半。 其原因主要是机组运行的设计状态与实 际状态有差别。同时,机组的率、 运行控制方式等也都需要提高。 但江厦电站总体说是成功的,为中国潮 汐电站的建造提供了较全面的技术,同 时,也为潮汐电站的运行、管理和多种 经营等积累了丰富的经验。 潮汐发电的关键技术包括潮汐发电机组、 水工建筑、电站运行和海洋等。中 国60年代和70年代初建的潮汐电站技术 水平相对较低,但江厦电站属技术上较 成熟的电站。 “八五”期间,在原国家科委重点攻关 项目的支持下,还开展了相关技术设备 的研究开发,如全贯流机组的开发和灯 泡贯流机组的改进。总的说来潮汐发电 机组的技术已基本成熟。 2、波浪能利用的研究进展与 主要项目 中国是世界上主要的波能研究开发国家 之一。从80年代初开始主要对固定式和 漂浮式振荡水柱波能装置以及摆式波能 装置等进行研究。 1985年中科院广州能源研究所开发成功 利用对称翼透平的航标灯用波浪发电装 置。经过十多年的发展,已有60瓦至450 瓦的多种型号产品并多次改进,目前已 累计生产600多台在中国沿海使用,并出 口到日本等国家。 “七五”期间,由该所牵头,在珠海市大 万山岛研建了一座波浪电站并于1990年 试发电成功。电站装机容量3千瓦,对称 翼透平直径0.8米。 “八五”期间,在原国家科委的支持下, 由中科院广州能源研究所和国家海洋局 天津海洋技术所分别研建了20千瓦岸式 电站、5千瓦后弯管漂浮式波力发电装置 和8千瓦摆式波浪电站,均试发电成功。 “九五”期间,在科技部科技攻关计划支 持下,广州能源研究所正在广东汕尾市 遮浪研建100千瓦岸式振荡水柱电站,计 划2000年建成发电。同时,由天津国家 海洋局海洋技术所研建的100千瓦摆式波 力电站,已在1999年9月在青岛即墨大官 岛试运行成功。 3、海洋温差能利用技术的进 展与主要项目 1980年电力公司曾计划将第3和第4号 核电厂余热和海洋温差发电并用。经过3年 的调查研究,确定东岸及南部沿海具 有开发海洋热能的自然条件,并初步选择 花莲县的平溪口、石梯坪及台东县樟原等 三地做厂址,并与美国进行联合研究。 1985年中国科学院广州能源研究所开始 对温差利用中的一种“雾滴提升循环” 方法进行研究。这种方法的原理是利用 表层和深层海水之间的温差所产生的培 降来提高海水的位能。 据计算,温度从20℃降到7℃时,海水所 的热能可将海水提升到125米的高度, 然后再利用水轮机发电。该方法可以大 大减小系统的尺寸,并提高温差能量密 度。 1989年,该所在实验室实现了将雾滴提 升到21米的高度记录。同时,该所还对 开式循环过程进行了实验 室研究,建造 了两座容量分别为10瓦和60瓦的试验台。 4、海流能的研究进展 世界上从事海流能开发的主要有美国、 英国、、日本、意大利和中国等。 70年代末,舟山的何世钧先生曾进行过 海流能开发研究,建造了一个试验装置 并得 到了6.3千瓦的电力输出。 80年代初,工程大学开始研究一 种直叶片的新型海流透平,获得较高的 效率并于1984年完成60瓦模型的实验室 研究,之后开发出千瓦级装置在河流中 进行试验。 90年代以来,中国开始计划建造海流能 示范应用电站,在 “八五”、“九五’” 科技攻关中均对海流能进行连续支持。 目前,工程大学正在研建75千瓦 的潮流电站。意大利与中国合作在舟山 地区开展了联合海流能资源调查,计划 开发140千瓦的示范电站。 5、盐差能的研究进展 中国西安冶金建筑学院于1985年对水压 塔系统进行了试验研究。上水箱高出渗 透器约10米,用30公斤于盐可以工作8~ 14小时,发电功率为0.9~1.2瓦。 盐差能开发的技术关键是膜技术。除非 半渗透膜的渗透流量能在目前水平的基 础上再提高一个数量级,并且海水可以 不经预处理,否则,盐差能利用难以实 现商业化。 潮汐发电简介 潮汐发电的原理及型式 世界和我国潮汐发电情况简介 一、潮汐发电的原理及型式 潮汐发电与水力发电的原理相似,它是 利用潮水涨、落产生的水位差所具有的 势能来发电的,也就是把海水涨、落潮 的能量变为机械能,再把机械能转变为 电能(发电)的过程。 具体地说,潮汐发电就是在海湾或有潮 汐的河口建一拦水堤坝,将海湾或河口 与海洋隔开构成水库,再在坝内或坝房 安装水轮发电机组,然后利用潮汐涨落 时海水位的升降,使海水通过水轮机时 转动水轮发电机组发电。 潮 汐 发 电 原 理 潮汐发电可按能量形式的不同分为两种: ? 一种是利用潮汐的动能发电:利用涨 落潮水的流速直接冲击水轮机发电; ? 一种是利用潮汐的势能发电:在海湾 或河水修筑拦潮大坝,利用坝内外涨、 落潮时的水位差来发电。 按开发方式的不同分为四种: ? 由于潮水的流动与河水的流动不同, 它是不断变换方向的,因此就使得潮 汐发电出现了四种不同的型式。 ? (1)单库单向型,只能在落潮时发电; ? (2)单库双向型,在涨、落潮时都能 发电; ? (3)双库单向型,可以连续发电,但 经济上不合算; ? (4)发电结合抽水蓄能型。 单库单向型 这种电站仅建一个水库调节进水量,以 满足发电要求。 电站运行时,水流只在落潮时单方向通 过水能发电机发电。 ? 涨潮时打开水库; ? 平潮时关闭闸门; ? 落潮时打开水能机阀门,使水通过水能机发 电。 单库单向潮汐电站运行工况 单库双向型 单库双向型潮汐发电站与单库单向型潮 汐发电站一样,也只用一个水库,但在 涨、落潮时都能发电,在平潮时不能发 电。 单库双向型潮汐发电站的运行工况如 所示。 单库双向型潮汐发电站 双库单向型 双库单向型: ? 这种潮汐发电站需要建造两座相互毗邻 的水库: ? 一个水库设有进水闸,仅在潮位比内水 位高时引水进库(上水库或高水库); ? 一个水库设有泄水闸,仅在潮位比内 水位低时泄水出库(下水库或低水 库)。 ? 两水库之间终日保持有水位差,水轮 发电机组置于两水库之间的隔坝内, 以实现不间断的发电。 双库单向型潮汐发电站的布置 双库单向型潮汐发电站的运行工况 发电结合抽水蓄能式 这种电站是在潮汐电站水库水位与潮位 接近且水头小时,用电的电力抽水蓄 能。 涨潮时将水抽入水库,落潮时将水库内 的水往海中抽,以增加发电的有效水头, 提高发电量。 二、潮汐发电站的组成 潮汐发电站主要由拦水堤坝、水闸和发 电厂三部分组成。 重点介绍发电厂部分。 发电厂部分 发电的设备主要包括水轮发电机组、输 配电设备、起吊设备、控制室和下 层的水流通道及阀门等。 水轮发电机组是最关键的设备,主要有以 下几部分组成: ? 应满足潮汐低水头、大流量的水力特性; ? 要求机组具有良好的防腐、防污、密封 和防潮、绝缘、通风、冷却的特性; ? 要求选用适应频繁启动和停止的开关 设备; ? 对双向机组,在设计主接线时要求考 虑安装倒向开关,以机组接入系 统时相序固定不变。 潮汐电站的水轮发电机组有三种基本结 构型式。 ? 竖轴式机组 ? 卧轴式机组 ? 贯流式机组 竖轴式机组 将轴流式水轮机和发电机的轴竖向连接 在一起,垂直于水面。 竖轴式机组如下所示。 卧轴式机组 这种机组是将机组的轴卧直,卧轴式机 组如下所示。 贯流式机组 贯流式机组是为了提高机组的发电效率、 缩小输水管的长度以及厂房的面积,而 在卧轴式机组基础上发展起来的一种新 式机组。 贯流式机组主要有两种形式: ? 灯泡贯流式机组 ? 全贯流式机组 灯泡贯流式机组 这种机组是将水轮机、变速箱、发电机 全部放在一个用混凝土做成的密封灯泡 体内,只有水轮机的桨叶露在外面,整 个灯泡体设置于电机厂房的水流道内。 如下所示。 灯泡贯流式水轮发电机组 全贯流式机组 这种机组是将发电机的定子装于水道的 周壁,水轮机、发电机的转子则装在水 流通道中的一个密封体内,因而在水流 通道中所占的体积较灯泡贯流式水轮发 电机组小,操作运行方便。 全贯流式机组如下所示。 世界和我国潮汐发电情况简介 潮汐发电的实际应用应首推1912年在德 国的胡苏姆兴建的一座小型潮汐电站, 由此开始把潮汐发电的理想变为现实。 世界上第一座具有经济价值,而且也是 目前世界上最大的潮汐发电站,是1996 年在法国西部沿海建造的朗斯潮汐电站, 它使潮汐电站进入了实用阶段,其装机 容量为24万kW,年均发电量为5.44亿 kW·h。 1968年原苏联巴伦支海建成的基斯洛潮 汐电站,其总装机容量为800kW,年发 电量为230万kW·h。 中国沿海已建成9座小型潮汐电站, 1985年12月建成的江厦潮汐电站是我国 第一座双向潮汐电站,也是目前世界上 较大的一座双向潮汐电站,其容量 为3200kW,年发电量为1070万kW·h。 美国力推海洋浪发电未来五年 有望实现商业化 全球有50家公司,美国17家,都在发展海洋发 电项目。去年秋天,美国联邦能源监管已 经批准了34家潮流发电和9个海浪发电项目,另 有20个潮汐项目、4个海浪能源、3个海洋项目 正在审批之中。 江厦潮汐试验电站地处浙江省温岭境内 乐清湾末端的江厦港上,装有5台双向贯 流灯泡式潮汐发电机组,总装机容量 0.32万kW,大坝为建于海涂泥土上的粘 土心墙堆石坝,全长670 m,坝面高程 5.62 m(黄海),宽5.5 m,最大底宽 180 m,最大坝高15.5 m。 1973年10月17日大坝胜利合拢,1985年 12月电站建成投产。 电站建成后形成了一座面积为 1.37 km2 的水库,库周浅涂可垦面积达373.3 hm2, 现已开垦耕地313.3 hm2。 潮汐发电无一次能源消耗,无污染, 无需移民且无耕地损失,还可提供可开 发耕地,水库及滩涂可开发养殖业,无 洪涝灾害隐患。 江厦潮汐试验电站的成功经验,为进一 步开发潮汐能作出了应有的贡献。 在我国漫长的海岸线上,也有许多地方 可以建造潮汐电站,中国已经成为建造 潮汐电站最多的国家之一。钱塘潮具有 世界著名的大潮,潮差最大达9米,可以 与兰斯附近的潮差相媲美。 在山东乳山、福建平潭以及浙江、广东 等地已经成功地建成8座潮汐发电站,总 装机容量5650千瓦。海洋中的潮汐能资 源还末得到大规模利用,相信这将成为 21世纪人类可以的一笔财富。 我国可开发潮汐能资源主要在福建和浙 江两省,占全国的88.6%,各省分布情况 如表所示。 我国潮汐电站一览表

  海洋能概述_政史地_高中教育_教育专区。第六章 海洋能发电 海洋能简介 海洋能的类型 我国海洋能概况 我国海洋能的应用概况 潮汐发电简介 海洋能简介 地球表面积约为5.1X108km,其中陆地 表面积为1.49X108km,占29%;海

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