第06章 海洋能发电
海洋能发电技术的研究与应用
海洋能发电技术的研究与应用随着全球对能源需求的不断增加和环保意识的逐渐提高，各国纷纷寻求新的可再生能源来源。
其中，海洋能作为一种新兴的可再生能源，备受瞩目。
目前海洋能发电技术已经取得了很大进展，下面将分别从潮汐能、浪能和海流能三个方面来讨论海洋能发电技术的研究与应用。
一、潮汐能潮汐是由海洋潮汐力推动的潮汐能，被广泛认为是一种十分理想的、可再生的清洁能源。
潮汐能发电主要采用潮汐涌动进出海湾时所带来的涨退潮水，通过潮汐发电机转化为电能。
随着技术的不断成熟，潮汐能发电已经成为了一种十分有前景的清洁能源。
在某些国家，潮汐能已经成为了主要的清洁能源。
例如，英国已经启动了潮汐能发电项目，并在建设中取得了良好的成效。
二、浪能浪能也是一种海洋能发电的重要手段。
浪能发电主要是利用波浪的来回摆动来产生机械能，进而驱动涡轮机转动发电机，将机械能转化为电能。
这种发电方式不会造成海洋污染和生态破坏，因此备受瞩目。
同时，浪能发电还有一个显著的优点，就是稳定性较高，即使夜晚或恶劣的天气条件下，也有稳定的发电产出。
浪能发电技术的研究和应用，对于解决全球能源问题、减少污染和缓解气候变化都将起到积极的作用。
三、海流能海流能是目前较为新兴的海洋能发电方式。
对于环保来说，海流能发电也是一项非常重要的技术，相对于其他的海洋能源来说，海流能可以实现连续不断的电力供应。
海流能发电的原理是通过将涉及到的海水流动所产生动能转化为机械能，再通过涡轮机——发电机将机械能转化为电能。
与其他能源相比，海流能是一种稳定的能源供给方式，有望在未来变成一种重要的环保能源，同时帮助人们免受疾病的侵袭。
总体来看，海洋能作为一种新兴的可再生能源，拥有着巨大的潜力。
在这个能源短缺和环保意识持续高涨的时代，海洋能作为一种新型、清洁、可再生的能源，发挥着至关重要的作用。
未来，随着技术的不断成熟和推广应用，相信海洋能发电将会成为新的能源时代的主角，推动更多的国家披荆斩棘，挑战工程难题，为全球环保事业做出更大的贡献。
海洋能发电及应用技术方面
海洋能发电及应用技术方面海洋能是指利用海洋中的资源，通过各种技术手段将其转化为电能或热能的一种可再生能源。
海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、热能等多种形式，具有巨大的潜力和广阔的开发空间。
在能源短缺和环境污染问题日益凸显的今天，海洋能成为了发展绿色能源和实现可持续发展的重要选择。
首先，潮汐能是利用海洋潮汐的涨落高差来产生能量的一种技术手段。
潮汐能源开发主要包括潮水发电和潮汐动力发电两种形式。
潮水发电是通过建设潮汐发电站，在潮汐涨潮时将海水引入发电机组，利用水流带动涡轮发电产生电能。
潮汐动力发电则是利用潮水引起的水流动能通过涡轮发电机转化为电能。
这两种技术都需要合适的地理环境和科学的工程设计，但可以稳定地产生大量可再生能源，对于稳定供电和减少温室气体排放具有重要意义。
其次，波浪能是指利用波浪的起伏运动来激励发电设备从而产生能量的一种技术手段。
波浪能发电主要通过波浪能发电机将波浪的能量转化为机械能，然后再通过发电机将其转化为电能。
波浪能稳定且持续的特点使其成为了海洋能中重要的一种形式，而且波浪能源密度大，资源分布广泛，具有很高的开发潜力。
目前，波浪能发电技术还处于初步阶段，需要解决材料、结构和成本等方面的问题，但是随着技术的进步和成本的降低，波浪能发电有望大规模应用。
另外，海流能是利用海水流动的动能来产生能量的一种技术手段。
海流能可以通过建立浮式或固定式的涡轮机组来转化为电能。
海流资源丰富，分布广泛，而且稳定性较高，不受季节和天气变化的影响，具有很大的发展潜力。
但是，海流能技术目前还面临着浮动装置的稳定性、材料的耐久性和对海洋生态环境的影响等问题，需要更多的研究和探索。
最后，海洋热能是利用海洋中的温差来产生能量的一种技术手段。
海洋热能发电主要通过建设温差发电站，利用海洋中的冷热季节性温差进行发电。
海洋热能资源庞大，且稳定性较高，可以实现全天候发电，对能源供应的稳定性具有重要意义。
目前，海洋热能技术尚处于研究和试验阶段，需要解决设备成本高、对海洋环境的影响和工程可行性等问题。
第六章 海洋能发电
海洋能(ocean energy)是指依附在海水中的可再生能源，包括：潮汐能、波浪能、海洋温 差能、海洋盐差能和海流能等，更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳 能以及海洋生物质能等。
以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在。除了潮汐能和潮流能来源于太阳和
月亮对地球的引力作用以外，其他几种都来源于太阳辐射。 海洋能开发利用的方式主要是发电，其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。海洋 能的主要特点有：
6.1 潮 汐 发 电
的1.6 倍。估计技术上允许利用的约1 亿千瓦。
North China Electric Power University
联合国教科文组织数据，全世界潮汐能的理论蕴藏量约为30 亿千瓦，是目前全球发电能力
潮汐能大小直接与潮差有关，潮差越大，能量也就越大。实践证明，平均潮差≥3m 才有经 济效益，否则难于实用化。 潮汐发电就是利用涨潮与退潮高低变化来发电，与水力发电原理类似。当涨潮时海水自外 流入，推动水轮机产生动力发电，退潮时海水退回大海，再一次推动水轮机发电。
研究，即根据表层和深层海水之间的温差所产生的焓降为原理来提高海水的位能。1989年， 该研究所在实验室实现了将雾滴提升到21m的高度记录，同时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10W和60W的试验台。该方法可以提高温差能量密度，但目前该
研究还只停留在实验室阶段。
6.4 海 洋 温 差 能 发 电
海洋能是可再生能源、清洁能源； 海洋能能量多变，不稳定性； 海洋能能量巨大，颁布分散不均。
6.1 潮 汐 发 电
North China Electric Power University
因为太阳、月亮与地球之间的万有引力与地球自转的运动使得海洋水位形成高低变化，这 种高低变化，称之为潮汐。太阳和月球引起的海水上涨，分别称为太阳潮和太阴潮。
海洋能发电的种类和方法
海洋能发电的种类和方法
1、潮汐能发电：
潮汐能发电是利用潮汐能量发电的一种能源，它是利用海洋水位变化产生的能量来发电。
它可以利用海洋水位变化的能量，将海水抽入建造在海床上的潮汐发电站，利用潮汐发电站内的活动机械装置发电。
2、海流能发电：
海流能发电是利用海洋流动产生的能量发电的一种能源，它是利用海洋流动的能量来发电。
它可以利用海洋流动的能量，将海水抽入建造在海床上的海流发电站，利用海流发电站内的活动机械装置发电。
3、海床热能发电：
海床热能发电是利用海床地下的热能发电的一种能源，它是利用海床地下的热能来发电。
它可以利用海床地下的热能，将海水抽入建造在海床上的海床热能发电站，利用海床热能发电站内的活动机械装置发电。
海洋能发电技术
2.海洋能的分类与应用2.2.3海 Nhomakorabea能发电原理
1）轮叶式海流发电 原理和风力发电类似，利用海流推动轮叶，带动发电机。 轮叶的转轴有与海流平行的，也有与海流垂直的，如图所示。
2.海洋能的分类与应用
轮叶式发电实例
海流发电设施(300kW，英国南部 Devon海域)
2.海洋能的分类与应用
轮叶式发电实例
2.1.2波浪能的转换方式
4.蓄能水库式
也叫收缩斜坡聚焦波道式，其实就是借助上 涨的海水制造水位差，然后实现水轮机发电， 类似潮汐发电。 这类装置结构相对简单，而且由于有水库储 能，可实现较稳定和便于调控的电能输出，是 迄今最成功的方式之一。 但一般效率不高，而且对地形条件依赖性强， 应用受到局限。
2.海洋能的分类与应用
2.2海流能
成因：
是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有关。海流能是流动海水的 动能，与流速的平方和流量成正比。相对波浪而言，海流能的变化平稳且有规 律。洋流方向基本不变，流速也比较稳定；潮流会周期性地改变大小和方向。
日本的沿岸悬挂摆式波浪能发电装置示意图
2.海洋能的分类与应用
2.1.4典型的波浪能发电装置
（6）收缩坡道式
在电站入口处设置喇叭形聚波器和逐 渐变窄的楔形导槽，当波浪进入宽阔一端 向里传播时，波高不断地被放大，直至波 峰溢过边墙，转换成势能。水流从楔形流 道上端流出，进入一个水库，然后经过水 轮机返回大海。
日本巨鲸号
2.海洋能的分类与应用
实际中的靠岸式振荡水柱波浪能发电装置——英国75kW 和500kW 的LIMPET
新能源发电技术(海洋能)
第一个“海蛇”波能装置2002年3月完成。 承接建造了葡萄牙北部海岸“海蛇”波浪发电项目，
每条“海蛇”的装机容量为750 kW。
（4）日本“海明”号 “海明”号波浪发电计划是由日本海洋科学技术中心牵头，
美、英、挪威、瑞典、加拿大等国参加。 研究工作在一个由船舶改造的漂浮结构上进行，带有13个振
1986 年，在挪威贝尔根附近一个小岛上，建造了一座装机容 量为350kW 波浪能电站。
特色：开口约60 m的喇叭形聚波器和长约30m的楔形导槽。 电站从1986年建成后，一直正常运行到1991年，年平均输出
功率约为75kW，是比较成功的一座波浪电站。
（3）英国750kW 的海蛇 “海蛇” 由英国海洋动力传递公司设计。漂浮式，由若干圆
潮汐能为 30 亿千瓦，波浪能为 30 亿千瓦， 海流能为 6 亿千瓦。
不是全能利用。估计技术上允许利用的约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 也有瓦学。者给出不同的估计。
§5.2.2 我国海洋能资源
《中国新能源与可再生能源1999 白皮书》公布的结果： 沿海潮汐能资源可开发总装机容量为2179 万千瓦，年发 电624 亿度； 进入岸边的波浪能理论平均功率为1285 万千瓦； 潮流能理论平均功率1394 万千瓦； 温差能理论蕴藏量约 (1.2~1.3)×1019 kJ，实际可用装机 (1.3~1.5)×106 MW； 盐差能资源理论蕴藏量约为3.9×1015 kJ，理论功率为 1.25×105 MW。
的机械能； 3）发电系统，与常规发电装置类似，用空气涡轮机或水轮
机等设备将机械能传递给发电机转换为电能。
海洋能发电原理
海洋能发电原理
海洋能发电，隶属于一种新型的可再生能源，其实现方式主要经过海洋动能、潮汐能、温差能和盐度梯度能等海洋能源来源的利用，生成清洁的电能。
下面将为大家介绍海洋能发电原理。
一、海洋动能发电
海洋动能发电是利用海涌波动和洋流等海洋动能转换成电能以进行能源转化的一种方式。
通过海上的一种特定装置——荡板发电机来收集水流的动能。
荡板上插在靶心上的水流动力，能够对荡板进行往复运动，而与荡板连接的发电机产生的磁带则能够随之振动而产生电能。
二、潮汐能发电
潮汐能发电是指利用潮汐动能，将其转换成电能以供人们生活和工业使用。
当潮水涌入或推动池子的时候，人们可以将其开动轮子或涡轮，并以轴向旋转做功，从而带动一台或一组接驳促动机的发电机产生能量。
三、温差能发电
温差能发电实质上是利用海洋中的水温差异，以产生电能。
当热水和冷水混合在一起，会产生一股蒸汽，而这股蒸汽可以反过来带动涡轮转动，再进一步支持发电机产生能量。
四、盐度梯度能发电
盐度梯度能发电正是利用了海水之间的盐度差别，以产生电能的过程。
通过盐度梯度能发电方式，可以在海水上部浮起的流体上设置特定的膜，使得钠离子和氯离子能够通过膜的孔洞，并生成电流。
经过这种
过程，便可将海水中的盐度能够转化为电能。
综上所述，海洋能发电的方法主要包括海洋动能、潮汐能、温差能和
盐度梯度能等，目的在于利用广阔的海洋资源，生产更为清洁、可持
续的电力，适用于人们日常生活和工业生产等场合。
海洋能的发电方式
海洋能的发电方式海洋热能发电有两种方式：第一种是将低沸点工质加热成蒸汽。
第二种是将温水直接送入真空室使之沸腾变成蒸汽。
蒸汽用来推动汽轮发电机发电，最后从600～1000米深处抽冷水使蒸汽冷凝。
第一种采取闭式循环，第二种采取开式循环。
海水温差发电，1930年在法国首次试验成功，只是当时发出的电能不如耗去的电力多，因而未能付诸实施。
现在，许多国家都在进行海水温差发电研究。
实践证明，开式循环比闭式循环有更多的优点：①以温海水作工质，可避免氨或二氯二氟甲烷等有毒物质对海洋的污染；②开式循环系直接接触热交换器，价廉且效率高；③直接接触热交换器可采用塑料制造，在温海水中的抗腐蚀性高；④能产生副产品——蒸馏水。
开式循环也有缺点：产生的蒸汽密度低，汽轮机体积大；变成蒸汽的海水排回海洋后，会影响附近生物的生存环境。
海洋温差发电是以非共沸介质（氟里昂-22与氟里昂-12的混合体）为媒质，输出功率是以前的1.1～1.2倍。
一座75千瓦试验工厂的试运行证明，由于热交换器采用平板装置，所需抽水量很小，传动功率的消耗很少，其他配件费用也低，再加上用计算机控制，净电输出功率可达额定功率的70％。
一座3000千瓦级的电站，每千瓦小时的发电成本只有50日元以下，比柴油发电价格还低。
人们预计，利用海洋温差发电，如果能在一个世纪内实现，可成为新能源开发的新的出发点。
潮汐发电汹涌澎湃的大海，在太阳和月亮的引潮力作用下，时而潮高百丈，时而悄然退去，留下一片沙滩。
海洋这样起伏运动，日以继夜，年复一年，是那样有规律，那样有节奏，好像人在呼吸。
海水的这种有规律的涨落现象就是潮汐。
潮汐发电就是利用潮汐能的一种重要方式。
据初步估计，全世界潮汐能约有10亿多千瓦，每年可发电2～3万亿千瓦时。
我国的海岸线长度达18000千米，据1958年普查结果估计，至少有2800万千瓦潮汐电力资源，年发电量最低不下70 0亿千瓦时。
世界著名的大潮区是英吉利海峡，那里最高潮差为14.6米，大西洋沿岸的潮差也达4～7.4米。
海洋能发电
这种发电就是使用增压方法，加速海水渗 这种发电就是使用增压方法， 透过程。在演示实验中， 透过程。在演示实验中，科学家用特殊薄 膜在容器内把海水与纯水隔开后， 膜在容器内把海水与纯水隔开后，海水一 侧对膜的压力会高于纯水这一侧。于是， 侧对膜的压力会高于纯水这一侧。于是， 一部分纯水就会透过薄膜漫出水槽， 一部分纯水就会透过薄膜漫出水槽，并产 生能够推动水电机运转的巨大动力， 生能够推动水电机运转的巨大动力，从而 进行发电。在渗透发电技术中， 进行发电。在渗透发电技术中，薄膜的制 造是重中之重。合格的薄膜， 造是重中之重。合格的薄膜，必须具有渗 水性好、经久耐用待性， 水性好、经久耐用待性，并能最大限度地 阻止盐分通过。 阻止盐分通过。
海水流动可以推动涡轮机发电，为人们输 海水流动可以推动涡轮机发电， 送绿色能源。在所有的洋流中， 送绿色能源。在所有的洋流中，有一条规 模十分巨大，堪称洋流中的“巨人” 模十分巨大，堪称洋流中的“巨人”，这 就是著名的美国墨西哥湾流。它宽60公 就是著名的美国墨西哥湾流。它宽 公 公里， 里～80公里，厚700米，总流量达到 公里 米 总流量达到7400 万立方米/秒 万立方米/秒 万立方米 秒～9300万立方米 秒，比世界第 万立方米 二大洋流——北太平洋上的黑潮要大将近 北太平洋上的黑潮要大将近1 二大洋流 北太平洋上的黑潮要大将近 比陆地上所有河流的总量则要超出80 倍，比陆地上所有河流的总量则要超出 倍。
那么，海洋能发电与其他新能源发电相较， 那么，海洋能发电与其他新能源发电相较， 有没有什么优势呢？ 有没有什么优势呢？ 当然，他有自己的特点，有很多特点远远 当然，他有自己的特点， 优于其他新能源发电！ 优于其他新能源发电！
很多新能源，如风总是来去无影、变幻无常、 很多新能源，如风总是来去无影、变幻无常、 时有时无，太阳也是一样， 时有时无，太阳也是一样，因此风能和太阳能 的开发利用受外界条件约束非常明显。 的开发利用受外界条件约束非常明显。 而海洋能相对来说比风能更集中，比太阳能更 而海洋能相对来说比风能更集中， 稳定，其利用率非常高。据了解， 稳定，其利用率非常高。据了解，太阳能利用 率为12%，风能的利用率为 率为 ，风能的利用率为25%，而海洋能的 ， 利用率近90%。同时，地球上 利用率近 。同时，地球上71%的面积为海 的面积为海 如何将海洋能转化为电能， 洋，如何将海洋能转化为电能，达到为人类服 务的目的，是科技界有识之士多年来的梦想。 务的目的，是科技界有识之士多年来的梦想。
海洋能发电
海洋能发电海洋能发电通常指利用海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水盐差能等的发电技术。
而当前应用在发电技术中的海洋能主要有海洋温差发电、海洋波浪发电及潮汐发电。
一、海洋能简介海洋能源按能量的储存形式可分为机械能、热能和化学能。
其中，潮汐能、海流能和波浪能为机械能，海水温差能为热能，海水盐差能为化学能。
研究海洋能源的成因发现，潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化，其他基本上源于太阳辐射。
1、潮汐能是指海水涨潮和落潮时时形成的水的势能和动能；2、波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能；3、海流能（潮流能）是指海水流动的动能，主要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；4、海水温差能是指表层海水和深层海水之间水温之差的热能；5、海水盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的电位差能。
所以，当前应用在发电技术中的海洋能主要有海洋温差发电、海洋波浪发电及潮汐发电。
二、海洋能发电的特点及发展应用前景1、能量蕴藏量大，并且可以再生，无污染据统计，全球可用于发电的海洋能蕴藏量约为1500亿KW，可能开发利用约100亿左右，数量十分可观。
2、能量密度低海水温差能是低热头的，较大的温差也不过20-50°；潮汐能是低水头的，较大潮差为7-10m；潮流能和海流能是低速度头的，最大流速约2m/s；而波浪的密度通常也比常规燃煤电厂热交换器单位时间、单位面积的能量低一个数量级。
3、稳定性比其他自然能源好海水温差能和海流能比较稳定，潮汐能与潮流能的变化也有规律可循。
4、技术难度大由于人类对于海洋世界的了解远不如对陆地的掌握，开发利用海洋能发电的技术难度大，仍然有许多问题正在探索和研究中。
三、海洋能发电的发展趋势基于海洋能发电的特点，当前海洋能发电开发的技术发展总的趋势为：首先，要提高电站的发电能力，即呈现出电站的大规模发展趋势；其次，由于常规能源的有限性，使海洋能的开发利用成为许多沿海国家开发新能源的目标，形成了海洋能发电技术及产品的潜在市场，即呈现出海洋发电技术及产品的商品化；第三，目前海洋能发电的成本还较高，为提高竞争力，必须改进发电技术，降低发电成本，并且要走综合利用海洋能之路。
海洋能多种发电技术ppt课件
海洋的巨大威力
巨大的海浪可把 13吨重的整块巨石抛到 20米高处，能把 1.7万吨的大船推上海岸。
1968年，一艘巨型油轮，在好望角海域被狂涛巨浪折为两段 （想想这是怎么原因？详见教材引例故事）
33
（3）开式循环的不足
① 低温低压下海水的蒸气压很低，为使汽轮发电机能在低 压下运转，机组必须造得十分庞大。
② 开式循环的热效率很低，为减少损耗，不得不把各种装 置和管道设计得很大。
③ 需要耗用巨量的温海水和冷海水，耗能严重，发电量的 1/4～1/大量的冷海水，存在许多技术困难。
教学目标 了解海洋能资源的形成原因和表现特征， 了解海洋能发电的各种方式和相关思路， 理解海洋能发电的特点和意义。
2
§5.1 海洋的概念
1、、什么是海洋：地球上广大而连续的咸水水体的总称， 是相互连通的。
2、海和洋的区别：远离陆地的水体部分为洋，靠近大陆的 水体部分为海。洋是海洋的主体部分，占海洋总面积的 89%。海是海洋的边缘部分。
2、海流的能量 一般说来，最大流速在2m/s 以上的水道，海流能才有实际
开发价值。 潮流的流速一般2～5.5km/h，在狭窄海峡或海湾里，流速会
很大。例如杭州湾海潮。 洋流的动能非常大，如佛罗里达洋流和墨西哥洋流。
25
3、海流发电的优点
不必像潮汐发电那样，修筑大坝，还要担心泥沙淤积； 也不像海浪发电那样，电力输出不稳。 目前海流发电虽然还处在小型试验阶段，它的发展还不及潮
23
6、 波浪发电的发展
中国也是波浪能研发的主要国家之一，在世界上有一定影响。 1989年，中国第一座波浪电站建成并试发电成功。1996年改
海洋能发电工程案例
海洋能发电工程案例那我给你讲一讲海流能发电的“海流涡轮机项目”吧。
想象一下，在大海里有个超级大的“风车”，不过这个“风车”不是靠风吹动的，而是被海流带着转。
在英国有这么一个海流能发电项目，就像是在大海里安置了一群勤劳的“电能小助手”。
这些涡轮机被放到海里，海流就像一只无形的大手，推着涡轮机的叶片呼呼转。
那转起来的样子，就好像大海在欢快地跳舞。
这些涡轮机一转起来，就开始产生电能啦。
就像魔法一样，海流的力量被转化成了我们家里能用的电。
然后电能通过海底电缆，就像小电精灵们排着队，一路跑到陆地上的电网里。
这样住在附近的居民啊，就有可能用到这些来自海流的电啦。
比如说，点亮家里的灯，让冰箱保持制冷，居民们一边享受着电带来的便利，一边还能骄傲地说“我家这电可是大海流给的呢！”这海流涡轮机项目可真是大海给人类的一个超棒的礼物。
再说说潮汐能发电的案例吧。
在法国的朗斯河口，那可是潮汐能发电的明星地儿。
朗斯河口的潮汐那叫一个壮观，潮水涨起来和落下去的力量超级大。
于是呢，聪明的人类就在这儿建了个潮汐能发电站。
这个发电站就像是一个超级大的潮汐能量捕捉器。
涨潮的时候，海水涌进来，就像一群急着赶路的小水怪，它们推动着发电站里的涡轮机转动。
等到落潮的时候呢，海水往外流，又像是一群撤退回大海的小水怪，这时候它们同样也能让涡轮机继续转动。
这一进一出，涡轮机就没闲过，不停地发电。
就这么着，潮汐的涨落能量就变成了电。
附近的工厂、居民用电就有着落了。
而且这可是清洁能源，就像是大自然给大家开了个免费的“电能超市”，只要潮汐还在涨落，这电能就能源源不断地供应。
你说神奇不神奇？。
海洋能发电技术的发展与应用
海洋能发电技术的发展与应用在当今世界，随着能源需求的不断增长和传统能源的日益枯竭，寻找和开发新型可再生能源成为了人类社会发展的重要课题。
海洋，这个占据了地球表面约 71%的广阔领域，蕴含着巨大的能量。
海洋能发电技术作为一种新兴的能源获取方式，正逐渐引起人们的关注，并在近年来取得了显著的发展。
海洋能主要包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等多种形式。
这些能源具有储量丰富、可再生、清洁环保等优点。
其中，潮汐能是指由于月球和太阳对地球的引力作用，引起海平面周期性升降而产生的能量。
潮汐发电就是利用涨潮和落潮时的水位差，推动水轮机旋转，从而带动发电机发电。
波浪能则是由风对海面的作用引起的海水波动所产生的能量，通过波浪能转换装置可以将其转化为电能。
海流能是指海水流动所具有的动能，利用海流推动涡轮机发电是获取海流能的主要方式。
温差能是由于海洋表层海水和深层海水之间的温度差而产生的能量，盐差能则是由于海水和淡水之间的盐度差所蕴含的能量。
潮汐能发电是海洋能发电中发展较为成熟的技术之一。
早在 20 世纪初，法国就建成了世界上第一座潮汐发电站。
此后，英国、加拿大、俄罗斯等国家也相继开展了潮汐能发电的研究和建设工作。
我国在潮汐能发电方面也取得了一定的成果，如浙江温岭的江厦潮汐电站，是我国目前规模最大的潮汐电站。
潮汐能发电具有规律性强、可预测性好等优点，但也存在着建设成本高、对地理环境要求苛刻等局限性。
波浪能发电技术近年来发展迅速。
波浪能装置的种类繁多，常见的有振荡水柱式、摆式、筏式等。
振荡水柱式装置通过波浪的上下运动，推动空气在一个封闭的腔室内来回流动，从而驱动涡轮机发电。
摆式装置则是利用波浪的冲击力使摆体来回摆动，通过机械传动装置带动发电机发电。
筏式装置则是由多个浮体组成，通过浮体的相对运动来获取能量。
波浪能发电的优点是能量密度较高，但由于波浪的随机性和不稳定性，其能量转换效率还有待提高，并且装置的维护成本也较高。
海洋能发电 潮汐 波浪和温差能源利用
海洋能发电潮汐波浪和温差能源利用海洋是地球上最为广阔的资源之一，而海洋能发电则是近年来备受研究的领域。
海洋能发电的方式多种多样，其中包括潮汐能、波浪能和温差能源的利用。
本文将分别介绍这三种海洋能发电的原理和应用前景。
一、潮汐能发电潮汐能是利用海洋潮汐运动来产生能量的一种方式。
具体而言，潮汐能是通过建设潮汐发电厂，将潮汐能转化为电能。
通常情况下，潮汐能发电利用的是涨潮和退潮时的水流动能。
潮汐能发电的原理是通过建造海堤，并在海堤上设置涡轮机和发电机。
当潮汐水流流经涡轮机，涡轮机会转动，并带动发电机工作，从而产生电能。
潮汐能发电具有可再生、节能、环保的优点。
此外，潮汐能具有稳定性高的特点，不受天气和气候的影响，是一种可靠的能源供应方式。
在一些潮汐能资源丰富的地区，潮汐能发电已经实现商业化应用，为当地提供清洁能源。
二、波浪能发电波浪能发电是利用海浪的动能来产生电能的一种技术。
当海浪传播时，水体会产生起伏的波动。
利用波浪能发电技术，可以将波浪的动能转化为电能。
波浪能发电的原理是通过设置浮标或其他装置，捕捉波浪的能量。
当波浪流经浮标或装置时，装置会随波动起伏，并带动涡轮机或线性发电机运动，进而产生电能。
波浪能发电具有广阔的应用前景。
作为一种可再生的清洁能源，波浪能不会产生有害排放物，对环境无污染。
而且，波浪是一种相对稳定的形式动能，波浪能发电设施可以长期稳定运行，为能源供应提供稳定性。
三、温差能源利用温差能源利用是利用海洋中不同温度层之间的温差来产生能量的一种技术。
海洋中存在着冷水和热水之间的温差，利用这种温差可以产生电能。
温差能源利用的原理是通过温差发电机，将海水中的热能转化为电能。
温差发电机通常采用热机或热电堆技术，通过热力循环的原理，将温差转化为功。
这种技术对海洋资源的依赖较小，可以在全球范围内应用。
温差能源利用具有巨大的潜力，尤其在海洋热带地区。
热带海域的温差较大，利用温差能源可以提供可靠的电力供应。
海洋能发电综述
学 术 论 坛246科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N随着化石能源的逐渐枯竭,可再生能源逐步引起了人们的重视。
潮汐能、波浪能、温差能、海流能、盐差能等是蕴藏于海水中的主要的可再生能源。
全球有相当巨大的海洋能储量,据估算,约有27亿kw潮汐能、25亿kw波浪能、20亿kw温差能、50亿kw海流能、26亿kw盐差能。
我国海洋能源十分丰富,据估算,潮汐能资源约为1.9亿kw;波浪能的开发潜力约1.3亿kw,沿岸波浪能0.7亿kw; 海流能0.5亿kw;海洋温差能和盐差能分别有1.5亿kw和1.1亿kw。
海洋能发电是将海洋能转化成电能,主要有潮汐能发电、波浪能发电、温差能发电、海流能发电、盐差能发电等这几种。
巨大的海洋能资源,在化石能源逐渐消耗殆尽的将来,具有很好的开发前景。
1 海洋能发电种类1.1 潮汐发电利用潮汐能可以进行潮汐发电,即通过河口、海湾等特殊地形,建立水坝,围成水库,同时在坝旁或坝中建水力发电厂房,利用潮汐涨落时海水流过水轮机时推动水轮发电机组发电。
按运行方式将潮汐电站分为三种,即单库单向型、单库双向型和双库单向型。
单库单向型只用一个水库,仅在涨潮(或落潮)时发电。
单库双向型只用一个水库,但涨潮与落潮时均可发电,平潮时不发电。
双库单向型用二个相邻的水库,一个水库在涨潮时进水,另一个水库在落潮时放水,可以全天发电。
潮汐发电需要具备资源条件。
其关键技术包括电站的运行控制、设计制造水轮机组、电站设备在海水中的防腐、电站与海洋环境的相互作用等。
我国对潮汐能的利用比较早,自1958年以来,就陆续在广东顺德东湾、山东乳山和上海崇明等地建立了几十座潮汐能发电站,潮汐电站数量在世界上是最多的,目前仍在正常运行发电的仍有7座,年发电量仅次于法国、加拿大,居世界第三位。
现有的潮汐电站水电工程建筑物的施工还比较落后,水轮发电机组尚未定型标准化,潮汐电站比较复杂,潮汐大坝会对环境造成影响,这些都是潮汐能开发中存在的问题。
海洋能发电原理及系统概述
海洋能发电系统综述报告摘要：本文通过对海洋能的几种存在形式和能量利用原理做了简单的描述，并简要介绍能量利用过程中的优缺点以及商业化开发的发展现状。
且针对海洋能波动大，不稳定的特点，对能量转化和传输的过程进行了分析，描述了从海洋能发电到电能消耗的整个过程。
关键字：海洋能，发展现状，能量转化与传输1海洋能的利用形式以及发展状况1.1概述由于能源短缺和环境污染等问题日益加重，开发清洁高效的能源成为了人类的一项重要任务。
而海洋能作为一种清洁的可再生能源，具有巨大的开发价值。
而其能量主要包括潮汐能，波浪能，温差能，盐差能等。
[1]1.2潮汐能潮汐能的发电原理和水力发电类似，都是利用水位能驱动水轮机进行发电。
而潮汐能发电技术也相对成熟，主要有以下三种形式：[2]（1）单池发电，即涨潮蓄水，落潮发电；（2）单池双向发电，即通过泵水，使落潮和涨潮都发电；（3）双池双向发电，涨潮时上池蓄水，落潮时下池放水，由此形成恒定的水位差，从而能长时间稳定发电。
该方案原理图如下:图1 双池双向发电原理图但双池双向发电投资较高，但建造工程复杂，所以经济性较差。
而单池双向发电的经济性相对更好，因此实际应用较多。
从技术上而言，目前所应用的主要是筑坝式发电。
即建造跨海大坝，在大坝中安装门控水闸和低水头水轮发电机。
在单池双向发电系统中。
不管是涨潮还是落潮时，都可以让水流驱动水轮发电机转动发电。
实现水位能和电能的转换。
图2 筑坝式发电原理图此外，目前尚有对潮汐能流发电的研究，其主要原理是，当潮汐波浪通过狭长的水道时，会产生很大的动能，在水下安装潮汐涡轮机，就可以实现对潮汐波浪动能的转化。
其优点是，既克服了筑坝式发电对生态系统的不利影响，又放宽了选址要求，还减少了耗材。
但该项技术尚处于研究阶段。
[2]1.3波浪能波浪能的主要原理是，利用物体或波浪的自身上下浮动，来将波浪能转变成机械能，然后再通过电动机转换为电能，目前的波浪能发电技术主要包括：振荡水柱技术，筏式技术，摆式技术，振荡浮子技术等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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， 部分转化为各种形式的海洋能。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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；
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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℃。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
这个垂直的温差就是一个可供利用的巨 大能源。在大部分热带和亚热带海区， 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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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 量是非常小的。但是即使这样，海洋热 能的潜力仍相当可观。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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天体运动以及 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 向西传播。太阳引力的作用与此相似，但是作 用力小些，其周期为12h。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
全世界潮汐能的理论蕴藏量约为3X109kw。 我国海岸线曲折，全长约1.8X104km，沿海 还有6000多个大小岛屿，组成1.4X104km 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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
即使这样，在可再生能源中，海洋能仍 具有可观的能流密度。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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限制。 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）。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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、美国西部沿海和新西兰南部沿海等都 是风区，有着特别好的波候。 我国的浙江、福建、广东和台湾沿海为波能丰富的 地区。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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 色电力
武汉大学电气工程学院
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磨擦，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，但世界各国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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。
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
绿色电力
武汉大学电气工程学院
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。