海洋能源开发利用技术

海洋能源开发利用技术

陈灿若（201664096）能源与动力浩瀚的大海，不仅蕴藏着丰富的矿产资源，更有真正意义上取之不尽，用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源，也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源。它有自己独特的方式与形态，就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热

得到旋转机械能；旋转机械能再通过驱动发电机发电。

优缺点：

振荡水柱波能装置的优点是转动机构不与海水接触，防腐性能好，安全可靠，维护方便；缺点是空气透平能量转换效率较低。

发展与改进：

振荡水柱式波能装置的转换效率不高，主要问题出在空气叶轮上。针对这一点，改良后的装置使用了一种可控制叶片桨距的空气叶轮，使叶片处于最佳攻角以提高转换效率；此外还还使用了抛物线柱面聚波板，将波浪聚集在气室；与此同时，以前的固定式也改为了漂浮式振荡水柱装置，可以投放在距岸8~12英里的波浪能更加丰富的地方。今后，研究人员将致力于提高装置能量转换效率、增强装置抗浪能力、延长装置使用寿命、降低传输成本方面以达到降低发电成本的目标。

（二）筏式波浪能技术

原理：

筏式波浪能技术通过漂浮在水面的、端部铰接的浮体俘获波浪能，再通过液压系统驱动发电机发电。

pelamis波力装置

pelamis波力装置：

实际上pelamis装置是改良的筏式装置，传统装置只允许一个方向的角位移，在斜浪作用下受到弯曲力矩易损坏。而pelamis装置允许两个方向的角位移。它是世界上第一座进行商业示范运行的漂浮式波力电站。

优缺点：

筏式装置的长度方向顺浪布置，迎波面较小，与垂直于波面的同等尺度的波能装置相比，其吸收波浪能的能力稍逊一筹。但它具有较好的整体性，抗波浪冲击力强，具有较好的能量传递效率和发电稳定性。

（三）振荡浮子式技术

原理：

该技术采用浮子俘获波浪能，通过与浮子连接的液压装置或机械装置将波浪能转换为某种机械能，再通过发电机转换为电能，或通过其他装置制造淡水。

我国的振荡浮子式技术改进与发展：

主要目的之一是攻克动力摄取障碍（1）如何高效地将往复机械能转换为旋转机械能（2）如何为前一级转换提供最佳负载（3）如何具备良好的抗冲击性。振荡浮子技术采取液压柱塞泵和液压马达解决

第一、三个核心问题，这两者都为成熟技术，可以将60%以上的往复机械能转换为旋转机械能。为了解决第二个核心问题，我国的振荡浮子技术发展了负载控制技术和蓄能稳压技术。

优缺点：振荡浮子不易受潮位影响，一级转换效率更高。液压柱塞泵和液压马达效率都很高且不易损坏，由于有蓄能稳压系统，其输出电能很稳定。

（四）漂浮式鸭式装置

原理：

该装置具有垂直于来波方向的转动轴，装置横截面呈鸭蛋形，水下部分为圆弧形，圆心在转动轴处。装置在波浪作用下绕转动轴往复转动，装置的后部为圆弧形，不会造成向后行进的浪；又由于装置吃水较深，靠近表面的波不会到达装置后面，是的鸭式装置可以将短波全部拦截下来，能量传递效率极高。

我国的漂浮式鸭式装置改进与发展：

最初的鸭式装置是岸式装置，建造时需要根据地形决定修建方案，难度较大。在“十一五”期间，主要方向是利用动力摄取技术发展漂浮式装置，同时提高一级转换效率。

广州能源所漂浮式鸭式波浪能发电装置

优缺点：

通常来说，漂浮式装置比固定式装置受到的海浪的作用更大，波浪更易通过漂浮装置到达后方，所以漂浮式装置的效率比固定式要低得多。但

是漂浮式波能装置的投放更加容易，不需过多考虑水下地形，更容易批量生产、批量投放，形成大规模的波能发电场，更能代表今后的主流发展方向。

（五）波浪能开发利用技术的发展趋势：

（1）由固定式发展向漂浮式。虽然在有些技术中固定式装置的效率较高，但漂浮式本身具有的便于投放、地形要求低的特

点使得未来的大规模波浪能发电成为可能，所以漂浮式装置才是未

未

○2单库双向型，只用一个水库，在涨、落潮时都能发电。○3双库双向型，可以连续发电，但经济上不合算，未见实际应用。目前，潮汐能发电技术主要有以下几种:

(1)拦河坝系统

拦河坝系统是指在跨海大坝中安装门控水闸和低水头水轮发电机，利用水坝两侧的水位差进行发电，这是一种传统的潮汐能发电方式。该技术在芬迪湾的安纳波利斯电站和法国朗斯电站的应用取得了成功。除去成本问题和环境影响外，

拦河坝系统具有可行性。

(2)潮流涡轮机

潮流涡轮机是大型的独立涡轮机，其工作原理与风电涡轮机类似，但由于海水密度是空气密度的850倍，因此潮流涡轮机要承受的能量密度比风电涡轮机高得多。

(3)深海潮汐发电

深海潮汐发电技术是指在深海部署涡轮机，以期从快速流动的深海潮流中

潮汐能发展前景：

目前制约潮汐能大规模开发利用的因素除去技术，还有与传统电站成本上的竞争，因此，潮汐能的开发利用和推广普及需要国家政府层面的扶持。由于潮汐能的良好特性，未来潮汐能的研究将会出现新的势头。