05海洋能多种发电技术
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。
海洋能发电技术的发展现状与前景
海洋能发电技术的发展现状与前景一、本文概述1、简述海洋能发电技术的概念海洋能发电技术，是指利用海洋中的可再生能源，如潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐度差能等，通过特定的装置或系统转换为电能的一种技术。
这些能源源于太阳辐射能，以热能、机械能等形式贮存于海洋之中，且可再生，因此被视为清洁、可持续的能源。
海洋能发电技术的开发利用，是对传统能源的一种补充和替代。
其核心技术在于如何将海洋中的自然能源有效转换为电能，这通常涉及到机械能、热能向电能的转换过程。
例如，潮汐能发电利用潮汐涨落产生的动力驱动水轮机转动，进而带动发电机发电；波浪能发电则是利用波浪装置将波浪能转换为装置的机械能，再驱动发电机发电。
随着全球能源需求的日益增长和对环境保护的日益重视，海洋能发电技术因其独特的优势，如储量丰富、清洁无污染、可再生等，越来越受到人们的关注和重视。
未来，随着技术的不断进步和成本的降低，海洋能发电技术有望在全球能源结构中占据更重要的地位。
2、阐述海洋能在全球能源结构中的重要性和意义在全球能源结构中，海洋能作为一种清洁、可再生的能源，具有极高的重要性和意义。
随着全球气候变化和环境问题日益严重，传统化石能源的消耗不仅加剧了温室气体的排放，也引发了资源枯竭的担忧。
因此，寻找可持续、环保的替代能源已成为全球共识。
海洋能，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐差能等多种形式，是地球上最为丰富的能源之一。
它不受地理位置、天气条件等因素的限制，分布广泛且稳定可靠。
更重要的是，海洋能的开发利用几乎不产生污染物和温室气体，对环境的破坏极小，符合可持续发展的要求。
从全球能源战略的角度来看，海洋能的发展对于优化能源结构、保障能源安全具有重要意义。
随着技术的不断进步和成本的降低，海洋能发电在全球能源供应中的比重有望逐渐提升，成为未来能源体系的重要组成部分。
海洋能的开发利用还能带动相关产业的发展，创造就业机会，促进经济增长。
5海洋能发电(2)-海浪发电
新能源发电技术制作人：朱永强, 许郁, 丁泽俊华北电力大学新能源与分布式发电有测试表明，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。
1984年，西班牙的巴布里附近，一块重达1700 吨的巨石被海浪掀翻过来。
海洋的威力是巨大的，如果其中蕴藏的丰富能源能够为人类所用，那人类也许再也不必为能源问题担忧了。
新能源与分布式发电§5.3 波浪发电§5.3.1 波浪的成因和类型波浪的能量来自于风和海面的相互作用，是风的一部分能量传给了海水，变成波浪的动能和势能。
风传递给海水的能量取决于风速、风与海水作用时间及作用路程，表现为不同速度、不同“大小”的波浪。
海浪的波高从几毫米到几十米，波长从几毫米到数千公里，周期从零点几秒到几小时以上。
小知识：波长越长，波浪运动速度越快。
新能源与分布式发电海浪的类型（按形成和发展的过程）风浪，指的是在风的直接吹拂作用下产生的水面波动。
由于海浪会向远处传播，往往由风引起的波浪在靠近其形成的区域才被称为风浪。
风浪可从其形成区域传播开去，出现在距离很远的海面。
这种不在有风海域的波浪称为涌浪。
涌浪包括传到无风海区的风浪和海风停息或风速、风向突变后的存留下来的风浪余波。
外海的风浪或涌浪传到海岸附近，受水深和地形作用会改变波动性质，出现折射、波面破碎和倒卷，这就是近岸浪。
新能源与分布式发电海浪的等级（根据波高大小）通常将风浪分为10 个等级，将涌浪分为5 个等级：0 级无浪、无涌，海面水平如镜；5级大浪、6 级巨浪，对应4 级大涌，波高2～6 米；7 级狂浪、8 级狂涛、9 级怒涛，对应5 级巨涌，波高6.1米到10 多米。
新能源与分布式发电水面上的大小波浪交替，有规律地顺风滚动前进；水面下的波浪随风力不同做直径不同、转速不同的圆周或椭圆运动，如图5.6所示。
海浪的运动新能源与分布式发电§5.3.2 波浪能资源的分布和特点波浪的前进，产生动能，波浪的起伏产生势能。
海洋中的绿色能源潮汐发电
海洋中的绿色能源潮汐发电海洋中的绿色能源——潮汐发电随着全球能源需求的不断增长，传统的化石燃料能源逐渐显现出短缺和环境污染的问题，因此寻找替代能源成为了当务之急。
在众多的可再生能源中，潮汐能作为一种稳定可靠的能量来源，吸引了越来越多的关注。
本文将重点介绍海洋中的绿色能源——潮汐发电。
一、潮汐发电的原理及技术潮汐发电是利用潮汐能将海水的动能转化为电能的一种方式。
它利用了海洋潮汐的规律性特点，通过建设海上的潮流电站或海底的浮式潮流电站来收集潮汐能。
1. 海上潮流电站海上潮流电站通常由大型涡轮机、发电机和转换器组成。
当潮汐水位差较大时，海水通过涡轮机驱动涡轮旋转，然后将动能传递到发电机上，最终转化为电能。
这种海上潮流电站的特点是建设相对简单，但受到潮汐影响较大，能量收集效率较低。
2. 海底浮式潮流电站相比于海上潮流电站，海底浮式潮流电站的建设更为复杂，但能够提高潮汐能的收集效率。
它利用了海水中潮流的动能，通过建设浮式装置将其转化为电能。
海底浮式潮流电站通常包括涡轮机、发电机、转换器和蓄能设备等组成部分，能够更加有效地利用潮汐能。
二、潮汐发电的优势与挑战1. 优势潮汐能作为一种可再生能源，具有许多优势。
首先，潮汐能源每天都可预测并且规律性强，相比于太阳能和风能更加稳定可靠。
其次，潮汐发电无需消耗化石燃料，减少了对环境的污染。
此外，潮汐发电设施对于海洋生态系统的影响相对较小，能够最大限度地保护生态环境。
2. 挑战然而，潮汐发电也面临一些挑战。
首先，潮汐能的资源分布较为有限，只有部分地区的海岸线具备较大的潮汐能。
其次，潮汐发电设备的建设和维护成本较高，需要大量的资金投入。
此外，潮汐能的利用还存在技术难题，如潮汐变动的复杂性、腐蚀问题以及传输与储存等方面的挑战。
三、全球潮汐能发展现状目前，潮汐能的开发利用在全球各地得到了不同程度的推动与发展。
以下列举了一些国家的潮汐能利用情况。
1. 英国作为潮汐能的领头羊之一，英国一直致力于推动潮汐发电的技术研发和商业化应用。
05海洋能多种发电技术
新能源与分布式发电
§ 5.2 海洋能资源
§5.2.1 世界海洋能资源
海洋能发电
海洋是超大的太阳能接收体和存储器，是个“蓝色油田”。 据联合国教科文组织估计，海洋能可再生总量为766 亿千瓦。 其中 温差能为400 亿千瓦，盐差能为300 亿千瓦， 潮汐能为 30 亿千瓦，波浪能为 30 亿千瓦， 海流能为 6 亿千瓦。
新能源与分布式发电
海洋能发电
§5.3.5 波浪能装置的安装模式
（3）点吸收模式。采用垂直于海面的主轴作为居中的稳定 结构，只能吸收装置上方那一点海面波浪变化的能量。 优点：能吸收超过其物理尺寸的波浪的能量（理论上是两倍 宽度的波浪的能量）；可以同等吸收来自各方向的波浪能。 缺点：尺寸有限，不能捕获长波浪的能量。 根据系留状态，波浪能转换装置可分为固定式和漂浮式。 (1) 固定式。优点：容易建造和维护。缺点：工作在浅水岸， 获得的波浪能较小；区域有限；岸式装置需要经受大风浪 的考验。 (2) 漂浮式。优点：收集能量多；投放点机动；对潮位变化 的适应性强。难点：系泊和输电。
海洋能发电
§5.3.4 波浪能的转换方式
波浪能的转换方式，大体上可分为四类： — 机械传动式 — 空气涡轮式 — 液压式 — 蓄能水库式 （1）机械传动式 把上下的往复运动 转换为单向旋转 运动，带动发电 机发电。
新能源与分布式发电
海洋能发电
（2）空气涡轮式
利用波浪起伏运动产生 的压力变化，在气室、 气袋等容气装置中挤压 或者抽吸气体，利用得 到的气流驱动驱动汽轮 机，带动发电机发电。
总效率为40%，这是日本 的波浪能电站中效率较高 的一个。
新能源与分布式发电
海洋能发电
（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。
海洋能利用技术的研究与应用
海洋能利用技术的研究与应用海洋是地球上最丰富的资源之一，海洋能源是一种广阔的能源来源，可以为人类带来巨大的利益。
在过去的几十年中，海洋能源已经成为一个备受关注的话题。
随着技术的不断发展，许多海洋能利用技术已经得到了广泛的研究与应用。
一、海洋潮汐能利用技术海洋潮汐能是一种可再生的能源，可以通过利用潮汐来生成电力。
随着技术的不断发展，现在已经有许多海洋潮汐能利用技术得到了广泛的应用。
具体来说，海洋潮汐能利用技术包括潮汐能发电、潮汐双能发电、直接涡轮式发电和压力差发电等。
潮汐能发电是利用潮汐引起的涨潮和落潮过程中水位差来驱动涡轮发电机，发电机将机械能转化为电能，从而实现发电。
潮汐双能发电则是在建造潮汐电站的过程中，利用潮汐能发电的同时，还可以将它与其他能源捆绑一起进行利用。
直接涡轮式发电则是直接将流动的海水通过涡轮来实现发电，而压力差发电则是利用海水的压力差来实现发电。
二、海洋波浪能利用技术除了潮汐能外，海洋波浪能也是另一种广泛应用的海洋能源来源。
海洋波浪能利用技术包括浮浪式发电机、波浪能抽气发电机和波浪能压电发电机等。
浮浪式发电机是一种利用波浪的浮力来产生电能的技术，它通过将一些特殊的装置浮在海面上，利用装置的上下运动来驱动涡轮，从而产生电能。
波浪能抽气发电机则是通过利用波浪运动的抽吸作用来驱动发电机，从而实现发电。
波浪能压电发电机则是将一些特殊的材料放置在波浪震动的地方，利用材料的压电效应来产生电能。
三、海洋热能利用技术海洋热能是指海洋中蕴藏的热能资源，它具有丰富的资源量，可以为人类提供大量的能源。
海洋热能利用技术包括海洋热能的发电和海洋热能的直接利用两种方式。
海洋热能发电是一种利用温差发电的技术，它通过将一些特殊的液体放置在温度不同的两个区域之间，利用液体的膨胀和收缩来驱动涡轮，从而实现发电。
海洋热能的直接利用则是利用海洋中的热能来进行空调或者供暖等。
四、海洋风能利用技术海洋风能是指利用海洋中的风来产生能源的一种技术。
海洋潮流能发电技术
海洋潮流能发电技术海洋潮流能发电技术是一种利用海洋潮汐运动来发电的可再生能源技术。
海洋潮汐是地球上重力相互作用的结果，是一种可预测且持续的自然现象。
利用海洋潮汐能发电是一种环保且可持续的能源解决方案。
海洋潮流能发电技术的原理是通过水流驱动涡轮发电机来产生电力。
当潮汐流经过潮汐发电设备时，水流的动能被转化为机械能，进而驱动涡轮发电机转动。
涡轮发电机将机械能转化为电能，通过输电线路输送到电网中，供应给用户使用。
与传统能源发电方式相比，海洋潮流能发电技术具有以下几个优点。
首先，海洋潮汐是可预测的，能够根据潮汐的变化来规划发电计划，提高发电效率。
其次，海洋潮流能发电是一种清洁能源，不会产生二氧化碳等温室气体和污染物，对环境友好。
此外，海洋潮流能发电是一种可再生能源，潮汐运动是持续的，不会耗尽，能够长期供应电力需求。
海洋潮流能发电技术的实施过程中面临一些挑战和难题。
首先，海洋环境复杂，潮汐的变化受到多种因素的影响，如海底地形、海洋生态系统等，需要对海洋环境进行详细的调查和研究。
其次，海洋潮汐的能量相对较小，需要设计高效的潮汐发电设备来捕捉和转换能量。
同时，潮汐发电设备的制造和维护成本较高，需要提高技术水平和降低成本，以提高经济效益。
海洋潮流能发电技术已经在一些国家和地区得到应用和推广。
例如，英国的斯旺西湾潮汐能发电站是世界上第一座商业化运营的潮汐能发电站，利用潮汐能发电为约10万户家庭提供电力。
此外，法国、加拿大、韩国等国家也在积极开展海洋潮流能发电技术的研究和实践。
海洋潮流能发电技术作为一种可再生能源技术，具有巨大的潜力和发展前景。
随着技术的不断进步和成本的降低，海洋潮流能发电有望成为未来能源领域的重要组成部分。
同时，海洋潮流能发电技术的发展也需要政府的支持和鼓励，通过制定相关政策和提供财政支持，促进技术的创新和推广应用。
海洋潮流能发电技术是一种利用海洋潮汐运动来发电的可再生能源技术。
它具有可预测性、环保性和可持续性等优点，是一种具有巨大发展潜力的能源解决方案。
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。
海洋能资源开发的技术与挑战
海洋能资源开发的技术与挑战在我们生活的这个蓝色星球上，海洋占据了超过七成的面积，其中蕴含着丰富的能源资源，如潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等。
海洋能资源的开发利用，不仅能够为人类提供源源不断的清洁能源，还能减轻对传统化石能源的依赖，降低温室气体排放，对于应对全球能源危机和环境问题具有重要的战略意义。
然而，海洋能资源的开发并非一帆风顺，面临着诸多技术难题和挑战。
一、海洋能资源开发的技术1、潮汐能发电技术潮汐能是由于天体引力作用产生的海洋水位周期性涨落所形成的能量。
潮汐能发电技术主要包括潮汐坝式发电和潮汐流发电两种方式。
潮汐坝式发电是在海湾或河口处建造大坝，形成水库，通过涨潮和落潮时水库水位的变化来驱动水轮机发电。
这种方式的优点是能量输出相对稳定，但对环境影响较大，建设成本也较高。
潮汐流发电则是利用潮流的动能驱动水轮机或叶轮发电，对环境的影响较小，但能量输出相对不稳定。
2、波浪能发电技术波浪能是由风与海洋表面相互作用产生的能量。
目前，波浪能发电技术主要有振荡水柱式、摆式、筏式、鸭式等。
振荡水柱式是通过波浪的上下运动推动空气在一个封闭的气室内来回运动，从而驱动涡轮机发电。
摆式则是利用波浪的冲击力使摆体来回摆动，通过机械传动装置将能量转化为电能。
筏式和鸭式则是通过浮体在波浪中的运动来发电。
3、海流能发电技术海流能是由于海水流动所产生的动能。
海流能发电装置通常类似于风力发电机，但其叶片和结构需要适应海洋环境的腐蚀和强大的水流冲击。
目前，海流能发电技术还处于试验和示范阶段。
4、温差能发电技术温差能是由于海洋表层和深层水温的差异所产生的能量。
温差能发电主要采用开式循环、闭式循环和混合式循环三种方式。
开式循环是利用表层温海水蒸发产生蒸汽驱动涡轮机发电，然后将蒸汽冷却成淡水。
闭式循环则是使用低沸点的工作流体，如氨、丙烷等，通过表层温海水加热蒸发，深层冷海水冷却凝结来实现循环发电。
混合式循环则结合了开式和闭式循环的优点。
海洋能发电技术的研究进展
海洋能发电技术的研究进展海洋，覆盖了地球表面约 71%的面积，蕴含着丰富且巨大的能源。
在全球能源需求不断增长、传统能源面临枯竭以及环境问题日益严峻的背景下，海洋能作为一种清洁、可再生的能源，其开发和利用备受关注。
海洋能发电技术的研究与发展，为解决能源问题带来了新的希望。
海洋能主要包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等。
每种能源形式都具有独特的特点和能量转换方式，相应的发电技术也各有不同。
潮汐能发电是目前海洋能发电中发展较为成熟的技术之一。
潮汐现象是由于月球和太阳对地球的引力作用而产生的海平面周期性升降。
利用潮汐的涨落驱动水轮机转动，从而将潮汐能转化为电能。
潮汐能发电站通常建设在海湾或河口等地形较为狭窄的地方，以提高潮差和水流速度。
目前，世界上一些著名的潮汐能发电站如法国的朗斯潮汐电站已经运行多年，为当地提供了稳定的电力供应。
然而，潮汐能发电也存在一些局限性，如建设成本高、对地理环境要求苛刻、发电具有间歇性等。
波浪能发电技术是另一个研究热点。
波浪能的能量密度较高，但具有随机性和不稳定性。
目前，波浪能发电装置主要有振荡水柱式、摆式、筏式、鸭式等多种类型。
振荡水柱式装置通过波浪的起伏推动气室内的空气，驱动涡轮机发电；摆式装置则利用波浪的冲击使摆体摆动来发电。
波浪能发电技术仍面临着能量转换效率低、设备可靠性差、维护成本高等挑战。
但随着技术的不断进步，一些新型的波浪能发电装置在提高能量转换效率和降低成本方面取得了一定的成果。
海流能发电是利用海洋中稳定的海流推动水轮机旋转发电。
海流能的流速相对稳定，但其能量密度较低，需要大规模的设备来获取足够的电能。
目前，海流能发电技术还处于试验和示范阶段，一些关键技术如水下设备的安装和维护、能量转换效率的提高等仍有待突破。
温差能发电利用海洋表层温水与深层冷水之间的温度差来驱动热机发电。
这种发电方式具有能量密度高、无污染等优点，但由于技术复杂、成本高昂，目前还处于实验研究阶段。
海洋能多种发电技术
目 录
• 海洋能发电技术概述 • 潮汐能发电技术 • 海浪能发电技术 • 海洋温差能发电技术 • 海洋盐差能发电技术
01 海洋能发电技术概述
海洋能发电技术的定义与特点
定义
海洋能发电技术是指利用海洋能 资源转换为电能的技术，主要包 括潮汐能、波浪能、温差能、盐 差能等。
特点
海洋能发电技术具有清洁、可再 生、储量巨大等优点，同时也有 不稳定、能量密度低等局限性。
技术难度高
01
需要解决半透膜的耐久性和效率问题。
投资成本高
02
需要大规模投资才能实现经济效益。
地理位置限制
03
适合地理位置靠近海边、盐差较大的地区。
海洋盐差能发电技术的应用场景与实例
应用场景
适合在沿海地区、岛屿、离岸石油和天然气平台等使 用。
实例
目前全球范围内已有多个海洋盐差能发电项目在研究 和开发阶段，其中一些已进入试验阶段。例如，在美 国加利福尼亚州的沿海地区，有一项名为“Salinity Gradient Power”的项目正在进行中。
流程
低盐度海水通过半透膜进入高盐度水体，由 于渗透作用，产生压力，驱动涡轮机发电。
海洋盐差能发电技术的优缺点
要点一
可再生能源
要点二
无污染
海洋盐差能是一种无穷无尽的能源，不会耗尽。
发电过程中不产生任何污染物，对环境友好。
海洋盐差能发电技术的优缺点
• 能源稳定：受气候影响较小，发电量相对稳定。
海洋盐差能发电技术的优缺点
海洋温差能发电技术的优缺点
• 能源稳定：受气候变化影响较小，发电稳定性较 高。
海洋温差能发电技术的优缺点
技术难度高
需要解决复杂的技术问题， 如热交换器设计、介质选 择等。
第五章 海洋能多种发电技术
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单击此处编辑母版标题样式 4、海洋能利用现状
全球海洋能利用现状
截至2013年年底，全球海洋能发电累计装机容量为
539兆瓦，比较著名的电站有：位于韩国始华湖的潮
汐能电站，装机容量为254兆瓦；位于法国朗斯河口 的潮汐能电站，装机容量为240兆瓦；位于加拿大芬 迪湾的潮汐能电站，装机容量为18兆瓦；位于中国浙 江江厦的潮汐能电站，装机容量为4兆瓦；以及位于 俄罗斯基斯洛湾的潮汐能电站，装机容量为0.4兆瓦 。 预计2015年至2020年全球潮汐能发电新增装机容 量约为214兆瓦，其中大部分分布在欧洲，特别是对 海洋能有政策支持的法国和、开发时间过 长等问题。
Page 25
单击此处编辑母版标题样式 要点 2：波浪发电
波浪的形成及类型
波浪能的资源分布和优点
波浪能发电装臵
波浪能发电项目
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单击此处编辑母版标题样式
一、波浪能发电
海浪的类型
风浪，在风的直接吹拂作用下产生的水面波动。由风引起
的波浪在靠近其形成的区域才被称为风浪。
风浪传播开去，出现在距离很远的海面。这种不在有风海
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单击此处编辑母版标题样式 4、海洋能利用现状
中国海洋能利用现状
国务院办公厅关于印发能源发展战略行动计划（
2014—2020年）的通知 ： 积极发展地热能、生物质
能和海洋能。坚持统筹兼顾、因地制宜、多元发展的 方针，有序开展地热能、海洋能资源普查，制定生物 质能和地热能开发利用规划，积极推动地热能、生物 质和海洋能清洁高效利用，推广生物质能和地热供热 ，开展地热发电和海洋能发电示范工程。
的机械能； 3）发电系统，与常规发电装臵类似，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。
海洋能多种发电技术
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全球波浪能资源
波浪能年平均功率密度的全球分布，如图所示：
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想想：哪些地方的波浪能比较便于利用？
我国波浪能资源
我国海岸线长，海域辽阔。 90%以上分布在经济发达而常规能源缺乏的东南沿海，
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要点1：海洋与海洋能
目录
海洋的认知
1
海洋能资源的分布
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海洋能的特点
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海洋能利用现状
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3、海洋能的特点
蕴藏量丰富，可循环再生 A 稳定性较好或者变化有规律 C
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B 能流分布不均，能量密度低 D 清洁无污染
要点1：海洋与海洋能
目录
海洋的认知
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海洋能资源的分布
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4、海洋能利用现状
中国海洋能利用现状
国务院办公厅关于印发能源发展战略行动计划（ 2014—2020年）的通知 ： 积极发展地热能、生物质 能和海洋能。坚持统筹兼顾、因地制宜、多元发展的 方针，有序开展地热能、海洋能资源普查，制定生物 质能和地热能开发利用规划，积极推动地热能、生物 质和海洋能清洁高效利用，推广生物质能和地热供热 ，开展地热发电和海洋能发电示范工程。
但一般效率不高，而且对地形条件依赖性强，应用受
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到局限。
（1）点头鸭式（Duck）
鸭子的“胸脯”对着海 浪传播的方向，随着海 浪的波动，像不倒翁一 样不停地摆动。
摇摆机构带动内部的凸 轮/铰链机构，改变工作 液体的压力，从而带动 工作泵，推动发电机发 电。
知识窗▏海洋能发电技术
知识窗▏海洋能发电技术海洋能通常是指海洋中蕴藏的可再生能源，主要包括波浪能、潮汐能、风能、海流能、温差能、盐差能等，还有人提出洋流、内波发电。
据世界能源委员会统计，全世界仅沿海地带便于开发的波浪能就有20亿kW，沿岸和近海区的潮汐能17kW。
海洋能具有取之不尽、用之不竭，开发利用不污染环境，不占用陆地等诸多特点。
目前，海洋能的开发已受到不少海洋国家的高度重视，它们投入相当大的人力、物力、财力，研究海洋能开发利用技术，其中有些技术，如风能、潮汐能都已经有成熟的商业化装置，波浪能、温差能正处于试验阶段。
下面就展开谈谈有关风能、潮汐能、波浪能及温差能等四种正在趋于成熟中的海洋能。
⒈ 风能国内风能从刚开始起步时的补充能源，变成现在的替代能源，是中国发展最快的绿色能源。
在我国陆地风电场建设快速发展的近些年，人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制，将目光逐渐转向了风速大、风向较稳定的海上风能。
根据国内外已经建成的海上风电场投资比例及一些研究成果，风机基础约占风电场总成本的20%～30%，是造成海上风电成本较高的原因之一。
当然建设海上风电也有几大优点，主要是：①海上吹程长，摩擦力小，风速大。
大家知道能量和速度的二次方成正比，如果海上风速是陆地上的1.5倍，输出功率则是2倍多。
②采用海上运输能吊装更大的机组，因此海上可以安装更大型的装置。
③近海风场往往距离沿海人口密集地区较近，减少了电力运输的损耗。
④不会占用陆地的宝贵资源，尤其是西欧、东亚的沿海人口密集地区。
工程设计上，海上风电和陆上风场相差不大，仍然是座底式的为主，尤其是浅水的风机。
上图是几款座底式风机的示意图，其概念其实都来源于海上石油平台几种浮体形式，将浮体水动力、锚泊系统力和上部风力荷载耦合起来。
当水深深于50m时，座底式的就不经济了，漂浮式风力发电机则成了主流。
在浮式风机研究方面，日本和欧美是走在前列的。
当然，从动力学角度，漂浮式风机支架存在一些技术上的问题尚需解决，主要为：①风电机和海浪引起的波动最小化；②设计过程中的额外复杂性，包括支架结构和风电机之间的连接设备的认识和建模；③电气设备设计和成本，尤其是挠性电缆；④建造、安装和维护程序。
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。
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新能源与分布式发电
海洋能发电
§5.3.5 波浪能装置的安装模式
根据系留状态，波浪能转换装置可分为固定式和漂浮式。
各种波浪能转换装置，往往都需要一个主梁或主轴，即一种 居中的、稳定的结构，系锚或固定在海床或海滩。
根据主梁与波浪运动方向的关系，波浪能转换装置可分为：
（1）终结型模式……
（2）减缓型模式…… （3）点吸收模式……
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（6）欧共体2MW 的OSPREY OSPREY意思是海洋涌浪动力可再生能源，实际上是波浪能 和风能两用的近岸装置。 1995年英国制造了OSPREY-1，总容量2MW，其中沉箱式 波能发电装置500 kW，风能1500 kW，造价$350万，下 水时装置受到损坏。 英国又开始研建OSPREY 2000，装机容量仍为2MW。
（3）液压式 通过某种泵液装置将波浪能转换为液体的压能或位能，再由 油压马达或水轮机驱动发电机。 这类装置结构复杂，成本也较高。 但由于液体的不可压缩性，当与波浪相互作用时，液压机构 能获得很高的压强，转换效率也明显高。
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（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 定和高，而且对地形条件依赖性强，应用受到局限。
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（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 柱形钢壳结构单元铰接而成。
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。
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海浪的运动
水面上的大小波浪交替，有规律地顺风滚动前进； 水面下的波浪随风力不同做直径不同、转速不同的圆周或椭 圆运动。
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§5.3.2 波浪能资源的分布和特点
波浪的前进，产生动能，波浪的起伏产生势能。
波浪的能量与波浪的高度、波浪的运动周期以及迎波面的宽 度等多种因素有关。
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（7）中国大万山岛3kW 和20kW 岸基OWC
1989 年，中科院广州能源研究所，在珠海市大万山岛，建 成中国第一座波浪能试验电站。
这座3 千瓦的岸式振荡水柱型波浪能电站，采用人造水道和 Wells涡轮机。 在该电站原有基础上，1996 年完成20 千瓦电站的建造。
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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)×109 KW； 盐差能资源理论蕴藏量约为3.9×1015 kJ，理论功率为 1.25×108 KW。
三峡电站共有单机70万千瓦的机组26台，总装机量1820万 千瓦 ,年发电847亿度
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据波浪能能流密度和开发利用的自然环境条件，
首选浙江、福建沿岸，应为重点开发利用地区，
其次广东东部、长江口和山东半岛南岸中段。
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§5.3.2.3 波浪能的优点
在海洋能中，波浪能除可循环再生以外，还有以下优点：
1）以机械能形式存在，在各种海洋能中品位最高； 2）在海洋能中能流密度最大； 3）在海洋中分布最广。 4）可通过较小的装置实现其利用； 5）可提供可观的廉价能量。
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（8）中国广东汕尾100kW 岸基OWC 2001 年建成的100 kW 岸式波力电站，位于广东省汕尾市遮 浪镇，是一座与并网运行的岸式OWC型波浪能电站。
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 瓦。 也有学者给出不同的估计。
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§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；
（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 荡水柱气室，在船的内室里，安装了几台海浪发电装置。
“海明”号的船身结构海底电缆和锚泊设计较成功，但发电效 率令人失望，系统总效率不超过6.5%。 作为一个大型国际合作项目，“海明”计划的贡献不仅在于 获得了大量技术成果，还在世界范围内推动了波浪能研究。
这是日本的波浪能电站中 效率较高的一个。
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（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。
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§5 海洋能多种发电技术
关注的问题 浩瀚的海洋中蕴藏着怎样的能量？ 海洋中的各种能量都是怎样形成的？ 大洋中的海流又能否利用？ 不同深处的海水温差如何转变为电能？ 咸海水中的盐分和发电有什么联系？ 海洋能发电的设备有什么特点？ 海洋能发电的发展状况如何？ 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。
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（4）海蛇式（Pelamis） 由一系列圆柱形钢壳结构单元铰接而成，外型类似火车。
当波浪起浮带动整条装置时就会起动铰接点，其内部的液压 圆筒的泵油会起动液压马达经过一个能量平滑系统。
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（5）摆式（Pendulum） 1983 年建造了一座推摆式波浪能电站。 通过浮板的摆动将波浪能转换为液压产生电力。
小知识：巨大浪涌往往是风暴来袭的前兆？
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海浪的类型
风浪，在风的直接吹拂作用下产生的水面波动。由风引起的 波浪在靠近其形成的区域才被称为风浪。 风浪传播开去，出现在距离很远的海面。这种不在有风海域 的波浪称为涌浪。 外海的波浪传到海岸附近，因水深和地形会改变波动性质， 出现折射、波面破碎和倒卷，这就是近岸浪。 小知识：“无风不起浪”和“无风三尺浪”
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§5.3.6 典型的波浪能发电装置
（1） 振荡水柱式（OWC）
水注上升和下降时，气流方向是相反的，气轮机的旋转方向 如果来回变化，发电也时正时负…… 小知识：Wells涡轮机（详见教材）
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（3）点头鸭式（Duck） 鸭子的“胸脯”对着海浪 传播的方向，随着海浪 的波动，像不倒翁一样 不停地摆动。 摇摆机构带动内部的凸轮/ 铰链机构，改变工作液 体的压力，从而带动工 作泵，推动发电机发电。 可同时将波浪的动能和势能转换，理论效率达到90%以上。 浮动主梁骨架上，可并排放置多个“鸭子” 。
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§5.3.4 波浪能的转换方式
波浪能的转换方式，大体上可分为四类： — 机械传统式 — 空气涡轮式 — 液压式 — 蓄能水库式 （1）机械传动式
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（2）空气涡轮式
这种装置结构简单，而且以空气为工质，没有液压油泄露 的问题。
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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） 如果海洋中蕴藏的丰富能源能够为人类所用，那人类也许 再也不必为能源问题担忧了。
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§ 5.2 海洋能资源
§5.2.1 世界海洋能资源
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海洋是超大的太阳能接收体和存储器，是个“蓝色油田”。 据联合国教科文组织估计，海洋能可再生总量为766 亿千瓦。 其中 温差能为400 亿千瓦，盐差能为300 亿千瓦， 潮汐能为 30 亿千瓦，波浪能为 30 亿千瓦， 海流能为 6 亿千瓦。
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海洋能发电
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§5.1 海洋的概念
海和洋
海和洋是有区别的，是不同的概念。 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。
海洋是地球上广大而连续的咸水水体的总称，是相互连通的。 海洋的水底地形，像个大水盆（详见教材）。
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§5.3.3 波浪发电装置的基本构成
波浪发电，一般是通过波浪能转换装置，先把波浪能转换为 机械能，再最终转换成电能。 波浪上下起伏或左右摇摆，能够直接或间接带动水轮机或空 气涡轮机转动……
波浪能利用的关键是波浪能转换装置，通常经三级转换：
1）波浪能采集系统，捕获波浪的能量； 2）机械能转换系统，把捕获的波浪能转换为某种特定形式 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。
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（7）其它海浪发电装置
其它多种新型海浪发电装置的原理和图片，详见教材。
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波浪能转换发电系统的主要构造
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§5.3.7 代表性波浪能发电项目
（1）英国75kW 和500kW 的LIMPET
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岸式海洋动力能源转换器，是一种振荡水柱型（OWC）波 浪能装置。