第8章 海洋能利用与发电技术

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8.2 海洋能的分类与利用
8.2.1 海洋能的分类
2．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。海 流能也主要用来发电，发电原理与风力发电类似。但是由于海水的密度 比较大，而且海流发电装置必须置于海水中，所以海流发电还存在了以 下一些关键技术：安装维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安 全性能、海流装置的固定形式和透平设计等。
8.2.2 潮汐能发电原理及应用
我国的潮汐能开发技术研究已取得很大进展。小型潮汐电站开 发技术已趋成熟。江厦潮汐电站已成功地使用了我国自己设计制 造安装的双向贯流灯泡型机组，水轮机具有正、反向发电和泄水 的工况。为了保证潮汐电站的发电质量，提高经济效益，有些电 站也采用了新的电子技术，实行自动运行控制。江厦潮汐电站利 用计算机能正确地做潮位预报，能够保证机组的最大出力。
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主要内容
8.1 8.2 8.3 8.4
海洋能简介 海洋能的分类与利用 海洋能源的发电与资源评价
海洋能的利用前景与制约因素
Date: 2011-11-14 主讲: 汪志锋
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8.2.2 海流能发电原理及应用
海流发电概况： 海流发电概况：
海流和潮汐实际上是同一潮波现象的两种不同表现形式。潮汐是潮波 运动引起的海水垂直升降，潮流是潮波运动引起的海水水平流动。一般 来说，开阔的外海潮差小，流速亦小，靠岸边越大，在港湾口、水道地 区流速显著变化。潮流涨落方向如果呈旋转变化，则称旋转流，一般发 生在较开阔的海区；潮流涨落方向如果为正反向变化，则称往复流，一 般发生在较狭窄的水域。 海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似，几乎任何一 个风力发电装置都可以改造成为海流发电装置。
8.1 海洋能简介
潮汐电站
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设想中的温差发电装置 5
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8.1 海洋能简介
波浪发电站
潮流发电站
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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。主要是指海水潮和潮落形成的水的势能，利用的原理与水 力发电的原理类似，而且潮汐能的能量与潮量和潮差成正比。
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8.1 海洋能简介
海洋能源通常指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。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。
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8.2.2 潮汐能发电原理及应用
单库双向作用 步骤 ①通过水闸向库内注水； ②等候，使水在库内保持一段时间； ③利用落潮发电； ④通过水闸将库中的水泄干； ⑤等候一段时间； ⑥涨潮发电。 无论是单向发电还是双向发电，出力的大小都与水库的深度、潮差以及电站的 结构设计有关。
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8.2.2 潮汐能发电原理及应用
落潮发电” 单库单向作用 —— ”落潮发电” 步骤 落潮发电 ①向水库注水； ②等候，直至水库中的水到退潮，这样使库内外产生一定的水头； ③将水库中的水通过水轮机放入大海中，直到海水涨潮，海水水头降到最低工 作点为止； ④第二次涨潮时重复以上工作步骤。 也可以反过来，使海水从海里向水库注入时推动水轮机发电，这种方式称为 “涨潮发电”。但是，蓄水库的坝边通常是斜坡形的，所以“落潮发电”一般 更为有效。
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8.2.3 海流能发电原理及应用
链式海流发电装置： 链式海流发电装置：
它主要由降落伞、环状链条、驱动轮和发电机组成。一般在环 状链条上装有多个降落伞，链条在降落伞的带动下会转动，同时 使驱动轮转动，驱动轮与船上发电机相连。当降落伞顺着海流方 向时。由于海流的作用，降落伞张开，当降落伞转到与海流相对 的方向时，伞口收拢，带有降落伞的链条的运动使驱动轮转动。 挂有降落伞的链条自动地向驱动轮的下游漂移，所以降落伞和链 条的方向可以始终与流速较大的海流的方向保持一致。
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第8章 章 海洋能利用与发电技术
Date: 2011-11-14 主讲: 汪志锋
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8.2.3 海流能发电原理及应用
旋转式海流发电装置： 旋转式海流发电装置：
这种发电装置有一台带外罩的水轮机。在喉部有一台用轮缘固 定方式固定的双转式水轮机。当叶轮旋转速度加快时，可变式水 轮叶片呈悬链线形，这样可最大限度地利用海流。水轮机边缘有 多个动力输出装置，动力输出装置带动发电机组，从而使水轮机 的旋转运动转换为电能。这种装置通常采用绷紧式三点系泊装置 进行固定。可以减少海面船舶活动造成的影响，发出的电能通过 电缆输往岸上。
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8.2 海洋能的分类与利用
8.2.1 海Leabharlann Baidu能的分类
海洋能的表现形式多种多样，通常包括：潮汐能、海流能、波浪能、 海洋温差能和海洋盐差能等。
1．潮汐能 ．
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8.2 海洋能的分类与利用
8.2.1 海洋能的分类
5．盐差能 ．
盐差能是以化学能形态出现的海洋能。它是指海水和淡水之间或两种 含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能。主要存在于河海交接处。同 时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。 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。
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8.2.2 潮汐能发电原理及应用
潮汐是海水受太阳、月球和地球引力的相互作用后，所发生的周期性涨落现象。
图8-1 潮汐过程线
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8.2.2 潮汐能发电原理及应用
世界现有投入运行的潮汐电站
平均潮差 /m 库区面积 /km2 装机容量 /MW 发电量 /(GW·h/a) 投入运行时间 /年份
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海洋能特点 1
可再生性：由于海 水潮汐、海流和波 浪等运动周而复始， 永不休止，所以海 洋能是可再生能源；
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总量巨大，但分布 不均、分散，能流 密度低，利用效率 不高，经济性差。
属于一种洁净能源， 能量多变，具有不 无污染； 稳定性，运用起来 比较困难；
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8.2 海洋能的分类与利用
8.2.1 海洋能的分类
3．波浪能 ．
波浪能是海洋能利用研究中近期研究最多、政府投资项目最多和最重 视的一种能源。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。
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8.2.2 潮汐能发电原理及应用
我国运行发电的主要潮汐电站简况表
站名 沙山 岳甫 海山 江厦 白沙口 浏河 筹东 果子山 位置 浙江温岭 浙江象山 浙江玉环 浙江温岭 山东乳山 江苏太仓 福建长乐 广西 龙门港 型式 单库单向 单库单向 双库单向 单库双向 单库单向 双向 双贯流式 卧轴轴伸式 单库单向 机组 数量 1 4 2 6 6 2 1 1 装机容量 设计 /kW 40ⅹ1 75ⅹ4 75ⅹ2 500ⅹ6 160ⅹ6 75ⅹ2 40ⅹ1 40ⅹ1 实际 /kW 40 75ⅹ1 150 500ⅹ1 640 150 40 40 每年耗电量/万度 设计 9.3 60 31 1070 232 25 / / 实际 8.5 6.2 5～7 116 / 6 / / 建站时 间 1958 1970 1973 1972 1970 1970 1958 1976 投产 时间 1959.10 1972.5 1975 1980 1978.8 1978.7 1959 1977.2
地点
朗斯（法国） 基斯洛湾（前苏联） 江厦（中国） 安娜波利斯（加拿大 ）
8.0 2.4 7.1 6.4
17 2 2 6
240.0 0.4 3.2 17.8
540 11 30
1966 1968 1980 1984
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8.2.3 海流能发电原理及应用
海流发电装置的两种方式
1.ONE
链式发电系统
2.TWO
旋转式发电系统
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8.2.3 海流能发电原理及应用
图8-2 链式海流发电装置
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8.2 海洋能的分类与利用
8.2.1 海洋能的分类
4．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。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500～1000m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。海 洋温差能转换主要有开式循环和闭式循环两种方式。温差能利用的困难 主要是温差太小，能量密度太低。温差能转换的关键是强化传热传质技 术。