海洋能課題研究課件

1、海洋能發(fā)電技術新能源發(fā)電技術課題研究姓名：王瀟瀟學號：20111125海洋能定義 海洋能指依附在海水中的可再生能海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通過各種物理過程接收、儲源，海洋通過各種物理過程接收、儲存和散發(fā)能量，這些能量以存和散發(fā)能量，這些能量以潮汐、波潮汐、波浪、溫度差、鹽度梯度、海流浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形等形式存在于海洋之中。式存在于海洋之中。海洋能的分類 按其成因可分為：按其成因可分為： 潮汐能、波浪能、海流能、溫差能、鹽差潮汐能、波浪能、海流能、溫差能、鹽差能等。能等。 按其儲存形式可分為：按其儲存形式可分為： 機械能（潮汐能、波浪能和海流能）、熱機械能（潮汐能、波浪能

2、和海流能）、熱能（海水溫差能）和化學能（海水鹽差能）能（海水溫差能）和化學能（海水鹽差能）海洋能的利用 海洋能最主要的利用方式就是發(fā)電。全球海洋能最主要的利用方式就是發(fā)電。全球僅可利用的潮汐能就達僅可利用的潮汐能就達30 億千瓦，年發(fā)電億千瓦，年發(fā)電量約為量約為26萬億度，這比目前世界上全部的萬億度，這比目前世界上全部的水力發(fā)電量大一倍。水力發(fā)電量大一倍。全世界潮汐電站的總全世界潮汐電站的總裝機容量為裝機容量為265兆瓦，中國為兆瓦，中國為5.64兆瓦。海兆瓦。海洋能總量巨大，因此又被稱為洋能總量巨大，因此又被稱為“藍色油藍色油田田”。潮汐能潮汐能簡介 潮汐現(xiàn)象是指海水在天體（主要是月球和潮汐

3、現(xiàn)象是指海水在天體（主要是月球和太陽）引潮力作用下所產生的周期性運動，太陽）引潮力作用下所產生的周期性運動，習慣上把海面垂直方向漲落稱為習慣上把海面垂直方向漲落稱為潮汐潮汐，而，而海水在水平方向的流動稱為海水在水平方向的流動稱為潮流潮流。因為太。因為太陽陽、月亮與地球之間的萬有引力與地球自月亮與地球之間的萬有引力與地球自轉的運動使得海洋水位形成高低變化轉的運動使得海洋水位形成高低變化,這種這種高低變化高低變化,稱之為稱之為潮汐潮汐潮汐能發(fā)電 潮汐能利用的主要方式是發(fā)電，潮汐潮汐能利用的主要方式是發(fā)電，潮汐發(fā)電與水力發(fā)電的原理相似。通過貯發(fā)電與水力發(fā)電的原理相似。通過貯水庫，在漲潮時將海水貯存在

4、貯水庫水庫，在漲潮時將海水貯存在貯水庫內，以勢能的形式保存，然后，在落內，以勢能的形式保存，然后，在落潮時放出海水，潮時放出海水，利用高、低潮位之間利用高、低潮位之間的落差，的落差，推動水輪機旋轉，帶動發(fā)電推動水輪機旋轉，帶動發(fā)電機發(fā)電。機發(fā)電。潮汐能發(fā)電潮汐發(fā)電方式 潮汐發(fā)電型式：潮汐發(fā)電型式： 單庫單向型單庫單向型，只能在落潮時發(fā)電。，只能在落潮時發(fā)電。 單庫雙向型單庫雙向型：在漲、落潮時都能發(fā)電。：在漲、落潮時都能發(fā)電。 雙庫雙向型雙庫雙向型：可連續(xù)發(fā)電，但未見實際應用。：可連續(xù)發(fā)電，但未見實際應用。 目前世界上最大的潮汐發(fā)電站，是目前世界上最大的潮汐發(fā)電站，是19661966年在法國年

5、在法國朗斯潮汐電站，裝有朗斯潮汐電站，裝有2424臺臺104104千瓦貫流式水輪發(fā)電千瓦貫流式水輪發(fā)電機機 ，年均發(fā)電量為，年均發(fā)電量為5.445.44億度。億度。19801980年建成的江廈年建成的江廈潮汐電站是我國第一座雙向潮汐電站，也是目前潮汐電站是我國第一座雙向潮汐電站，也是目前世界上較大的一座雙向潮汐電站，其總機容量為世界上較大的一座雙向潮汐電站，其總機容量為32003200千瓦。千瓦。單庫單向型 單庫單向型單庫單向型是在是在漲潮漲潮時將貯水庫閘門打開，向水時將貯水庫閘門打開，向水庫充水，平潮時關閘；庫充水，平潮時關閘；落潮落潮后，待貯水庫與外海后，待貯水庫與外海有一定水位差時開閘，

6、驅動水輪發(fā)電機組發(fā)電。有一定水位差時開閘，驅動水輪發(fā)電機組發(fā)電。單庫單向發(fā)電方式的優(yōu)點是設備結構簡單，投資單庫單向發(fā)電方式的優(yōu)點是設備結構簡單，投資少；缺點是發(fā)電斷續(xù)，少；缺點是發(fā)電斷續(xù)，1 1天中約有天中約有6565以上的時間以上的時間處于貯水和停機狀態(tài)。處于貯水和停機狀態(tài)。 單庫單向型四個工況四個工況 10-12h 22%10-12h 22%單庫雙向型 單庫雙向型單庫雙向型有兩種設計方案。第一種方案利用兩有兩種設計方案。第一種方案利用兩套單向閥門控制兩條向水輪機引水的管道。在漲套單向閥門控制兩條向水輪機引水的管道。在漲潮和落潮時，海水分別從各自的引水管道進入水潮和落潮時，海水分別從各自的引

7、水管道進入水輪機，使水輪機單向旋轉帶動發(fā)電機。第二種方輪機，使水輪機單向旋轉帶動發(fā)電機。第二種方案是采用雙向水輪機組。案是采用雙向水輪機組。單庫雙向型運行工況雙庫單向型 雙庫單向型雙庫單向型采用兩個采用兩個水力相聯(lián)水力相聯(lián)的水庫，可實現(xiàn)潮的水庫，可實現(xiàn)潮汐能連續(xù)發(fā)電。汐能連續(xù)發(fā)電。漲潮漲潮時，向高貯水庫充水；時，向高貯水庫充水；落潮落潮時，由低貯水庫排水，利用兩水庫間的水位差，時，由低貯水庫排水，利用兩水庫間的水位差，使水輪發(fā)電機組連續(xù)單向旋轉發(fā)電；其使水輪發(fā)電機組連續(xù)單向旋轉發(fā)電；其缺點缺點是要是要建兩個水庫，投資大且工作水頭降低。建兩個水庫，投資大且工作水頭降低。雙庫單向型運行工況波浪能

8、波浪能波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能。是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能。波浪能是海洋能源中能量最不穩(wěn)定的一種能源。波浪能是海洋能源中能量最不穩(wěn)定的一種能源。波浪的能量與波高的平方、波浪的運動周期以及波浪的能量與波高的平方、波浪的運動周期以及迎波面的寬度成正比。迎波面的寬度成正比。 波浪能的大小波浪能的大小可以用海水起伏勢能的變化來進行可以用海水起伏勢能的變化來進行估算，即估算，即P P0.5TH20.5TH2（P P為單位波前寬度上的波浪為單位波前寬度上的波浪功率，單位功率，單位kw/mkw/m；T T為波浪周期，單位為波浪周期，單位s s；H H為波高，為波高，單位單位m m。波

9、浪能發(fā)電 經(jīng)過經(jīng)過7070年代對多種波能裝置進行的實驗室研究和年代對多種波能裝置進行的實驗室研究和8080年代進行的實海況試驗及應用示范研究，波浪年代進行的實海況試驗及應用示范研究，波浪發(fā)電技術已逐步接近實用化水平，研究的重點也發(fā)電技術已逐步接近實用化水平，研究的重點也集中于集中于3 3種種被認為是有商品化價值的裝置，包括被認為是有商品化價值的裝置，包括振振蕩水柱式裝置、擺式裝置和聚波水庫式裝置。蕩水柱式裝置、擺式裝置和聚波水庫式裝置。波浪能發(fā)電 振蕩水柱波能裝置可分為漂浮式和固定式兩種振蕩水柱波能裝置可分為漂浮式和固定式兩種。目前已建成的振蕩水柱波能裝置都利用空氣作為目前已建成的振蕩水柱波能

10、裝置都利用空氣作為轉換的介質。在波浪力的作用下，氣室下部的水轉換的介質。在波浪力的作用下，氣室下部的水柱在氣室內作強迫振動，壓縮氣室的空氣往復通柱在氣室內作強迫振動，壓縮氣室的空氣往復通過噴嘴，將波浪能轉換成空氣的壓能和動能。在過噴嘴，將波浪能轉換成空氣的壓能和動能。在噴嘴安裝一個空氣透平并將透平轉軸與發(fā)電機相噴嘴安裝一個空氣透平并將透平轉軸與發(fā)電機相連，則可利用連，則可利用壓縮氣流驅動透平旋轉并帶動發(fā)電壓縮氣流驅動透平旋轉并帶動發(fā)電機發(fā)電機發(fā)電。振蕩水柱波能裝置的優(yōu)點是轉動機構不。振蕩水柱波能裝置的優(yōu)點是轉動機構不與海水接觸，防腐性能好，安全可靠，維護方便。與海水接觸，防腐性能好，安全可靠，

11、維護方便。其缺點是二級能量轉換效率較低。其缺點是二級能量轉換效率較低。波浪能發(fā)電 擺式波能裝置也可分為漂浮式和固定式兩種擺式波能裝置也可分為漂浮式和固定式兩種。在。在波浪的作用下，擺體作前后或上下擺動，將波浪波浪的作用下，擺體作前后或上下擺動，將波浪能轉換成擺軸的動能。能轉換成擺軸的動能。與擺軸相聯(lián)的通常是液壓與擺軸相聯(lián)的通常是液壓裝置，它將擺的動能轉換成裝置，它將擺的動能轉換成 液力泵的動能，再帶液力泵的動能，再帶動發(fā)電機發(fā)電。動發(fā)電機發(fā)電。擺體的運動很適合波浪大推力和擺體的運動很適合波浪大推力和低頻的特性。因此，擺式裝置的轉換效率較高，低頻的特性。因此，擺式裝置的轉換效率較高，但機械和液壓

12、機構的維護較為困難。擺式裝置的但機械和液壓機構的維護較為困難。擺式裝置的另一優(yōu)點是可以方便地與相位控制技術相結合。另一優(yōu)點是可以方便地與相位控制技術相結合。相位控制技術可以使波能裝置吸收到裝置迎波寬相位控制技術可以使波能裝置吸收到裝置迎波寬度以外的波浪能，從而大大提高裝置的效率。度以外的波浪能，從而大大提高裝置的效率。 波浪能發(fā)電 聚波水庫裝置利用喇叭型的收縮波道，作為一級聚波水庫裝置利用喇叭型的收縮波道，作為一級能量轉換機構。能量轉換機構。波道與海連通的一面開口寬，然波道與海連通的一面開口寬，然后逐漸收縮通至貯水庫。波浪在逐漸變窄的波道后逐漸收縮通至貯水庫。波浪在逐漸變窄的波道中，波高不斷地

13、被放大，直至波峰溢過邊墻，將中，波高不斷地被放大，直至波峰溢過邊墻，將波浪能轉換成勢能貯存在貯水庫中。收縮波道具波浪能轉換成勢能貯存在貯水庫中。收縮波道具有聚波器和轉能器的雙重作用。有聚波器和轉能器的雙重作用。水庫與外海間的水庫與外海間的水頭落差可達水頭落差可達3-8m3-8m，利用水輪發(fā)電機組可以發(fā)電。，利用水輪發(fā)電機組可以發(fā)電。聚波水庫裝置的優(yōu)點是一級轉換沒有活動部件，聚波水庫裝置的優(yōu)點是一級轉換沒有活動部件，可靠性好，維護費用低，系統(tǒng)出力穩(wěn)定。不足之可靠性好，維護費用低，系統(tǒng)出力穩(wěn)定。不足之處是電站建造對地形有要求，不易推廣。處是電站建造對地形有要求，不易推廣。海流能 海流能是另一種以動

14、能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。海流能是另一種以動能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。所謂所謂海流主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動海流主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動以及由于潮汐導致的有規(guī)律的海水流動。其中一以及由于潮汐導致的有規(guī)律的海水流動。其中一種是海水環(huán)流，是指大量的海水從一個海域長距種是海水環(huán)流，是指大量的海水從一個海域長距離地流向另一個海域。離地流向另一個海域。海流能發(fā)電 目前海流能發(fā)電之技術發(fā)展乃以風能之研發(fā)結果發(fā)電為基礎，故海流渦輪機的結構與運轉原理與風力機類似。海流能發(fā)電原理海流能發(fā)電分類 海流的渦輪發(fā)電機一般分成水平軸式及垂直軸式，水平軸式與一般的風力發(fā)電機組相當類似，而垂直軸式則主要為Da

15、rrieus型helical型葉片渦輪機或十字型翼面渦輪機。海流能發(fā)電分類水平軸式海洋能發(fā)電分類垂直軸式溫差能 溫差能溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間水溫之是指海洋表層海水和深層海水之間水溫之差的熱能。海洋是地球上一個巨大的太陽能集熱差的熱能。海洋是地球上一個巨大的太陽能集熱和蓄熱器。由太陽投射到地球表面的太陽能大部和蓄熱器。由太陽投射到地球表面的太陽能大部分被海水吸收，使海洋表層水溫升高。赤道附近分被海水吸收，使海洋表層水溫升高。赤道附近太陽直射多，其海域的表層溫度可達太陽直射多，其海域的表層溫度可達25252828，波斯灣和紅海由于被炎熱的陸地包圍，其海面水波斯灣和紅海由于被炎熱的陸地

16、包圍，其海面水溫可達溫可達3535。而在海洋深處。而在海洋深處50O50O1000m1000m處海水溫處海水溫度卻只有度卻只有3 366。這個垂直的溫差就是一個可供這個垂直的溫差就是一個可供利用的巨大能源。利用的巨大能源。在大部分熱帶和亞熱帶海區(qū)，在大部分熱帶和亞熱帶海區(qū)，表層水溫和表層水溫和1000m1000m深處的水溫相差深處的水溫相差2020以上，這是以上，這是熱能轉換所需的最小溫差。熱能轉換所需的最小溫差。據(jù)估計，如果利用這據(jù)估計，如果利用這一溫差發(fā)電，其功率可達一溫差發(fā)電，其功率可達2TW2TW。溫差能發(fā)電 海洋面積佔據(jù)了整個地球表面的70%，由於海洋面積廣泛，加上太陽光的照射海洋可

17、說是地球上最大的太陽能儲存場；若將海洋熱能轉換發(fā)電故稱為溫差發(fā)電，目前轉換效率約3。溫差能發(fā)電原理圖溫差能發(fā)電方式 開式循環(huán)系統(tǒng)主要包括真空泵、溫水泵、冷水泵、閃蒸器、冷凝器、透平一發(fā)電機組等部分。真空泵先將系 統(tǒng)內抽到一定的真空，接著起動溫水泵把表層的溫水抽入閃蒸器，由于系統(tǒng)內已保持有一定的真空度，所以 溫海水就在閃蒸器內沸騰蒸發(fā)，變?yōu)檎羝?。蒸汽?jīng)管道由噴嘴噴出推動透平運轉，帶動發(fā)電機發(fā)電。從透平 排出的低壓蒸汽進入冷凝器，被由冷水泵從深層海水中抽上的冷海水所冷卻，重新凝結為水，并排入海中。開式循環(huán)系統(tǒng)閉式循環(huán)系統(tǒng) 閉式循環(huán)系統(tǒng)不以海水而采用一些低涕點的物質（如丙烷、氟利昂、氨等）作為工作介質，在閉合回路內 反復進行蒸發(fā)、膨脹、冷凝。溫水的溫度降低，氨水的溫度升育并開始沸騰變?yōu)榘睔?。氨氣?jīng)過透平的葉片通