新能源轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)(其他) 樊

第7章其他新能源的發(fā)電與應(yīng)用技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社1主要內(nèi)容氫能及氫燃料電池發(fā)電與應(yīng)用技術(shù)

7.17.2地?zé)崮馨l(fā)電與應(yīng)用技術(shù)

7.3核能發(fā)電與應(yīng)用技術(shù)

7.4海洋能發(fā)電與應(yīng)用技術(shù)

機(jī)械工業(yè)出版社27.1氫能及氫燃料電池發(fā)電與應(yīng)用技術(shù)

7.1.1氫能簡(jiǎn)介作為二次能源的電能，可從各種一次能源中生產(chǎn)出來(lái)，例如煤炭、石油、天然氣、太陽(yáng)能、風(fēng)能、水力、潮汐能、地?zé)崮堋⒑巳剂系染芍苯由a(chǎn)電能。而作為二次能源的汽油和柴油等則不然，生產(chǎn)它們幾乎完全依靠化石燃料。隨著化石燃料耗量的日益增加，其儲(chǔ)量日益減少，終有一天這些資源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的、儲(chǔ)量豐富的新的含能體能源。氫能正是一種在常規(guī)能源危機(jī)的出現(xiàn)、在開(kāi)發(fā)新的二次能源的同時(shí)人們期待的新的二次能源。

機(jī)械工業(yè)出版社3氫的特點(diǎn)l）所有元素中，氫重量最輕。2）所有氣體中，氫氣的導(dǎo)熱性最好，比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍，因此在能源工業(yè)中氫是極好的傳熱載體。3）氫是自然界存在最普遍的元素。4）除核燃料外，氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。5）氫燃燒性能好、點(diǎn)燃快，與空氣混合時(shí)有廣泛的可燃范圍，而且燃點(diǎn)高，燃燒速度快。6）氫本身無(wú)毒，與其他燃料相比氫燃燒最清潔。7）氫能利用形式多，既可以通過(guò)燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。8）氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。機(jī)械工業(yè)出版社41廉價(jià)的制氫技術(shù)，因?yàn)闅涫且环N二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氫效率很低。2安全可靠的貯氫和輸氫方法，由于氫易氣化、著火、爆炸，因此如何妥善解決氫能的貯存和運(yùn)輸問(wèn)題也就成為開(kāi)發(fā)氫能的關(guān)鍵。

氫能利用關(guān)鍵問(wèn)題機(jī)械工業(yè)出版社5氫氣主要以化合物的形態(tài)儲(chǔ)存于水中，制取氫必須用熱分解或電分解的方法把氫從水中分離出來(lái)。如用煤、石油、天然氣等燃燒所產(chǎn)生的熱或所轉(zhuǎn)換成的電分解水制氫，顯然是劃不來(lái)的。目前看來(lái)，高效率制氫的基本途徑是利用太陽(yáng)能。目前利用太陽(yáng)能分解水制氫的方法有太陽(yáng)能熱分解水制氫、太陽(yáng)能發(fā)電電解水制氫、陽(yáng)光催化光解水制氫、太陽(yáng)能生物制氫等。利用太陽(yáng)能制氫是一個(gè)十分困難的研究課題，有大量的理論問(wèn)題和工程技術(shù)問(wèn)題要解決。氫的制取機(jī)械工業(yè)出版社61火箭領(lǐng)域和現(xiàn)代航天飛機(jī)2交通運(yùn)輸

氫能的利用3石油、化工、化肥和冶金工業(yè)中的重要原料和物料；氫燃料電池發(fā)電等

機(jī)械工業(yè)出版社77.1.2氫燃料電池發(fā)電與應(yīng)用技術(shù)

1、燃料電池的基本工作原理機(jī)械工業(yè)出版社82、燃料電池的分類(lèi)按電解質(zhì)性質(zhì)不同來(lái)區(qū)分

按工作溫度范圍不同

.堿性燃料電池（AlkalineFuelCell，AFC）質(zhì)子交換膜燃料電池（ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEMFC）磷酸燃料電池（PhosphoricAcidFuelCell，PAFC）熔融碳酸鹽燃料電池（MoltenCarbonateFuelCell，MCFC）固態(tài)氧化物燃料電池（SolidOxideFuelCell，SOFC）

低溫型燃料電池中溫型燃料電池

高溫型燃料電池堿性燃料電池質(zhì)子交換膜燃料電池磷酸燃料電池熔融碳酸鹽燃料電池固態(tài)氧化物燃料電池7.1.2氫燃料電池發(fā)電與應(yīng)用技術(shù)

機(jī)械工業(yè)出版社93、燃料電池發(fā)電與控制技術(shù)燃料重整系統(tǒng)空氣供應(yīng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)DC/AC變換系統(tǒng)剩氣循環(huán)系統(tǒng)排熱回收系統(tǒng)燃料燃料空氣電力熱輸出（高溫燃料電池）燃料電池發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成框圖

7.1.2氫燃料電池發(fā)電與應(yīng)用技術(shù)

燃料重整系統(tǒng)空氣供應(yīng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)DC/AC變換系統(tǒng)剩氣循環(huán)系統(tǒng)排熱回收系統(tǒng)燃料燃料空氣電力熱輸出（高溫燃料電池）機(jī)械工業(yè)出版社10燃料供給燃料處理器(汽油或甲烷)燃料電池堆DC/DC變換器DC/AC變換器220V/50Hz負(fù)載熱管理余熱回收蓄電池燃料電池控制器-空氣管理-燃料管理-傳感器電力控制器中央動(dòng)力控制單元H2燃料電池發(fā)電系統(tǒng)框圖

3、燃料電池發(fā)電與控制技術(shù)7.1.2氫燃料電池發(fā)電與應(yīng)用技術(shù)

機(jī)械工業(yè)出版社114、燃料電池的發(fā)展與應(yīng)用

近年來(lái)，許多國(guó)家和地區(qū)都將燃料電池技術(shù)與相關(guān)設(shè)施產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)緊緊聯(lián)系起來(lái)作為國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，例如美國(guó)的“展望21世紀(jì)（Vision21）”、“自由車(chē)（FreedomCAR）”、“自由燃料（FreedomFuel）”，日本的“新日光計(jì)劃（NewSunshineProgram）”，以及歐洲的“焦耳計(jì)劃（JOULE）”等。燃料電池在電動(dòng)汽車(chē)上也得到了很大的發(fā)展。PAFC利用余熱提供暖氣和熱水，可大幅增加能源綜合利用效率。PEMFC的發(fā)電效率在輸出端只有35%-45%，但同時(shí)能獲得熱水。綜合效率能達(dá)到60%-70%，可以在低溫下工作，功率輸出密度高，可以小型化，操作容易。MCFC工作溫度高，余熱溫度也變得非常高，可以和燃?xì)鈾C(jī)、蒸汽機(jī)、等組合構(gòu)成聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。SOFC是工作溫度最高的燃料電池，可以在沒(méi)有催化劑的條件下，在電池內(nèi)部進(jìn)行天然氣的改質(zhì)反應(yīng)，可望用于不需要改質(zhì)器的電源。7.1.2氫燃料電池發(fā)電與應(yīng)用技術(shù)

機(jī)械工業(yè)出版社127.2核能發(fā)電與應(yīng)用技術(shù)7.2.1核能概述

核能是指在原子核裂變反應(yīng)或聚變反應(yīng)中釋放的巨大能量，又稱(chēng)原子能。原子彈和氫彈爆炸時(shí)釋放的能量是非受控的核裂變和核聚變反應(yīng)的結(jié)果，目前人類(lèi)尚未掌握受控的核聚變。因此，通常所說(shuō)的核能(或原子能)是指在核反應(yīng)堆中由受控核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生的能量。核能的發(fā)現(xiàn)和利用，使人類(lèi)獲得對(duì)日益枯竭的化石燃料的一種補(bǔ)充和替代能源，這是人類(lèi)駕馭自然能力的一大飛躍。

機(jī)械工業(yè)出版社13核能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)

1.核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因此核能發(fā)電不會(huì)造成空氣污染。

2.核能發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。3.核能發(fā)電所使用的鈾燃料，除了發(fā)電外，沒(méi)有其它的用途。4.核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬(wàn)倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運(yùn)輸與儲(chǔ)存都很方便，一座1000百萬(wàn)瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機(jī)就可以完成運(yùn)送。7.2.1核能概述

機(jī)械工業(yè)出版社14核能發(fā)電的缺點(diǎn)

1.核能電廠會(huì)產(chǎn)生高放射性廢料，或者是使用過(guò)的核燃料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理。2.核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境里，故核能電廠的熱污染較嚴(yán)重。

3.核能電廠投資成本較大。

7.2.1核能概述

機(jī)械工業(yè)出版社15核電站是怎樣發(fā)電的呢？簡(jiǎn)而言之，它是以核反應(yīng)堆來(lái)代替火電站的鍋爐，以核燃料在核反應(yīng)堆中發(fā)生特殊形式的“燃燒”產(chǎn)生熱量，來(lái)加熱水使之變成蒸汽。蒸汽通過(guò)管路進(jìn)入汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。一般說(shuō)來(lái)，核電站的汽輪發(fā)電機(jī)及電器設(shè)備與普通火電站大同小異，其奧妙主要在于核反應(yīng)堆。反應(yīng)堆示意圖大亞灣核電站7.2.2核能發(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社16核電站系統(tǒng)

7.2.2核能發(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社17第一回路：在第一回路中，先用泵把冷卻劑水或其他液體壓入核反應(yīng)堆，在那里獲得鈾核裂變釋放的核能，被加熱，然后進(jìn)入熱交換器，在那里把熱量傳遞給第二回路中的水，再被泵壓回反應(yīng)堆重新被加熱。第二回路：在熱交換器內(nèi)，第二回路中的水被加熱成高溫高壓蒸汽后，進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)推動(dòng)汽輪機(jī)做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成電能.做功后的蒸汽溫度和壓強(qiáng)都降低了，它將進(jìn)入冷凝器冷卻成水，再由泵壓回?zé)峤粨Q器重新加熱成高溫高壓蒸汽。7.2.2核能發(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社18我國(guó)核電的發(fā)展

我國(guó)第一座實(shí)驗(yàn)性反應(yīng)堆是在1954年6月建成投入運(yùn)行的，我國(guó)自行設(shè)計(jì)研制、建造的秦山核電站已經(jīng)運(yùn)行發(fā)電；廣東大亞灣電站第一期工程也運(yùn)行發(fā)電了，全部建成后年發(fā)電量可達(dá)100億度。因?yàn)殁櫤肆炎冇蟹派湫晕廴?，因而建設(shè)核電站時(shí)必須采用可靠的防護(hù)措施，防止放射性物質(zhì)泄漏，避免造成放射性污染，以保證核電站的安全運(yùn)行.我國(guó)對(duì)核電站的安全非常重視，有專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)安全監(jiān)督的核安全局，保證核能的安全應(yīng)用。7.2.2核能發(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社19我國(guó)核電的發(fā)展

7.2.2核能發(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社20我國(guó)核電的發(fā)展

7.2.2核能發(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社21我國(guó)核電的發(fā)展

7.2.2核能發(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社22我國(guó)核電的發(fā)展

7.2.2核能發(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社23我國(guó)核電的發(fā)展

7.2.2核能發(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社247.3地?zé)崮馨l(fā)電與應(yīng)用技術(shù)7.3.1地?zé)崮芨攀?/p>

所謂地?zé)崮?geothermalenergy)，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是來(lái)自地下的熱能，即地球內(nèi)部的熱能。它有兩種不同的來(lái)源，一種來(lái)自地球外部，一種來(lái)自地球內(nèi)部。地?zé)崮苁莵?lái)自地球深處的可再生熱能。其儲(chǔ)量比目前人們所利用的總量多很多倍，而且集中分布在構(gòu)造板塊邊緣一帶，該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū)。在地球內(nèi)部，放射性物質(zhì)的原子核，無(wú)需外力的作用，就能自發(fā)地放出電子、光子等高速粒子。這些粒子和射線的動(dòng)能和輻射能，在同地球物質(zhì)的碰撞過(guò)程中便轉(zhuǎn)變成了熱能。機(jī)械工業(yè)出版社257.3.1地?zé)崮芨攀?/p>

不同溫度的地?zé)崃黧w可利用的范圍如下：（1）200～400℃，直接發(fā)電及綜合利用；（2）150～200℃，可用于雙循環(huán)發(fā)電、制冷、工業(yè)干燥、工業(yè)熱加工等；（3）100～150℃，可用于雙循環(huán)發(fā)電、供暖、制冷、工業(yè)干燥、脫水加工、回收鹽類(lèi)、制作罐頭食品等；（4）50～100℃，可用于供暖、溫室、家庭用熱水、工業(yè)干燥；（5）20～50℃，可用于沐浴、水產(chǎn)養(yǎng)殖、飼養(yǎng)牲畜、土壤加溫、脫水加工等。機(jī)械工業(yè)出版社26

地?zé)岚l(fā)電是利用地下熱水和蒸汽為動(dòng)力源的一種新型發(fā)電技術(shù)，它涉及地質(zhì)學(xué)、地球物理、地球化學(xué)、鉆探技術(shù)、材料科學(xué)和發(fā)電工程等多種現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。地?zé)岚l(fā)電和火力發(fā)電的基本原理是一樣的，都是將蒸汽的熱能經(jīng)過(guò)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。所不同的是，地?zé)岚l(fā)電不像火力發(fā)電那樣要備有龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地?zé)崮?，地?zé)岚l(fā)電的過(guò)程，就是把地下熱能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程。地?zé)崮馨l(fā)電是利用高溫地?zé)豳Y源進(jìn)行發(fā)電的方式。

7.3.2地?zé)崮馨l(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社27地?zé)犭娬绢?lèi)型

利用地?zé)嵴羝l(fā)電：系統(tǒng)最簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性也高，主要分布在幾個(gè)地?zé)釒?，如美?guó)的蓋塞爾斯、意大利的拉德瑞羅、日本的松川、墨西哥的塞羅普利托等。

利用地下熱水發(fā)電

其余地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)：正在研究的全流系統(tǒng)和干熱巖發(fā)電系統(tǒng)

閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)(又稱(chēng)減壓擴(kuò)容法)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)(又稱(chēng)中間介質(zhì)法)7.3.2地?zé)崮馨l(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社28地?zé)崮馨l(fā)電方式：蒸汽型地?zé)岚l(fā)電G123456789蒸汽型地?zé)岚l(fā)電

1-地?zé)峋?-濕蒸汽3-熱水4-蒸汽5-汽水分離器6-抽氣7-汽輪發(fā)電機(jī)組8-凝汽器9-循環(huán)水泵

7.3.2地?zé)崮馨l(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社29地?zé)崮馨l(fā)電方式：熱水型閃蒸地?zé)岚l(fā)電G21345678910111213熱水型閃蒸地?zé)岚l(fā)電1-熱水井2-地下熱水3-除氣器4-閃蒸器5-排水泵6-旁通閥7-汽輪發(fā)電機(jī)組8-凝汽器9-凝結(jié)泵10-循環(huán)水泵11-抽氣器12-射水泵13-冷卻水源7.3.2地?zé)崮馨l(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社30地?zé)崮馨l(fā)電方式：熱水型雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電7.3.2地?zé)崮馨l(fā)電

地?zé)崴紫攘鹘?jīng)熱交換器，將地?zé)崮軅鹘o另一種低沸點(diǎn)的工作流體，使之沸騰而產(chǎn)生蒸汽。蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功后進(jìn)入凝汽器，再通過(guò)熱交換器從而完成發(fā)電循環(huán)，地?zé)崴畡t從熱交換器回注入地層。

這種系統(tǒng)特別適合于含鹽量大、腐蝕性強(qiáng)和不凝結(jié)氣體含量高的地?zé)豳Y源。機(jī)械工業(yè)出版社31地?zé)崮馨l(fā)電的發(fā)展及現(xiàn)狀1904年意大利在拉德瑞羅地?zé)崽锝⒘耸澜缟系谝惶椎責(zé)岚l(fā)電機(jī)組，利用地?zé)嵴羝l(fā)電，1913年拉德瑞羅的250kw地?zé)犭娬菊竭\(yùn)行，開(kāi)創(chuàng)了地?zé)岚l(fā)電的歷史。以后，又有一些國(guó)家相繼投資開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源，各種類(lèi)型的地?zé)犭娬疽膊粩喑霈F(xiàn)。但從總體上看，發(fā)展速度不快。美國(guó)的地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量居世界首位，菲律賓居第二位，墨西哥居第三垃，下面依次是意大利、新西蘭、日本、印度尼西亞。目前地?zé)岚l(fā)電單機(jī)容量最大的機(jī)組為150MW。7.3.2地?zé)崮馨l(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社32中國(guó)的地?zé)豳Y源

高溫地?zé)豳Y源主要集中在環(huán)太平洋地?zé)釒ㄟ^(guò)的臺(tái)灣省，地中海—喜馬拉雅地?zé)釒ㄟ^(guò)的西藏南部和云南、四川西部。中國(guó)400萬(wàn)平方公里的沉積盆地的地?zé)豳Y源也比較豐富，但差別十分明顯，除青藏高原外，總的來(lái)說(shuō)盆地的地溫梯度是由東向西逐漸變小。目前中國(guó)高溫地?zé)犭娬局饕性谖鞑氐貐^(qū)，總裝機(jī)容量為27.18MW，其中羊八井地?zé)犭娬狙b機(jī)容量為25.18MW，羊八井地?zé)犭娬臼侵袊?guó)自行設(shè)計(jì)建設(shè)的第1座用于商業(yè)應(yīng)用的、裝機(jī)容量最大的高溫地?zé)犭娬荆臧l(fā)電量約達(dá)l億kWh，占拉薩電網(wǎng)總電量的40％以上，對(duì)緩和拉薩地區(qū)電力緊缺的狀況起了重要作用。7.3.2地?zé)崮馨l(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社33中國(guó)的地?zé)豳Y源

中國(guó)的地?zé)岚l(fā)電在技術(shù)上和產(chǎn)業(yè)建設(shè)上均取得了很大的進(jìn)步和發(fā)展，為未來(lái)更大地發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在技術(shù)上，已建立起了一套比較完整的地?zé)峥碧郊夹g(shù)方法和評(píng)價(jià)方法；地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用工程的勘探、設(shè)計(jì)和施工，已有資質(zhì)實(shí)體；地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用設(shè)備基本配套，可以國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)，并有專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)制造工廠；地?zé)岜O(jiān)測(cè)儀器基本完備，并可進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)。7.3.2地?zé)崮馨l(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社347.4海洋能發(fā)電與應(yīng)用技術(shù)7.4.1海洋能概述

海洋能源通常指海洋中所蘊(yùn)藏的可再生的自然能源，主要為潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水溫差能和海水鹽差能。更廣義的海洋能源還包括海洋上空的風(fēng)能、海洋表面的太陽(yáng)能以及海洋生物質(zhì)能等。機(jī)械工業(yè)出版社357.4.1海洋能概述

海洋能的特點(diǎn)

1可再生性：由于海水潮汐、海流和波浪等運(yùn)動(dòng)周而復(fù)始，永不休止，所以海洋能是可再生能源；

2屬于一種潔凈能源，無(wú)污染；

3能量多變，具有不穩(wěn)定性，運(yùn)用起來(lái)比較困難；

4總量巨大，但分布不均、分散，能流密度低，利用效率不高，經(jīng)濟(jì)性差。

機(jī)械工業(yè)出版社367.4.1海洋能概述

海洋能的分類(lèi)

1．潮汐能

潮汐能是以位能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能，是指海水潮漲和潮落形成的水的勢(shì)能。海水漲落的潮汐現(xiàn)象是由地球和天體運(yùn)動(dòng)以及它們之間的相互作用而引起的。主要是指海水潮和潮落形成的水的勢(shì)能，利用的原理與水力發(fā)電的原理類(lèi)似，而且潮汐能的能量與潮量和潮差成正比。機(jī)械工業(yè)出版社377.4.1海洋能概述

海洋能的分類(lèi)

2．海流能

海流能是另一種以動(dòng)能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。所謂海流主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動(dòng)以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動(dòng)。海流能也主要用來(lái)發(fā)電，發(fā)電原理與風(fēng)力發(fā)電類(lèi)似。但是由于海水的密度比較大，而且海流發(fā)電裝置必須置于海水中，所以海流發(fā)電還存在了以下一些關(guān)鍵技術(shù)：安裝維護(hù)、電力輸送、防腐、海洋環(huán)境中的載荷與安全性能、海流裝置的固定形式和透平設(shè)計(jì)等。機(jī)械工業(yè)出版社387.4.1海洋能概述

海洋能的分類(lèi)

3．波浪能

波浪能是海洋能利用研究中近期研究最多、政府投資項(xiàng)目最多和最重視的一種能源。波浪能是指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運(yùn)動(dòng)周期以及迎波面的寬度成正比，波浪能是海洋能源中能量最不穩(wěn)定的一種能源。波浪能是由風(fēng)把能量傳遞給海洋而產(chǎn)生的，它實(shí)質(zhì)上是吸收了風(fēng)能而形成的。能量傳遞速率和風(fēng)速有關(guān)，也和風(fēng)與水相互作用的距離（即風(fēng)區(qū)）有關(guān)。機(jī)械工業(yè)出版社397.4.1海洋能概述

海洋能的分類(lèi)

4．溫差能

溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間水溫之差的熱能。赤道附近太陽(yáng)直射多，其海域的表層溫度可達(dá)25～28℃，波斯灣和紅海由于被炎熱的陸地包圍，其海面水溫可達(dá)35℃，而在海洋深處500～1000m處海水溫度卻只有3～6℃，這個(gè)垂直的溫差就是一個(gè)可供利用的巨大能源。海洋溫差能轉(zhuǎn)換主要有開(kāi)式循環(huán)和閉式循環(huán)兩種方式。溫差能利用的困難主要是溫差太小，能量密度太低。溫差能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)技術(shù)。機(jī)械工業(yè)出版社407.4.1海洋能概述

海洋能的分類(lèi)

5．鹽差能

鹽差能是以化學(xué)能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。它是指海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學(xué)電位差能。主要存在于河海交接處。同時(shí)，淡水豐富地區(qū)的鹽湖和地下鹽礦也可以利用鹽差能。在淡水與海水之間有著很大的滲透壓力差（相當(dāng)于240m的水頭）。從原理上來(lái)說(shuō)，可通過(guò)讓淡水流經(jīng)一個(gè)半滲透膜后再進(jìn)入一個(gè)鹽水水池的方法來(lái)開(kāi)發(fā)這種理論上的水頭。如果在這一過(guò)程中鹽度不降低的話，產(chǎn)生的滲透壓力足可以將水池水面提高240m，然后再把水池水泄放，讓它流經(jīng)水輪機(jī)，從而提取能量。機(jī)械工業(yè)出版社417.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

潮汐能發(fā)電

潮汐是海水受太陽(yáng)、月球和地球引力的相互作用后，所發(fā)生的周期性漲落現(xiàn)象。

潮汐過(guò)程線機(jī)械工業(yè)出版社427.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

潮汐能發(fā)電

單庫(kù)單向作用——”落潮發(fā)電”步驟①向水庫(kù)注水；②等候，直至水庫(kù)中的水到退潮，這樣使庫(kù)內(nèi)外產(chǎn)生一定的水頭；③將水庫(kù)中的水通過(guò)水輪機(jī)放入大海中，直到海水漲潮，海水水頭降到最低工作點(diǎn)為止；④第二次漲潮時(shí)重復(fù)以上工作步驟。也可以反過(guò)來(lái)，使海水從海里向水庫(kù)注入時(shí)推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電，這種方式稱(chēng)為“漲潮發(fā)電”。但是，蓄水庫(kù)的壩邊通常是斜坡形的，所以“落潮發(fā)電”一般更為有效。機(jī)械工業(yè)出版社437.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

潮汐能發(fā)電

單庫(kù)雙向作用步驟①通過(guò)水閘向庫(kù)內(nèi)注水；②等候，使水在庫(kù)內(nèi)保持一段時(shí)間；③利用落潮發(fā)電；④通過(guò)水閘將庫(kù)中的水泄干；⑤等候一段時(shí)間；⑥漲潮發(fā)電。無(wú)論是單向發(fā)電還是雙向發(fā)電，出力的大小都與水庫(kù)的深度、潮差以及電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)。機(jī)械工業(yè)出版社447.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

我國(guó)潮汐發(fā)電概況

站名位置型式機(jī)組數(shù)量裝機(jī)容量每年耗電量/萬(wàn)度建站時(shí)間投產(chǎn)時(shí)間設(shè)計(jì)/kW實(shí)際/kW設(shè)計(jì)實(shí)際沙山浙江溫嶺單庫(kù)單向140ⅹ1409.38.519581959.10岳甫浙江象山單庫(kù)單向475ⅹ475ⅹ1606.219701972.5海山浙江玉環(huán)雙庫(kù)單向275ⅹ2150315～719731975江廈浙江溫嶺單庫(kù)雙向6500ⅹ6500ⅹ1107011619721980白沙口山東乳山單庫(kù)單向6160ⅹ6640232/19701978.8瀏河江蘇太倉(cāng)雙向雙貫流式275ⅹ215025619701978.7籌東福建長(zhǎng)樂(lè)臥軸軸伸式140ⅹ140//19581959果子山廣西龍門(mén)港單庫(kù)單向140ⅹ140//19761977.2我國(guó)運(yùn)行發(fā)電的主要潮汐電站簡(jiǎn)況表機(jī)械工業(yè)出版社457.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

我國(guó)潮汐發(fā)電概況

我國(guó)的潮汐能開(kāi)發(fā)技術(shù)研究已取得很大進(jìn)展。小型潮汐電站開(kāi)發(fā)技術(shù)已趨成熟。江廈潮汐電站已成功地使用了我國(guó)自己設(shè)計(jì)制造安裝的雙向貫流燈泡型機(jī)組，水輪機(jī)具有正、反向發(fā)電和泄水的工況。為了保證潮汐電站的發(fā)電質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，有些電站也采用了新的電子技術(shù)，實(shí)行自動(dòng)運(yùn)行控制。江廈潮汐電站利用計(jì)算機(jī)能正確地做潮位預(yù)報(bào)，能夠保證機(jī)組的最大出力。機(jī)械工業(yè)出版社467.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

海流和潮汐實(shí)際上是同一潮波現(xiàn)象的兩種不同表現(xiàn)形式。潮汐是潮波運(yùn)動(dòng)引起的海水垂直升降，潮流是潮波運(yùn)動(dòng)引起的海水水平流動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)闊的外海潮差小，流速亦小，靠岸邊越大，在港灣口、水道地區(qū)流速顯著變化。潮流漲落方向如果呈旋轉(zhuǎn)變化，則稱(chēng)旋轉(zhuǎn)流，一般發(fā)生在較開(kāi)闊的海區(qū)；潮流漲落方向如果為正反向變化，則稱(chēng)往復(fù)流，一般發(fā)生在較狹窄的水域。海流能的利用方式主要是發(fā)電，其原理和風(fēng)力發(fā)電相似，幾乎任何一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置都可以改造成為海流發(fā)電裝置。海流發(fā)電

機(jī)械工業(yè)出版社477.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

1.ONE2.TWO

海流發(fā)電裝置的兩種方式鏈?zhǔn)桨l(fā)電系統(tǒng)

旋轉(zhuǎn)式發(fā)電系統(tǒng)

海流能發(fā)電原理及應(yīng)用

機(jī)械工業(yè)出版社487.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

鏈?zhǔn)胶Ａ靼l(fā)電裝置：它主要由降落傘、環(huán)狀鏈條、驅(qū)動(dòng)輪和發(fā)電機(jī)組成。一般在環(huán)狀鏈條上裝有多個(gè)降落傘，鏈條在降落傘的帶動(dòng)下會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)使驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪與船上發(fā)電機(jī)相連。當(dāng)降落傘順著海流方向時(shí)。由于海流的作用，降落傘張開(kāi)，當(dāng)降落傘轉(zhuǎn)到與海流相對(duì)的方向時(shí)，傘口收攏，帶有降落傘的鏈條的運(yùn)動(dòng)使驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。掛有降落傘的鏈條自動(dòng)地向驅(qū)動(dòng)輪的下游漂移，所以降落傘和鏈條的方向可以始終與流速較大的海流的方向保持一致。海流能發(fā)電原理及應(yīng)用

機(jī)械工業(yè)出版社497.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

鏈?zhǔn)胶Ａ靼l(fā)電裝置

海流能發(fā)電原理及應(yīng)用

機(jī)械工業(yè)出版社507.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

旋轉(zhuǎn)式海流發(fā)電裝置：這種發(fā)電裝置有一臺(tái)帶外罩的水輪機(jī)。在喉部有一臺(tái)用輪緣固定方式固定的雙轉(zhuǎn)式水輪機(jī)。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)速度加快時(shí)，可變式水輪葉片呈懸鏈線形，這樣可最大限度地利用海流。水輪機(jī)邊緣有多個(gè)動(dòng)力輸出裝置，動(dòng)力輸出裝置帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組，從而使水輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能。這種裝置通常采用繃緊式三點(diǎn)系泊裝置進(jìn)行固定。可以減少海面船舶活動(dòng)造成的影響，發(fā)出的電能通過(guò)電纜輸往岸上。海流能發(fā)電原理及應(yīng)用

機(jī)械工業(yè)出版社517.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

海流能發(fā)電原理及應(yīng)用

旋轉(zhuǎn)式海流發(fā)電裝置

機(jī)械工業(yè)出版社527.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

波浪具有一定的動(dòng)能和勢(shì)能。波浪能利用的關(guān)鍵是波浪能轉(zhuǎn)換裝置，通常波浪能要經(jīng)過(guò)三級(jí)轉(zhuǎn)換：第一級(jí)為受波體，它將大海的波浪能吸收進(jìn)來(lái)；第二級(jí)為中間轉(zhuǎn)換裝置，它優(yōu)化第一級(jí)轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生出足夠穩(wěn)定的能量；第三級(jí)為發(fā)電裝置，與常規(guī)發(fā)電裝置類(lèi)似。波浪發(fā)電是波浪能利用的主要方式。波浪能利用裝置大都源于幾種基本原理，主要是：利用物體在波浪作用下的振蕩和搖擺運(yùn)動(dòng)；利用波浪壓力的變化；利用波浪的沿岸爬升將波浪能轉(zhuǎn)換成水的勢(shì)能等。其中具有商品化價(jià)值的裝置包括有：振蕩水柱式裝置、擺式裝置和聚波水庫(kù)式裝置三大類(lèi)。波浪能發(fā)電原理及應(yīng)用

機(jī)械工業(yè)出版社537.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

波浪能發(fā)電原理及應(yīng)用

關(guān)于波浪能的計(jì)算波浪能的大小可以用海水起伏勢(shì)能的變化來(lái)進(jìn)行估算，根據(jù)波浪理論，波浪能量與波高的平方成比例。波浪功率，即能量產(chǎn)生或消耗的速率，既與波浪中的能量有關(guān)，也與波浪到達(dá)某一給定位置的速度有關(guān)。按照Kinsman(1965年)的公式，一個(gè)嚴(yán)格簡(jiǎn)單正弦波單位波峰寬度的波浪功率為：式中：H為波高，T為波周期，ρ為海水密度，g為重力加速度。如有一周期為10s，波高為2m的涌浪涌向波浪發(fā)電裝置，波列的10m波峰L的功率為：它表明每10m波峰寬度的波浪功率等效為400kW。機(jī)械工業(yè)出版社547.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

波浪能發(fā)電原理及應(yīng)用

1波浪鴨裝置

.2波動(dòng)水柱裝置

3“壩礁”波浪能利用裝置

波浪能利用裝置機(jī)械工業(yè)出版社557.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

波浪能發(fā)電原理及應(yīng)用

波浪鴨裝置：他的形狀設(shè)計(jì)成能最大限度地吸收波浪能的形狀。從左邊過(guò)來(lái)的波浪使波浪鴨擺動(dòng)，波浪鴨右邊做成柱形，使右邊的海面不再有波浪，能量從搖擺軸上獲得。這個(gè)裝置的效率比較高，該裝置需要解決這樣兩個(gè)問(wèn)題：①需要把低速的搖擺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)需要的高速轉(zhuǎn)動(dòng)；②需要把電能從一定水深中活動(dòng)的裝置上輸送到較遠(yuǎn)的地方去。機(jī)械工業(yè)出版社567.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

波浪能發(fā)電原理及應(yīng)用

波動(dòng)水柱波浪能發(fā)電裝置

波動(dòng)水柱波浪能發(fā)電裝置工作原理

波動(dòng)水柱波浪能發(fā)電裝置

：當(dāng)波浪遇到部分浸在水中的空腔時(shí)，空腔中水柱會(huì)上下波動(dòng)，從而引起上部氣體或液體的壓力變化。空腔可通過(guò)某種渦輪機(jī)與大氣相連，并從渦輪機(jī)獲得能量。這類(lèi)裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是可以把低速的波浪運(yùn)動(dòng)變成速度較高的氣流，設(shè)備可以不浸在海水中。機(jī)械工業(yè)出版社577.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

波浪能發(fā)電原理及應(yīng)用

“壩礁”波浪能利用裝置：波浪進(jìn)入靠近海面的開(kāi)口，流經(jīng)一組導(dǎo)片和旋轉(zhuǎn)葉片。由于波浪的折射，波浪從各個(gè)方向進(jìn)入結(jié)構(gòu)物的中心部分。旋轉(zhuǎn)的葉片使海水在中心區(qū)呈螺旋狀向下運(yùn)動(dòng)。這種旋轉(zhuǎn)的水柱就像一個(gè)液體飛輪，似水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

壩礁波浪能轉(zhuǎn)換裝置

沿海地區(qū)供電的壩礁發(fā)電裝置

機(jī)械工業(yè)出版社587.4.2海洋能發(fā)電原理及應(yīng)用

波浪能發(fā)電原理及應(yīng)用

波浪能利用的關(guān)鍵技術(shù)：波浪聚集與相位控制技術(shù)；波能裝置的波浪載荷及在海洋環(huán)境中的生存技術(shù)；波能裝置建造和施工中的海洋工程技術(shù)；不規(guī)則波浪