潮汐能發(fā)電技術(shù)

潮汐能發(fā)電技術(shù)

2/19/20241sch1-1潮汐和潮汐能什么叫海洋能？它包括哪些？海洋能的分類？海洋能的特點(diǎn)是什么？中國(guó)的海洋能資源情況何為潮汐？潮汐能的定義？潮汐能的分類2/19/20242sch什么叫海洋能？它包括哪些？地球上廣大連續(xù)的水體叫做海洋。海洋的面積約為3．62億km2，占地球表面積的70．9％。海洋是個(gè)龐大的能源寶庫(kù)，它既是吸能器，又是貯能器，蘊(yùn)藏著巨大的動(dòng)力資源。海水中蘊(yùn)藏著的這一巨大的動(dòng)力資源的總稱就叫做海洋能．它包括潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水溫差能和海水鹽差能等各種不同形態(tài)的能源。2/19/20243sch什么叫海洋能？它包括哪些能？潮汐能是指海水漲潮和落潮形成的水的動(dòng)能和勢(shì)能。波浪能是指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能。海流能(潮流能)是指海水流動(dòng)的動(dòng)能，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)。海水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。海水鹽差能是指海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的電位差能。2/19/20244sch海洋能的分類？在海洋能中，除潮汐能和潮流能來(lái)源于星球間的引力作用以外，其余各類均來(lái)源于太陽(yáng)輻射能。海洋能按其能量賦存形式，可分為機(jī)械能、熱能和化學(xué)能．其中潮汐能、海流能(潮流能)、波浪能為機(jī)械能，海水溫差能為熱能，海水鹽差能為化學(xué)能。2/19/20245sch海洋能的特點(diǎn)是什么？（1）能量蘊(yùn)藏量大，并且可以再生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球上海水溫差能的理論蘊(yùn)藏量約500億kw，可能開(kāi)發(fā)利用的約20億kW；全球海洋波浪能的蘊(yùn)藏約700億kw、可開(kāi)發(fā)利用的約30億kw；全世界潮汐能的理論蘊(yùn)藏量約30億kw；世界海流能(潮流能)的總功率約50億kW，其中可發(fā)利用的約為0.5億kW；2/19/20246sch海洋能的特點(diǎn)是什么？（2）能量密度低。海水溫差能是低熱頭的，較大溫差為20——25℃：潮汐能是低水頭的，較大潮差為7—10m；潮流能和海流能是低速度頭的，最大流速一般僅2m/s左右；

(3)穩(wěn)定性比其他自然能源好。海水溫差能和海流能比較穩(wěn)定，潮汐能與潮流能的變化有規(guī)律可循.

(4)發(fā)生在廣闊的海洋環(huán)境中。海洋是一個(gè)水深、缺氧、高壓的世界，因而開(kāi)發(fā)利用海洋能的技術(shù)難度大，對(duì)材料和設(shè)備的要求比較高。2/19/20247sch中國(guó)的海洋能資源中國(guó)不僅是聞名于世的陸地大國(guó)，面且是世界上的海洋大國(guó)之一。海岸線全長(zhǎng)18400多km。中國(guó)擁有6500多個(gè)大小島嶼，島嶼海岸線長(zhǎng)達(dá)14000多km。據(jù)初步估算，中國(guó)海洋能的蘊(yùn)藏量約為6.3億kW，其中潮汐能1.9億kw，波浪能1.5億kw，溫差能1.5億kw，海流能(潮流能)0.3億kw，鹽差能1.1億kw，分布在煤、水等能源貧乏的沿海工業(yè)基地附近，如果能夠加以開(kāi)發(fā)利用，將為中國(guó)沿海、尤其是華東沿海工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活的改善，提供數(shù)量相當(dāng)可觀的可再生能源。2/19/20248sch何為潮汐？由于太陽(yáng)和月球?qū)Φ厍蚋魈幰Φ牟煌鸬暮Ｋ幸?guī)律的、周期性的漲落現(xiàn)象，就叫做海洋潮汐，習(xí)慣上稱為潮汐。潮位過(guò)程線--潮汐水位隨時(shí)間而變化的過(guò)程線。潮差---每次潮汐的潮峰與潮谷的水位差。潮汐的平均周期--潮汐這次高潮或低潮至下次高潮或低潮相隔的平均時(shí)間，一般為12h25min。人們把海水在白晝的漲落稱為“潮”，在夜間的漲落稱為“汐”，合起來(lái)則稱為潮汐，兩者名異面實(shí)同。潮汐要素示意圖。2/19/20249sch潮汐的分類從漲落的周期來(lái)說(shuō)，可以把潮汐分為3種類型：（1）半日潮：（2）全日潮；（3）混合潮；2/19/202410sch潮汐能的定義簡(jiǎn)單地說(shuō)，潮汐能就是潮汐所具有的能量。潮汐含有的能量是十分巨大的，潮汐漲落的動(dòng)能和位能可以說(shuō)是一種取之不盡、用之不竭的動(dòng)力資源，人們譽(yù)稱它為“藍(lán)色的煤海”。潮汐能的大小直接與潮差有關(guān)，潮差越大，能量也就越大。

1977年世界動(dòng)力會(huì)議認(rèn)為，全世界可開(kāi)發(fā)利用的潮汐能可發(fā)電1400億—1800億kW，絕大部分蘊(yùn)藏在窄淺的海峽、海灣和一些河口區(qū)。例如英吉利海峽的潮汐能約有8000萬(wàn)kw，美國(guó)和加拿大附近芬迪灣的潮汐能約有2000萬(wàn)kW。中國(guó)浙江省杭州灣錢塘江口。（我國(guó)亞洲最大潮汐電站）2/19/202411sch1-2潮汐能發(fā)電一、潮汐能發(fā)電的原理及型式1、原理：圖1；圖2潮汐發(fā)電，就是利用海水漲落及其所造成的水位差來(lái)推動(dòng)水輪機(jī)，再由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電。其發(fā)電的原理與一般的水力發(fā)電差別不大。不過(guò)．一般的水力發(fā)電的水流方向是單向的，而潮汐發(fā)電則不同。從能量轉(zhuǎn)換的角度來(lái)說(shuō)，潮汐發(fā)電首先是把潮汐的動(dòng)能和勢(shì)能通過(guò)水輪機(jī)變成機(jī)械能，然后再由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋ｋ娬?/19/202412sch潮汐能發(fā)電的型式2、型式：（1）潮汐發(fā)電可按能量形式的不同分為兩種：1）一種是利用潮汐的動(dòng)能發(fā)電，就是利用漲落潮水的流速直接去沖擊水輪機(jī)發(fā)電；2）一種是利用潮汐的勢(shì)能發(fā)電，就是在海灣或河口修筑攔潮大壩，利用壩內(nèi)外漲、落潮時(shí)的水位差來(lái)發(fā)電。2/19/202413sch潮汐能發(fā)電的型式（2）按其開(kāi)發(fā)方式的不同分為如下4種型式。1)單庫(kù)單向型，只能在落潮時(shí)發(fā)電。工況2)單庫(kù)雙向型：在漲、落潮時(shí)都能發(fā)電。工況3)雙庫(kù)單向型：可以連續(xù)發(fā)電，但經(jīng)濟(jì)上不合算，介紹

4）發(fā)電結(jié)合抽水蓄能式：介紹2/19/202414sch二、潮汐能發(fā)電站的組成潮汐能發(fā)電站是由幾個(gè)單項(xiàng)工程綜合而成的建設(shè)工程，主要由攔水堤壩、水閘和發(fā)電廠三部分組成。有通航要求的潮汐能發(fā)電站還應(yīng)設(shè)置船閘。（1）攔水堤壩作用：是利用堤壩構(gòu)成水庫(kù)內(nèi)、外的水位差，并控制水庫(kù)內(nèi)的水量，為發(fā)電提供條件。堤壩種類：按所用材料的不同，可分為土壩、石壩和鋼筋混凝土壩等2/19/202415sch二、潮汐能發(fā)電站的組成(2)水閘及作用水閘用來(lái)調(diào)節(jié)水庫(kù)的進(jìn)出水量，在漲潮時(shí)向水庫(kù)進(jìn)水，在落潮時(shí)從水庫(kù)往外放水，以調(diào)節(jié)水庫(kù)的水位，加速漲、落潮時(shí)水庫(kù)內(nèi)、外水位差的形成，從而縮短電站的停機(jī)時(shí)間，增加發(fā)電量。它的另一作用，是在洪澇和大潮期間用以加速庫(kù)內(nèi)水量的外排，或阻擋潮水侵入，控制庫(kù)內(nèi)最高、最低水位，使水庫(kù)迅速恢復(fù)到正常的蓄水狀態(tài)，同時(shí)滿足防洪、排澇、擋潮、抗旱、航運(yùn)等多方面的水利要求。2/19/202416sch二、潮汐能發(fā)電站的組成(3)發(fā)電廠1）發(fā)電廠的主要設(shè)備：水輪發(fā)電機(jī)組、輸配電設(shè)備、起吊設(shè)備、中央控制室和下層的水流通道及閥門等。2）作用：它是直接將潮汐能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿臋C(jī)構(gòu)。其中最關(guān)鍵的設(shè)備是水輪發(fā)電機(jī)組。3）對(duì)機(jī)組的主要要求為：應(yīng)滿足潮汐低水頭、大流量的水力特性；機(jī)組一般在水下運(yùn)行，因而對(duì)機(jī)組的防腐、防污、密封和對(duì)發(fā)電機(jī)的防潮、絕緣、通風(fēng)、冷印、維護(hù)等要求高；機(jī)組隨潮汐漲落發(fā)電，開(kāi)、停機(jī)次數(shù)頻繁，因而要選用適應(yīng)頻繁起動(dòng)和停止的開(kāi)關(guān)設(shè)備；對(duì)雙向發(fā)電機(jī)組，由于正、反問(wèn)旋轉(zhuǎn)，相序也相應(yīng)變換，因而在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，要考慮安裝倒向開(kāi)關(guān)，使電源接人系統(tǒng)或負(fù)荷時(shí)，保證相序固定不變。2/19/202417sch潮汐電站的水輪發(fā)電機(jī)組的3種基本型式：1)豎軸式機(jī)組。

特點(diǎn)：即將水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的軸豎向連接在一起，垂直于水面。2)臥軸式機(jī)組。特點(diǎn)：臥軸式機(jī)組即將機(jī)組的軸臥置。這種型式的機(jī)組進(jìn)水管較短，并且進(jìn)水管和尾水管的彎度均大大減少，因而廠房的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單．水流能量損失也較少，因而性能比豎軸式機(jī)組優(yōu)越。但仍然需要很長(zhǎng)的尾水管，所以需要廠房仍然較長(zhǎng)。3)貫流式機(jī)組。特點(diǎn)：機(jī)組主要有兩種：一種是燈泡貫流式機(jī)組；另一種是全貫流式機(jī)組。2/19/202418sch著名潮汐發(fā)電廠潮汐發(fā)電的幾最世界最大的潮汐發(fā)電廠法國(guó)北部LaRance河，Pe=240MW世界最高的潮汐發(fā)電廠加拿大Fundy高達(dá)39英尺Pe=20MW世界首座海底潮汐發(fā)電廠挪威北部Kvalsund

Pe=300KW注：該潮汐發(fā)電廠無(wú)生態(tài)污染，無(wú)噪音、不占地，投資1億美元左右。2/19/202419sch最大的潮汐電站——法國(guó)朗斯電站江廈潮汐試驗(yàn)電站是我國(guó)最大的潮汐能電站，到2006年12月31日，電站累計(jì)發(fā)電1.35億千瓦時(shí)。2/19/202420sch潮汐發(fā)電廠全景2/19/202421sch加拿大安娜波利斯潮汐電站海流能發(fā)電示意圖2/19/202422sch

由英國(guó)安裝的世界首臺(tái)潮汐發(fā)電機(jī)2/19/202423sch英國(guó)海洋電力傳遞公司就已研發(fā)出「海蛇」（Pelamis）波浪發(fā)電原型機(jī)種類適合開(kāi)發(fā)場(chǎng)址之潛能潛力場(chǎng)址說(shuō)明波浪能測(cè)站波能：9.2~11.6kW/m2數(shù)值模擬格點(diǎn)波能：15~20kW/m2臺(tái)灣東北外海澎湖西北外海1.具有百M(fèi)W級(jí)之發(fā)電容量2.外海潛力較佳，可考慮浮式波

浪發(fā)電系統(tǒng)。3.臺(tái)灣有颱風(fēng)波浪，將使機(jī)組面

臨嚴(yán)峻的外力破壞考驗(yàn)。2/19/202424sch2/19/202425sch謝謝2/19/202426sch潮汐要素示意圖2/19/202427sch潮汐能發(fā)電原理圖2/19/202428sch潮汐能發(fā)電原理圖22/19/202429sch潮汐電站外景圖2/19/202430sch燈泡貫流式機(jī)組2/19/202431sch單庫(kù)單向型發(fā)電的四個(gè)工況在整個(gè)潮汐周期內(nèi)，電站的運(yùn)行按下列4個(gè)工況進(jìn)行：①充水工況：電站停止發(fā)電，開(kāi)啟水閘，潮水經(jīng)水閘和水輪機(jī)進(jìn)人水庫(kù)，至水庫(kù)內(nèi)外水位齊平為止；②等候工況；關(guān)閉水閘，水輪機(jī)停止過(guò)水，保持水庫(kù)水位不變，海洋側(cè)則因落潮而水位下降，直到水庫(kù)內(nèi)外水位差達(dá)到水輪機(jī)組的啟動(dòng)水頭；③發(fā)電工況：開(kāi)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，水庫(kù)的水位逐漸下降，直到水庫(kù)內(nèi)外水位差小于機(jī)組發(fā)電所需要的最小水頭為止；④等候工況：機(jī)組停止運(yùn)行，水輪機(jī)停止過(guò)水．保持水庫(kù)水位不變，海洋側(cè)水位因漲潮而逐步上升，直到水庫(kù)內(nèi)外水位齊平，轉(zhuǎn)入下一周期。2/19/202432sch單庫(kù)雙向型的工況單庫(kù)雙向式潮汐電站有等侯、漲潮發(fā)電、充水、等侯、落潮發(fā)電、泄水6個(gè)工況。2/19/202433sch雙庫(kù)單向式潮汐能發(fā)電站介紹雙庫(kù)單向式潮汐能發(fā)電站需要建造兩座相互毗鄰的水庫(kù)（高水庫(kù)和低水庫(kù)），這種型式的電站、需建2座或3座堤壩、兩座水閘，工程量和投資較大。但由于可連續(xù)發(fā)電，故其效率較第一種型式的電站要高34％左右。同時(shí)，也易于和火電、水電或核電站并網(wǎng)，聯(lián)合調(diào)節(jié)。2/19/202434sch發(fā)電結(jié)合抽水蓄能式介紹這種電站的工作原理是：在潮汐電站水庫(kù)水位與潮位接近并且水頭小時(shí)，用電網(wǎng)的電力抽水蓄能。漲潮時(shí)將水抽入水庫(kù)，落潮時(shí)將水庫(kù)內(nèi)的水往海中抽、以增加發(fā)電的有效水頭，提高發(fā)電量。2/19/202435sch我國(guó)潮汐能電站（亞洲最大）2/19/202436sch1958年10月，全國(guó)潮汐發(fā)電會(huì)議在上海召開(kāi)，“錢塘江口潮汐電站建設(shè)”成為會(huì)議的中心議題，并形成了“錢塘江河口等大型潮汐電站要抓緊研究”的會(huì)議決議。1959年11月，浙江省將“乍浦潮汐電站”列為錢塘江下游綜合治理第二期工程，并把工程初步規(guī)劃方案正式上報(bào)中央。同年12月，該方案被國(guó)家計(jì)委列入近期建設(shè)計(jì)劃。1960年4月，國(guó)家科委和水電部在杭州召開(kāi)錢塘江河口綜合治理開(kāi)發(fā)科技工作會(huì)議，制定了1960－1962年科技發(fā)展規(guī)劃，確定了潮汐能開(kāi)發(fā)的9項(xiàng)研究任務(wù)，即河口潮波特性、泥沙運(yùn)動(dòng)、河床演變、松軟地基處理和水上施工技術(shù)、水工結(jié)構(gòu)形式，以及低水頭大流量水力發(fā)電機(jī)組型式和機(jī)組結(jié)構(gòu)、機(jī)組制造的代用材料等方面的研究。1961年，因遇自然災(zāi)害，國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入調(diào)整時(shí)期，科研規(guī)劃實(shí)施進(jìn)程推遲，潮汐電站建設(shè)項(xiàng)目也趨于停頓。2/19/202437sch著名潮汐發(fā)電廠潮汐發(fā)電的幾最世界最大的潮汐發(fā)電廠法國(guó)北部LaRance河，Pe=240MW世界最高的潮汐發(fā)電廠加拿大Fundy高達(dá)39英尺Pe=20MW世界首座海底潮汐發(fā)電廠挪威北部Kvalsund

Pe=300KW注：該潮汐發(fā)電廠無(wú)生態(tài)污染，無(wú)噪音、不占地，投資1億美元左右。2/19/202438sch最大的潮汐電站——法國(guó)朗斯電站江廈潮汐試驗(yàn)電站是我國(guó)最大的潮汐能電站，到2006年12月31日，電站累計(jì)發(fā)電1.35億千瓦時(shí)。2/19/202439sch潮汐發(fā)電廠全景2/19/202440sch加拿大安娜波利斯潮汐電站海流能