新能源發(fā)電技術(shù)課件04潮汐能發(fā)電技術(shù)

2024/4/24sch1第四章

潮汐能發(fā)電技術(shù)2024/4/24sch21-1潮汐和潮汐能什么叫海洋能？它包括哪些能？海洋能的分類？海洋能的特點(diǎn)是什么？中國的海洋能資源情況何為潮汐？潮汐能的定義？潮汐能的分類2024/4/24sch3什么叫海洋能？它包括哪些能？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％。海洋是個龐大的能源寶庫，它既是吸能器，又是貯能器，蘊(yùn)藏著巨大的動力資源。海水中蘊(yùn)藏著的這一巨大的動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。2024/4/24sch4什么叫海洋能？它包括哪些能？潮汐能是指海水漲潮和落潮形成的水的動能和勢能。波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能。海流能(潮流能)是指海水流動的動能，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(dǎo)致的有規(guī)律的海水流功。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。2024/4/24sch5海洋能的分類？在海洋能中，除潮汐能和潮流能來源于星球間的引力作用以外，其余各類均來源于太陽輻射能。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。2024/4/24sch6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，可能開發(fā)利用的約20億kW；全球海洋波浪能的蘊(yùn)藏旦約700億kw、可開發(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；2024/4/24sch7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。海洋是一個水深、缺氧、高壓的世界，因而開發(fā)利用海洋能的技術(shù)難度大，對材料和設(shè)備的要求比較高。2024/4/24sch8中國的海洋能資源中國不僅是聞名于世的陸地大國，面且是世界上的海洋大國之一。海岸線全長18400多km。中國擁有6500多個大小島嶼，島嶼海岸線長達(dá)14000多km。據(jù)初步估算，中同海洋能的蘊(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)O．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，如果能夠加以開發(fā)利用，將為中國沿海、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。2024/4/24sch9何為潮汐？由于太陽和月球?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。潮位過程線--潮汐水位隨時間而變化的過程線。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”，合起來則稱為潮汐，兩者名異面實(shí)同。潮汐要素示意圖。2024/4/24sch10潮汐的分類從漲落的周期來說，可以把潮汐分為3種類型：（1）半日潮：圖（2）全日潮；圖（3）混合潮；圖2024/4/24sch11潮汐能的定義？簡單地說，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，潮汐漲落的動能和位能可以說是一種取之不盡、用之不竭的動力資源，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年世界動力會議認(rèn)為，全世界可開發(fā)利用的潮汐能可發(fā)電1400億—1800億kW(不包括中國)，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kw，美國和加拿大附近芬迪灣的潮汐能約有2000萬kW。中國浙江省杭州灣錢塘江口。2024/4/24sch121-2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推動水輪機(jī)，再由水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)來發(fā)電。其發(fā)電的原理與一般的水力發(fā)電差別不大。不過．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)換的角度來說，潮汐發(fā)電首先是把潮汐的動能和位能通過水輪機(jī)變成機(jī)械能，然后再由水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋ｋ娬就饩皥D2024/4/24sch13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、落潮時的水位差來發(fā)電。2024/4/24sch14潮汐能發(fā)電的型式（2）按其開發(fā)方式的不同分為如下4種型式。1)單庫單向型，只能在落潮時發(fā)電。四個工況2)單庫雙向型：在漲、落潮時都能發(fā)電。工況3)雙庫單向型：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2024/4/24sch15二、潮汐能發(fā)電站的組成潮汐能發(fā)電站是由幾個單項(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)成水庫內(nèi)、外的水位差，并控制水庫內(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2024/4/24sch16二、潮汐能發(fā)電站的組成(2)水閘及作用水閘用來調(diào)節(jié)水庫的進(jìn)出水量，在漲潮時向水庫進(jìn)水，在落潮時從水庫往外放水，以調(diào)節(jié)水庫的水位，加速漲、落潮時水庫內(nèi)、外水位差的形成，從而縮短電站的停機(jī)時間，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內(nèi)水量的外排，或阻擋潮水侵入，控制庫內(nèi)最高、最低水位，使水庫迅速恢復(fù)到正常的蓄水狀態(tài)，同時滿足防洪、排澇、擋潮、抗旱、航運(yùn)等多方面的水利要求。2024/4/24sch17二、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，因而對機(jī)組的防腐、防污、密封和對發(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、停機(jī)次數(shù)頻繁，因而要選用適應(yīng)頻繁起動和停止的開關(guān)設(shè)備；對雙向發(fā)電機(jī)組，由于正、反問旋轉(zhuǎn)，相序也相應(yīng)變換，因而在設(shè)計(jì)電氣主接線時，要考慮安裝倒向開關(guān)，使電源接人系統(tǒng)或負(fù)荷時，保證相序固定不變。2024/4/24sch18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。圖特點(diǎn)：即將軸流式水輪機(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。圖特點(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。但仍然需要很長的尾水管，所以需要廠房仍然較長。3)貫流式機(jī)組。圖特點(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。2024/4/24sch19課堂作業(yè)（2005-11-8）1、海洋能包括哪些能？海洋能有何特點(diǎn)？2、潮汐能發(fā)電站是由幾個單項(xiàng)工程組成？3、潮汐能發(fā)電站對機(jī)組的主要要求有哪些？4、什么叫潮汐能？5、潮汐電站的水輪發(fā)電機(jī)組的3種基本型式是什么？2024/4/24sch20潮汐要素示意圖2024/4/24sch21潮汐的3種類型2024/4/24sch22潮汐能發(fā)電原理圖12024/4/24sch23潮汐能發(fā)電原理圖22024/4/24sch24潮汐電站外景圖2024/4/24sch25單庫單向型發(fā)電的四個工況在整個潮汐周期內(nèi)，電站的運(yùn)行按下列4個工況進(jìn)行：①充水工況：電站停止發(fā)電，開啟水閘，潮水經(jīng)水閘和水輪機(jī)進(jìn)人水庫，至水庫內(nèi)外水位齊平為止；②等候工況；關(guān)閉水閘，水輪機(jī)停止過水，保持水庫水位不變，海洋側(cè)則因落潮而水位下降，直到水庫內(nèi)外水位差達(dá)到水輪機(jī)組的啟動水頭；③發(fā)電工況：開動水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，水庫的水位逐漸下降，直到水庫內(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)停止過水．保持水庫水位不變，海洋側(cè)水位因漲潮而逐步上升，直到水庫內(nèi)外水位齊平，轉(zhuǎn)入下一周期。2024/4/24sch26單庫雙向型的工況有6個單庫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個工況。2024/4/24sch27雙庫單向式潮汐能發(fā)電站介紹雙庫單向式潮汐能發(fā)電站需要建造兩座相互毗鄰的水庫（高水庫和低水庫），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