可持续发展能源----海洋能的利用

网络教育学院

《新能源发电》课 程 设 计

题 目：学习中心：

层 次： 专升本

专 业： 电气工程及其自动化

年 级： 2011年 秋 季

学 号：

学 生： R.KING

辅导教师：

完成日期： 2013 年 8 月 23 日

序言

能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。常规能源以煤、石油、天然气为主，它不仅资源有限，而且造成了严重的大气污染。因此，对可再 生能源的开发利用，特别是对海洋能的开发利用，已受到世界各国的高度重视。

海洋，被生物学家断言为生命的发源地，又被海洋学家称之为世界“第六大洲”， 海洋是一个巨大的能源宝库，仅大洋的波浪、潮汐、海流等动能和海洋温度差、盐度差能等的存储量高达天文数字，这些海洋能源是取之不尽，用之不竭的可生能源。

第一章 海洋能的利用现状

海洋能是指依附在海水中的能源。海洋通过各种物理过程或化学过程接收、存储和散发能量, 这些能量以波浪、海流、潮汐、温差等形式存在于海洋之中。海洋面积占地球总面积的71%, 到达地球的各种来自宇宙的能量, 大部分落在海洋上空和海水中,部分转化为各种形式的海洋能。海洋能的大部分来自于太阳的辐射和月球的引力。例如: 太阳辐射到地球表面的太阳能大部分被海水吸收, 使海洋表层水温升高, 形成深部海水与表层海水之间的温差, 因而形成由高温到低温的温差能； 太阳能的不均匀分布导致地球上空气流运动, 进而在海面产生波浪运动, 形成波浪能； 由地球之外其他星球( 主要由月球)的引力导致的海面升高形成位能, 称为潮汐能； 由上述引力导致的海水流动( 其特征是在一日内发生的、有规则的双向流动) 的动能称为潮流能； 非潮流的海流( 其特征是一日内不发生双向的流动) 的成因有受风驱动或海水自身密度差驱动等, 归根结蒂是由太阳能造成的, 其动能称为海流能。海洋能是清洁的可再生能源, 开发和利用海洋能对缓解能源危机和环境污染问题具有重要的意义, 许多国家特别是海洋能资源丰富的国家, 大力鼓励海洋能发电技术的发展。由于海洋能发电系统的运行环境恶劣, 发展相对滞后, 随着相关技术的发展, 以及各国科技工作者的努力, 近年来, 海洋能发电技术取得了长足的进步, 陆续有试验电站进入商业化运行。可以预见, 不远的将来, 随着海洋能发电技术日益成熟, 将会有越来越多的海洋能发电系统接入电网运行。由于海洋蕴涵量巨大, 海洋能必将成为能源供给的重要组成部分。

第二章 我国海洋能的分布及特点

2.1潮汐能

球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量，称为潮汐能。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。

海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转换为势能，在落潮的过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低，势能又转换为动能。

据专家们估计，全球海洋中所蕴藏的潮汐能约有27亿kW，若能把它充分利用起来，其每年的发电量可达33 480万亿kW h。无怪乎人们把巨大的潮汐能誉为“蓝色的煤海”！

潮汐能利用的主要方式是发电，潮汐发电与水力发电的原理相似。通过贮水库，在涨潮时将海水贮存在贮水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电

潮汐能利用的主要方式是发电。通过贮水库，在涨潮时将海水贮存在贮水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。潮汐电站的功率和落差及水的流量成正比。但由于潮汐电站在发电时贮水库的水位和海洋的水位都是变化的（海水由贮水库流出，水位下降，同时，海洋水位也因潮汐的作用而变化）。因此，潮汐电站是在变功况下工作的，水轮发电机组和电站系统的设计要考虑变功况，低水头、大流量以及防海水腐蚀等因素，远比常规的水电站复杂，效率也低于常规水电站。潮汐电站按照运行方式和对设备要求的不同，可以分成单库单向型、单库双向型和双库单向型三种。

根据我国潮汐能资源调查统计，对可开发装机容量大于500kW的坝址和可开发装机容量200-1000kW的坝址共有424处港湾、河口，可开发装机容量200kW以上的潮汐资源，总装机容量为2179万kW，年发电量约624亿kWh。这些资源在沿海的分布是不均匀的，以福建和浙江为最多，站址分别为88处和73处，装机容量分别是1033万kW和891万kW，两省合计装机容量占全国总量的88.3。其次是长江口北支（属上海和江苏）和辽宁、广东装机容量分别为70.4万kW和59.4万kW和57.3万kW，其它省区则较少，江苏沿海（长江口除外）最少，装机容量仅0.11万kW。

浙江、福建和长江口北支的潮汐能资源年发量为573.7亿kWH，如能将其

全部开发，相当每年为这一地区提供2000多万吨标准煤。

在我国沿海，特别是东南沿海有很多能量密度较高，平均潮差4-5米，最大潮差7-8米，且自然环境条件优越的站址。其中已做过大量调查勘测，规划设计和可行性研究工作，具有近期开发价值和条件的中型潮汐电站站址，有福建的大官坂（1.4万kW，0.45亿kWh）、八尺门（3.3万kW，1.8亿kWh）和浙江的健跳港（1.5万kW，0.48万kWh）、黄墩港（5.9万kW，1.8亿kWh）已做过规划设计，有较好的工作基础，还需要进行前期综合研究论证的大型潮汐电站站址的有长江口北支（70.4万kW，22.8亿kWh）、杭州湾（316万kW，87亿kWh）和乐清湾（55万kW、23.4亿kWh）等。

优点：

潮汐电站的水库都是利用河口或海湾来建造的，不占用耕地，也不像河川水电站或火电站那样要淹没或占用大量的良田；

它既不像河川水电站那样受洪水和枯水季节的影响，也不像火电站那样污染环境，是一种既不受气候条件影响而又非常“干净”的发电站；

潮汐电站的堤坝较低，建造容易。其投资也相对较少。

2.2波浪能

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

波浪发电是波浪能利用的主要方式，此外，波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。波浪能利用装置的种类繁多，有关波能装置的发明专利超过千项，获得专利证书的也达数百件。波浪能利用被称为“发明家的乐园”。

利用物体在波浪作用下的振荡和摇摆运动；利用波浪压力的变化；利用波浪的沿岸爬升将波浪能转换成水的势能等。

早期海洋波浪能发电付诸实用的是气动式波力装置。道理很简单，就是利用波浪上下起伏的力量，通过压缩空气，推动汲筒中的活塞往复运动而做功

根据调查和利用波浪观测资料计算统计，我国沿岸波浪能资源理论平均功率为1285.22万kW，这些资源在沿岸的分布很不均匀。以台湾省沿岸为最多，为429万kW，占全国总量的三分之一。其次是浙江、广东、福建和山东沿岸也较多，在160-205万kW之间，约为706万kW，约占全国总量的55，其它省市

沿岸则很少，仅在143-56万kW之间。广西沿岸最少，仅8.1万kW。

全国沿岸波浪能源密度（波浪在单位时间通过单位波峰的能量。单位kW/W）分布，以浙江中部、台湾、福建省海坛岛以北，渤海海峡为最高，达