可再生能源发电技术 教学课件 ppt 作者 程明 第4章 海洋能发电
52页1、可再生能源发电技术,程明、张建忠、王念春 编著,2,第4章 海洋能发电技术,4.1 海洋能概述 4.2 海洋能发电技术,3,4.1 海洋能发电概述,海洋能(Ocean energy)是指依附在海水中的可再生能源,海洋能主要以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其他星球引力,其他海洋能均源自太阳辐射。,4,海洋能的分类 潮汐能 波浪能 海水温差能 海流能 盐差能,海洋能海洋能源按储存形式又可分为机械能、热能和化学能。 其中,潮汐能、海流和波浪为机械能,海水温差为热能,海水盐差为化学能。 各种海洋能的蕴藏量是巨大的,据估计有750多亿千瓦,其中波浪能700亿千瓦,温度差能20亿千瓦,海流能10亿千瓦,盐度差能10亿千瓦。,5,海洋能具有如下特点: (1) 海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大,但单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小,利用效率不高,经济性差。 (2) 海洋能具有可再生性。 (3) 能量多变,具有不稳定性。 (4) 属于一种洁净能源,无污染。,6,海洋能的开发,人类开发海洋能的历史和水能利用差不多。 1930年在法国首次试验
2、成功海水温差发电。 早在12世纪,人类就开始利用潮汐能。当时法国沿海就建起了“潮磨”,利用潮汐能代替人力推磨。 随着科学技术的进步,人们开始筑坝拦水,建起潮汐电站。目前世界上最大的潮汐电站是法国的朗斯潮汐电站,我国的江夏潮汐实验电站为国内最大。 各种海洋能的蕴藏量非常巨大,很多海洋能至今没被利用的原因主要有两方面:一是经济效益差,成本高。二是仍有一些技术问题没有过关。 从各国的情况看,潮汐发电技术比较成熟。利用波浪能、盐度差能、海水温差能等海洋能进行发电还不成熟,目前仍处于研究试验阶段。,7,4.2 海洋能发电技术,潮汐现象是由地球和天体运动以及它们之间的相互作用而引起的。在海洋中,月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。 潮汐能:因海水涨落及潮水流动所产生的能量。是以势能形态出现的海洋能。 潮汐中蕴藏着巨大的能量:涨潮过程中巨大的动能,随着海水水位的升高,就转化为势能,在落潮的过程中,水位逐渐降低,势能又转化为动能。,潮汐能,8,潮汐基本知识 海水有规律的、周期性的涨落现象叫海洋潮汐。白天的涨落叫“潮”,夜间的涨落叫“汐”。 潮差潮峰与潮谷的水位差 潮汐周期:半日潮=12.4h,
3、全日潮:24.8h,9,潮汐发电原理,利用潮汐的动能发电 利用潮汐的势能发电,由于潮流流速周期性变化,致使发电时间不稳度,发电量较小,所以潮汐发电多采用后一种形式,即利用潮汐的势能。,10,潮汐电站的分类,单库单向式 单库单向潮汐能发电站:造价低,日均发电1012小时,潮汐能不能充分利用,电站效率仅为22%。,单库单向潮汐能发电站布置,11,单库双向式 单库双向潮汐能发电站:涨落潮均可发电,日均发电1620小时,但厂房和机组结构复杂。,12,双库单向式 双库单向潮汐能发电站:可连续发电,效率高,易于并网。但需建2座堤坝和水闸,造价高。,13,发电机组类型,竖轴式发电机组,14,卧轴式发电机组,1-上游水位;2-闸门槽;3-水轮机;4-调速器;5-发电机;6-下游水位,15,贯流式发电机组 灯泡贯流式:将水轮机、变速箱、发电机全部放在一个用混凝土做成的密封灯泡体内,只有水轮机的桨叶露在外面,1-流道;2-发电机;3-水轮机;4-灯泡体,优点: 发电效率高 结构紧凑,缺点: 安装不便 占用水道多,16,1-流道;2-发电机;3-水轮机,优点: 占用水道体积小 操作方便 外形小、质量轻 厂房
4、小或不用厂房 发电效率高,缺点: 动密封难度大,全贯流式:发电机定子装于水道的周壁,水轮机、发电机转子则装在水道中的一个密封体内。,17,波浪发电,波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的。根据波动理论,波浪能量与波高的平方成比例。 习惯上把海浪分为风浪、涌浪和近岸浪三种。 风浪:在风直接作用下生成的海水波动现象,风越大,浪就越高,波浪的高度基本与风速成正比,风浪瞬息万变,波面粗糙,周期较短。 涌浪:波浪以最小的能量损失从其形成区传播开去,在很远的距离产生涌浪。涌浪的外形圆滑规则,排列整齐,周期比较长。 近岸浪:风浪和涌浪传到海岸的浅水地区,变成近岸浪,近岸浪由于岸底对波浪的阻力,波谷展宽变平,波峰发生倒卷破碎。,18,波浪转换的基本原理 两个阶段:一次转换波浪能采集系统俘获波能,将波能转换为另一种形式的机械能;二次转换转化的机械能转换为电能。有些还有中间环节,实现传递能量的目的,用于提高一次转换所得能量载体的速度。 波能一次转换的方法:,19,冲箱式 冲箱式波能吸收装置是指通过水面上可运动的浮子来吸收波能,例如,波马达的浮子在波上做垂直方向的升沉运动。为了提高波能吸能效果,浮子的形状设计
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