海洋能利用技术

1海洋能利用技术海洋能利用技术可再生的海洋能源可再生的海洋能源n n海洋是一个巨大的能源宝库，仅大洋中的波浪、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。这些海洋能源都是取之不尽、用之不竭的可再生能源。第1页/共49页可再生的海洋能源可再生的海洋能源n n海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。究其成因，潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化，其他均源于太阳辐射。第2页/共49页海洋能的特点海洋能的特点n n海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说，要想得到大能量，就得从大量的海水中获得。n n它具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力，只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能源就会再生，就会取之不尽，用之不竭。第3页/共49页海洋能的特点海洋能的特点n n海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。既不稳定又无规律的是波浪能。n n海洋能属于清洁能源，也就是海洋能一旦开发后，其本身对环境污染影响很小。第4页/共49页潮潮 汐汐 能能第5页/共49页潮汐能潮汐能n n因月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。第6页/共49页巨大能量巨大能量n n海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中，凶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。第7页/共49页潮差潮差n n潮起潮落所形成的水位差，即相邻高潮潮位与低潮潮位的高度差，称为潮位差或潮差。通常，海洋中的潮差不大，一般只有几十厘米至1m左右。而在喇叭状海岸或河口的地区，其潮差就比较大。第8页/共49页蓝色的煤海蓝色的煤海n n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kWh。无怪乎人们把巨大的潮汐能誉为“蓝色的煤海”！第9页/共49页潮汐发电潮汐发电n n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。第10页/共49页潮汐发电潮汐发电n n具体地说，潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建一拦水堤坝，将海湾或河口与海洋隔开构成水库，再在坝内或坝房安装水轮发电机组，然后利用潮汐涨落时海水位的升降，使海水通过轮机转动水轮发电机组发电。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。第11页/共49页第12页/共49页第13页/共49页第14页/共49页第15页/共49页第16页/共49页第17页/共49页潮汐发电的主要优点潮汐发电的主要优点n n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；n n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；n n潮汐电站的堤坝较低，建造容易。其投资也相对较少。第18页/共49页世界主要潮汐电站世界主要潮汐电站第19页/共49页法国朗斯潮汐电站法国朗斯潮汐电站 第20页/共49页江厦潮汐发电站江厦潮汐发电站江厦潮汐发电站江厦潮汐发电站第21页/共49页波波 浪浪 能能第22页/共49页波浪能波浪能n n波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。第23页/共49页波浪能波浪能n n全世界波浪能的理论估算值为109 kW量级。利用中国沿海海洋观测台站资料估算得到，中国沿海理论波浪年平均功率约为1.3107 kW。但由于不少海洋台站的观测地点处于内湾或风浪较小位置，故实际的沿海波浪功率要大于此值。其中浙江、福建、广东和台湾沿海为波浪能丰富的地区。第24页/共49页波浪能利用波浪能利用n n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”。第25页/共49页波浪能利用的几个基本原理波浪能利用的几个基本原理 n n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。n n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。第26页/共49页波浪发电站示意图波浪发电站示意图 波浪能供电的灯光浮标波浪能供电的灯光浮标 第27页/共49页第28页/共49页第29页/共49页第30页/共49页温温 差差 能能第31页/共49页温差能温差能n n温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温之差的热能。n n海洋的表面把太阳的辐射能的大部分转化成为热水并储存在海洋的上层。另一方面，接近冰点的海水大面积地在不到 1 000 m的深度从极地缓慢地流向赤道。这样，就在许多热带或亚热带海域终年形成20以上的垂直海水温差。利用这一温差可以实现热力循环并发电。第32页/共49页温差发电温差发电n n温差发电的基本原理就是借助一种工作介质，使表层海水中的热能向深层冷水中转移，从而做功发电。第33页/共49页海洋温差能利用海洋温差能利用n n除了发电之外，海洋温差能利用装置还可以同时获得淡水、深层海水、进行空调并可以与深海采矿系统中的扬矿系统相结合。因此，基于温差能装置,可以建立海上独立生存空间并作为海上发电厂、海水淡化厂或海洋采矿、海上城市或海洋牧场的支持系统。总之，温差能的开发应以综合利用为主。第34页/共49页第35页/共49页第36页/共49页第37页/共49页第38页/共49页盐盐 差差 能能第39页/共49页盐差能盐差能n n盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能。主要存在于河海交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。第40页/共49页盐差能的利用盐差能的利用n n盐差能的利用主要是发电。其基本方式是将不同盐浓度的海水之间的化学电位差能转换成水的势能，再利用水轮机发电，具体主要有渗透压式、蒸汽压式和机协化学式等，其中渗透压式方案最受重视。第41页/共49页第42页/共49页海海 流流 能能第43页/共49页海流能海流能n n海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动。n n海流能的能量与流速的平方和流量成正比。第44页/共49页海流能的利用海流能的利用n n海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似，几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流发电装置。但由于海水的密度约为空气的1 000倍，且装置必须放于水下。故海流发电存在一系列的关键技术问题，包括安装维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安全性能等。第45页/共49页我国的海洋能开发我国的海洋能开发n n我国海洋能开发已有近40年的历史，迄今已建成潮汐电站8座。n n我国的海洋发电技术已有较好的基础和丰富的经验，小型潮汐发电技术基本成熟，已具备开发中型潮汐电站的技术条件。第46页/共49页第47页/共49页第48页/共49页感谢您的观看。感谢您的观看。第49页/共49页