潮汐能与潮汐发电解析课件

,*,新能源与分布式发电,潮汐能发电,新能源与分布式发电技术,制作人：,朱永强,许 郁,丁泽俊,华北电力大学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,潮汐能与潮汐发电解析,潮汐能与潮汐发电解析潮汐能与潮汐发电解析4 潮汐能与潮汐发电关注的问题,潮汐是怎样形成的？,人类从何时开始懂得潮汐能的利用，又是如何利用的？,潮汐发电的原理是怎样的？,潮汐电站什么样？,潮汐发电有什么特点？,潮汐发电的发展状况如何？,教学目标,了解人类认识和利用潮汐历史，,了解或掌握潮汐资源的特征及其分布，,掌握潮汐发电的基本原理和潮汐电站的构成，,了解潮汐发电的发展应用情况。,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,潮汐能与潮汐发电解析潮汐能与潮汐发电解析潮汐能与潮汐发电解析,1,4,潮汐能与潮汐发电,关注的问题,潮汐是怎样形成的？,人类从何时开始懂得潮汐能的利用，又是如何利用的？,潮汐发电的原理是怎样的？,潮汐电站什么样？,潮汐发电有什么特点？,潮汐发电的发展状况如何？,教学目标,了解人类认识和利用潮汐历史，,了解或掌握潮汐资源的特征及其分布，,掌握潮汐发电的基本原理和潮汐电站的构成，,了解潮汐发电的发展应用情况。,4 潮汐能与潮汐发电关注的问题,2,4.1,人类对潮汐的认识和利用,我国古人把,白天,的海水涨落叫做,“潮”,，,夜间,的海水涨落叫做“,汐”,，合起来称为“潮汐”。,4.1.1,人类对潮汐的认识,潮汐,是由于太阳和月球对地球各处,引力的不同,所引起的海水,有规律的、周期性,的涨落现象。,太阳,和,月球,引起的海水上涨，分别称为,太阳潮,和,太阴潮,。,4.1 人类对潮汐的认识和利用我国古人把白天的海水涨落叫做,3,4.1,人类对潮汐的认识和利用,4.1.1,人类对潮汐的认识,俗话说：初一、十五涨大潮；初八、二十三，处处见海滩。,农历每月初一，太阳和月球位于地球同侧，三者近似,在一条直线上,，日月的引力方向相同，,合力最大,，形成,大潮,。,每月十五，日月在地球的两侧，太阳潮和太阴潮也能共同形成大潮（,想想：为什么？,）,当太阳和月球对地成,直角方向,时，太阳潮的落潮和太阴潮的涨潮，二者共同作用，,相互抵消,，形成潮势较弱的,小潮,。,4.1 人类对潮汐的认识和利用 4.1.1 人类对潮汐的,4,4.1.2,人类对潮汐的早期利用,潮汐是人类最早认识和利用的海洋动力资源。,我国,对潮汐能的利用最早，可追溯到,1300,多年前的,唐朝,。,宋代有巧用,潮汐建石桥,的工程实例：洛阳桥，是一座长,834,米，宽,7,米跨江接海的大石桥，建于北宋年间。几十吨重的大石梁，怎么架到桥墩上去的呢？工匠发现当地高达,6,米的潮差可利用，涨潮时，将石料放在木排上，将木排引入两个桥墩之间，潮水上涨，慢慢高过桥墩；潮水下落，石料就落在石墩上了。,67,世纪,，,我国,就有沿海居民利用潮汐磨来,碾磨谷物,。近些年在,山东蓬莱,地区发现了这种早期的潮汐磨。,4.1.2 人类对潮汐的早期利用潮汐是人类最早认识和,5,4.1.2,人类对潮汐的早期利用,10,世纪左右,，在,波斯湾,，人们开始以潮汐能为动力驱动水车进行,面粉加工,。,11,12,世纪,，大西洋沿岸也出现了潮汐磨坊，有些一直沿用到,20,世纪。,英国,至今仍保留着一个,12,世纪的潮汐磨,，碾谷子供游客参观。,16,世纪,，,俄国沿海,居民也使用过类似的潮汐能,水磨,，,18,世纪,，,俄国,还出现了以潮汐能为动力的,锯木厂,。,欧洲西海岸的潮汐磨房使早期工业国家走上发财至富的道路，并把它带到美洲新大陆。,到了,20,世纪,，潮汐能的魅力达到了高峰，人们开始懂得利用,潮差能来发电,。,4.1.2 人类对潮汐的早期利用10 世纪左右，在波,6,4.2,潮汐能资源,4.2.1,潮汐的描述和分类,用于描述潮汐的各个要素如图所示。,潮位基本点,4.2 潮汐能资源 4.2.1 潮汐的描述和分类用于,7,海面的一涨一落两个过程为一个,潮汐循环,。,相邻的两次高潮（或低潮）间隔的平均时间，称为,潮汐的平均周期,。,按照一个太阴日（,24,小时,50,分钟）里有几个涨落周期，潮汐可分为,半日潮、全日潮和混合潮,三种类型。,半日潮：在一个太阴日里海面有两涨两落，半日完成一个周期。世界上多数海区的潮汐都是半日潮。,全日潮：在一个太阴日里只有一涨一落，一日完成一个周期。,混合潮：每日涨落两次和涨落一次混杂出现的潮汐。又分为不规则半日潮和不规则全日潮。,4.2.1,潮汐的描述和分类,海面的一涨一落两个过程为一个潮汐循环。4.2.1 潮汐的,8,4.2.2,潮汐能资源及其分布,海水涨落及潮水流动所产生的,动能和势能,称为,潮汐能,。,很多时候，将潮水流动所具有的,动能称为潮流能,，,而潮汐能特指海水,涨落形成的势能,。,在各种海洋能资源中，潮汐能不是最多的，但却是目前经济技术条件下,最为现实,的一种。,4.2.2 潮汐能资源及其分布海水涨落及潮水流动所产生,9,4.2.2.1,世界潮汐能资源,联合国教科文组织,数据，全世界潮汐能的理论蕴藏量约,为,30,亿千瓦,，是目前全球发电能力的,1.6,倍。估计技术上允许利用的约,1,亿千瓦,。,潮汐能大小直接与,潮差,有关，潮差越大，能量也就越大。在深海大洋中的潮差一般较小，潮汐能量并不大；而浅海、狭窄的海湾和某些河口区潮差较大。,实践证明，,平均潮差,3m,才有经济效益，否则难于实用化。,4.2.2.1 世界潮汐能资源联合国教科文组织数据，全世,10,4.2.2.2,我国的潮汐能资源,据初步统计，全国,潮汐能蕴藏量,约为,2.9,亿千瓦（,比,10,个三峡电站还要多），年发电量可达,2750,亿度，,可供应一亿个城市家庭用电。,中国新能源与可再生能源,1999,白皮书,资料显示我国可开发潮汐能资源装机容量达,2000,多万千瓦,，年发电量可达,600,多亿度,。,据,1982,年可开发潮汐资源调查数据，福建、浙江可开发的潮汐能装机容量为,1913,万千瓦，年发电量为,547,亿千瓦时，占全国可开发利用潮汐能总装机容量的,88.65%,。,4.2.2.2 我国的潮汐能资源据初步统计，全国潮汐能,11,4.3,潮汐发电原理和电站构成,和内陆河川的水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于,微水头发电,的水平。,世界上平均潮差（,多次潮差的平均值,）的较大值约为,13,15m,。,我国的最大平均潮差为,8.9m,，,出现在浙江,杭州的湾瞰浦。,潮汐发电和水力发电的基本原理是一样的，所用设备也大致相同。,4.3 潮汐发电原理和电站构成和内陆河川的水力发电相比，潮,12,4.3.1,潮汐发电的原理,4.3.1.1,潮汐发电的方式,广义的潮汐发电，按能量利用的形式分为两种：,一种是利用潮汐时流动的海水所具有的动能驱动水轮机带动发电机发电，称为,潮流发电,；一种是在河口、海湾处修筑堤坝形成水库，利用水库与海水之间的水位差所蓄积的势能来发电，称为,潮位发电,。,4.3.1 潮汐发电的原理4.3.1.1 潮汐发电,13,4.3.1.1,潮汐发电的方式,涨潮和落潮时，潮汐发电的原理如图所示。,4.3.1.1 潮汐发电的方式涨潮和落潮时，潮汐发电的原,14,4.3.1.2,潮汐电站的装机容量和发电量,电站的可能装机容量，理论上可根据潮汐势能大小计算。,例如，半日潮的潮汐电站装机容量,P,，可用公式计算：,式中,H,平均潮差（,m,）；,S,水库平均面积（,km,2,）。,若水面积为,1 km,2,的水库、落差为,3,米时，可供发电的最大功率为,1800kW,；落差为,7,米时，可供发电的最大功率,9800kW,；落差为,10,米时，可供发电的最大功率,20000kW,。,4.3.1.2 潮汐电站的装机容量和发电量电站的可能装机容,15,建潮汐电站时，年发电量可利用下面公式进行计算：,式中,a,单向发电时取,0.40,，双向发电时取,0.55,；,可用这个公式估算,潮汐能蕴藏量,和,潮汐电站的年发电量。,建潮汐电站时，年发电量可利用下面公式进行计算：式中 a单,16,4.3.2,潮汐电站的结构,潮汐电站的选址：,潮汐电站可建在,三角洲、河口、海滩,或其它的受潮汐影响的海水伸展地带，,最好选在“,口小肚大,”的海湾上，这样只要修建一个短短的大坝，就可以围住很多海水，成为一个大水库。,潮汐电站的构成：,潮汐能电站是综合的建设工程，主要由,拦水堤坝、水闸和发电厂三部分,组成。,有通航要求的潮汐能电站还应设置,船闸,。,4.3.2 潮汐电站的结构潮汐电站的选址：,17,潮汐电站对水轮发电机组有特殊的要求，例如：,1,）应满足潮汐,低水头,、,大流量,的水力特性；,2,）在海水中工作时，,防腐,、,防污,、,密,封和发电机,防潮,；,3,）需要性能好的开关设备，适应机组随潮汐涨落而频繁启动和停止；,4.3.3,潮汐电站的水轮发电机组,潮汐电站对水轮发电机组有特殊的要求，例如：4.3.3 潮,18,根据,水轮机的布置,和,结构型式,，潮汐电站所用的水轮发电机组有以下几类：,（,1,）,立轴定桨式,水轮发电机组,:,水轮机和发电机的轴竖向连接，垂直于水面。水轮机置于混凝土水涡壳内，发电机置于厂房上部，厂房面积较大，工程投资偏高，进水管和尾水管弯曲较多，水能损失大，效率低。,（,2,）,轴伸贯流式,水轮发电机组：,机组的轴卧置，发电机置于厂房内。进水管短，进水管和尾水管的弯度大大减小，因而厂房结构简单，水流能量损失较少。但尾管仍很长，所以需要厂房也较长。,4.3.3,潮汐电站的水轮发电机组,根据水轮机的布置和结构型式，潮汐电站所用的水轮发电机组有以下,19,（,3,）,竖井贯流式,水轮发电机组：,发电机置于具有流线型断面的竖井中。优点：运行方便，发电机通风冷却条件好。,（,4,）,灯泡贯流式,水轮发电机组：,水轮机、发电机全部放在一个密封的混凝土灯泡体内，只有水轮机桨叶露在外面。灯泡体置于发电机厂房的水流道内。缺点：安装操作不方便，占用水道太多。,（,5,）,全贯流式,水轮发电机组：,发电机定子置于水流道的周壁，水轮机和发电机转子则装在水流通道中的一个密闭体内。优点：体积较小，操作运行方便。缺点：定子和转子间的动密封难度大，设备不易制造。,4.3.3,潮汐电站的水轮发电机组,（3）竖井贯流式水轮发电机组：发电机置于具有流线型断面的竖井,20,4.4,潮汐电站的类型,（,1,）,单库单向潮汐电站,4.4 潮汐电站的类型（1）单库单向潮汐电站,21,4.4,潮汐电站的类型,（,1,）,单库单向潮汐电站,水流只在落潮时单方向通过水轮发电机组发电。,运动方式：涨潮时打开水库充水，到平潮时关闭闸门，落潮时打开水轮机阀门，使水通过水轮机组发电。,整个潮汐周期内，电站的运行按,4,个工况运行：,(a),充水工况,(,潮位高于水库水位,),：电站停止发电，开启水闸，潮水进入水库，直至水库内外水位平齐为止。,(b),等候工况,(,水库水位高于潮位，但水位差未达到水轮机组启动水头,),：关闭水闸，保持水库水位不变，海洋侧因落潮而水位下降。,(c),发电工况：水轮机组发电，水库水位下降，直至水库内外水位差小于发电所需最小水头。,4.4 潮汐电站的类型（1）单库单向潮汐电站水流只在落潮时,22,4.4,潮汐电站的类型,（,1,）,单库单向潮汐电站,(d),等候工况：水轮机组停止运行，保持水库水位不变，海洋侧水位因涨潮而上升，直至水库内外水位平齐，转入下一个周期。,单方向发电，每日发电时间短，发电量较少。半日潮的地方，平均每天仅发电,1012h,，潮汐能不能充分利用，电站效率仅为,22%,。,优点是结构简单，