新能源及分布式发电技术-第六章-海洋能发电课件

第6章海洋能发电潮汐能发电波浪能发电海流能发电海洋温差发电海洋盐差发电海洋能发电展望第6章海洋能发电潮汐能发电海洋能利用海洋能（Oceanenergy）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。

2海洋能利用海洋能（Oceanenergy）是指依附在海3海洋能的特点是什么？（1）能量蕴藏量大，并且可以再生。据统计，地球上海水温差能的理论蕴藏量约500亿kw，可能开发利用的约20亿kW；全球海洋波浪能的蕴藏约700亿kw、可开发利用的约30亿kw；全世界潮汐能的理论蕴藏量约30亿kw；世界海流能(潮流能)的总功率约50亿kW，其中可发利用的约为0.5亿kW；3海洋能的特点是什么？（1）能量蕴藏量大，并且可以再生。4海洋能的特点是什么？（2）能量密度低。海水温差能是低热头的，较大温差为20——25℃：潮汐能是低水头的，较大潮差为7—10m；潮流能和海流能是低速度头的，最大流速一般仅2m/s左右；

(3)稳定性比其他自然能源好。海水温差能和海流能比较稳定，潮汐能与潮流能的变化有规律可循.

(4)发生在广阔的海洋环境中。海洋是一个水深、缺氧、高压的世界，因而开发利用海洋能的技术难度大，对材料和设备的要求比较高。4海洋能的特点是什么？（2）能量密度低。5中国的海洋能资源中国不仅是闻名于世的陆地大国，面且是世界上的海洋大国之一。海岸线全长18400多km。中国拥有6500多个大小岛屿，岛屿海岸线长达14000多km。据初步估算，中国海洋能的蕴藏量约为6.3亿kW，其中潮汐能1.9亿kw，波浪能1.5亿kw，温差能1.5亿kw，海流能(潮流能)0.3亿kw，盐差能1.1亿kw，分布在煤、水等能源贫乏的沿海工业基地附近，如果能够加以开发利用，将为中国沿海、尤其是华东沿海工农业生产的发展和人民生活的改善，提供数量相当可观的可再生能源。5中国的海洋能资源中国不仅是闻名于世的陆地大国，面且是世界上一、潮汐能发电潮汐：

因为太阳、月亮与地球之间的万有引力与球自转的运动使得海洋水位形成高低变化。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。

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。由于地球的旋转，这种水位的上升以周期为12h25min和振幅小于1m的深海波浪形式由东向西传播。太阳引力的作用与此相似，但是作用力小些，其周期为12h。6一、潮汐能发电潮汐：因为太阳、月亮与地球之间的万有引力与球潮汐基本知识当太阳、月球和地球在一条直线上时，就产生大潮；当它们成直角时，就产生小潮。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，全日潮24.8h

7潮汐基本知识7潮汐能发电潮汐发电原理利用涨潮与退潮高低变化来发电，与水力发电原理类似。当涨潮时海水自外流入，推动水轮机产生动力发电，退潮时海水退回大海，再一次推动水轮机发电。8潮汐能发电潮汐发电原理8潮汐电站

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。9潮汐电站潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建潮汐发电型式：①单库单向型，只能在落潮时发电。②单库双向型：在涨、落潮时都能发电。③双库单向型：可连续发电

10潮汐发电型式：1011电站共存在充水、等候、发电和等候四个工况。11电站共存在充水、等候、发电和等候四个工况。1212131314目前世界上最大的潮汐发电站，是1966年在法国朗斯潮汐电站，装有24台104千瓦贯流式水轮发电机，年均发电量为5.44亿度。1980年建成的江厦潮汐电站是我国第一座双向潮汐电站，也是目前世界上较大的一座双向潮汐电站，其总机容量为3200千瓦。14目前世界上最大的潮汐发电站，是1966年在法国朗斯潮汐电1515最大的潮汐电站——法国朗斯电站16最大的潮汐电站——法国朗斯电站16浙江温岭江厦潮汐电站是我国最大的潮汐能电站。

17浙江温岭江厦潮汐电站是我国最大的潮汐能电站。

17著名潮汐发电厂潮汐发电的几最世界最大的潮汐发电厂法国北部LaRance河，Pe=240MW世界最高的潮汐发电厂加拿大Fundy高达39英尺Pe=20MW世界首座海底潮汐发电厂挪威北部KvalsundPe=300KW18著名潮汐发电厂潮汐发电的几最世界最大的潮汐发电厂法国北部La潮汐发电厂全景19潮汐发电厂全景19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

二、波浪能20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21海浪波级表21海浪波级表22222323242425252626272728282929

葡萄牙的“海蛇”海浪发电站30葡萄牙的“海蛇”海浪发电站30英国研制的水莽波浪发电装置水蟒”工作原理非常简单：将“水蟒”安装在距离海岸1.6公里-3.2公里远、36米-91米深的水下，并系在海床上，同时使“水蟒”的橡胶管道内充满海水。这样每当有波浪经过时，弹性极强的橡胶管就会随之上下摆动，橡胶管内部就会产生一股水流脉冲。随着波浪幅度的加大，脉冲也会越来越强，并汇集在尾部的发电机中，最终产生电能，然后通过海底电缆传输出去。

31英国研制的水莽波浪发电装置水蟒”工作原理非常简单：将“水蟒”三、海流能32三、海流能323333目前洋流发电之技术发展乃以风能之研发结果发电为基础，故海流涡轮机的结构与运转原理与风力机类似。34目前洋流发电之技术发展乃以风能之研发结果发电为基础，故海流涡

SeaGen是第一台商用涡轮式潮汐发电机，其结构犹如海洋中的倒置风车35SeaGen是第一台商用涡轮式潮汐发电机，其结构犹如海洋中海流的涡轮发电机一般分成水平轴式及垂直轴式，水平轴式与一般的风力发电机组相当类似，而垂直轴式则主要为Darrieus型，helical型叶片涡轮机或十字型翼面涡轮机。水平轴式涡轮发电机海流发电设施(300kW，英国南部Devon海域)36海流的涡轮发电机一般分成水平轴式及垂直轴式，水平轴式与一般的Darrieus型垂直轴式涡轮发电机helical螺旋叶片涡轮机37Darrieus型垂直轴式涡轮发电机helical螺旋叶片涡

由英国安装的世界首台潮汐发电机38由英国安装的世界首台潮汐发电机38四、海洋温差能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。海洋是地球上一个巨大的太阳能集热和蓄热器。由太阳投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。赤道附近太阳直射多，其海域的表层温度可达25～28℃，而在海洋深处50O～1000m处海水温度却只有3～6℃。这个垂直的温差就是一个可供利用的巨大能源。在大部分热带和亚热带海区，表层水温和1000m深处的水温相差20℃以上，这是热能转换所需的最小温差。据估计，如果利用这一温差发电，其功率可达2TW。39四、海洋温差能温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温之差的海洋温差能发电，就是利用海洋表层暖水与底层冷水之间的温度差来发电。通常所说的海洋温差发电，大多是指基于海洋热能转换（OTEC）的热动力发电技术， 工作方式分为开式循环、闭式循环、混合式循环三种。40海洋温差能发电，就是利用海洋表层暖水与底层冷水之间的温度差来温水（蒸发液态氨）氨气液态氨冷水（冷凝氨气）封闭式温差发电缺点：蒸发器和冷凝器要求高，耗资昂贵。优点：蒸汽压力提高数倍，发电装置体积变小，而发电量可达到工业规模。41温水（蒸发液态氨）氨气液态氨冷水（冷凝氨气）封闭式温差发电缺开放式温差发电：不需要其他工质，直接使用温海水，对其闪蒸，水蒸气推动汽轮机做工进而带动发电机发电。优点：在发电的同时，还可以获得很多有用的副产品。海水浓缩水、大量的淡水缺点：低温低压下海水的蒸气压很低，机组必须造得十分庞大。

需要抽气设备抽真空。42开放式温差发电：不需要其他工质，直接使用温海水，对其闪蒸，水混合循环系统也是以低沸点的物质为工质。用温海水闪蒸出来的低压蒸汽来加热低沸点工质。既能产生新鲜淡水，又可减少蒸发器体积，节省材料，便于维护。43混合循环系统也是以低沸点的物质为工质。用温海水闪蒸出来的低压1979年在夏威夷试验成功的第一座海洋温差发电厂。441979年在夏威夷试验成功的第一座海洋温差发电厂。44海洋温差发电（oceanthermalenergyconversion，OTEC）45海洋温差发电（oceanthermalenergyco海上型温差发电厂温水入口温水出口冷水入口冷水出口46海上型温差发电厂温水入口温水出口冷水入口冷水出口4647五、海洋盐差能盐差能存在于海水与江河水相交汇处。据估算，地球上存在着26亿千瓦可利用的盐差能，其能量甚至比温差能还要大。盐差能的利用主要是发电。发电基本原理：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、蒸汽压式和机械一化学式等，其中渗透压式方案最受重视。将一层半渗透膜放在不同盐度的两种海水之间，通过这个膜会产生一个压力梯度，迫使水从盐度低的一侧通过膜向盐度高的一侧渗透，从而稀释高盐度的水，直到膜两侧水的盐度相等为止。47五、海洋盐差能盐差能存在于海水与江河水相交汇处。据估算，4848第6章海洋能发电潮汐能发电波浪能发电海流能发电海洋温差发电海洋盐差发电海洋能发电展望第6章海洋能发电潮汐能发电海洋能利用海洋能（Oceanenergy）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。

50海洋能利用海洋能（Oceanenergy）是指依附在海51海洋能的特点是什么？（1）能量蕴藏量大，并且可以再生。据统计，地球上海水温差能的理论蕴藏量约500亿kw，可能开发利用的约20亿kW；全球海洋波浪能的蕴藏约700亿kw、可开发利用的约30亿kw；全世界潮汐能的理论蕴藏量约30亿kw；世界海流能(潮流能)的总功率约50亿kW，其中可发利用的约为0.5亿kW；3海洋能的特点是什么？（1）能量蕴藏量大，并且可以再生。52海洋能的特点是什么？（2）能量密度低。海水温差能是低热头的，较大温差为20——25℃：潮汐能是低水头的，较大潮差为7—10m；潮流能和海流能是低速度头的，最大流速一般仅2m/s左右；

(3)稳定性比其他自然能源好。海水温差能和海流能比较稳定，潮汐能与潮流能的变化有规律可循.

(4)发生在广阔的海洋环境中。海洋是一个水深、缺氧、高压的世界，因而开发利用海洋能的技术难度大，对材料和设备的要求比较高。4海洋能的特点是什么？（2）能量密度低。53中国的海洋能资源中国不仅是闻名于世的陆地大国，面且是世界上的海洋大国之一。海岸线全长18400多km。中国拥有6500多个大小岛屿，岛屿海岸线长达14000多km。据初步估算，中国海洋能的蕴藏量约为6.3亿kW，其中潮汐能1.9亿kw，波浪能1.5亿kw，温差能1.5亿kw，海流能(潮流能)0.3亿kw，盐差能1.1亿kw，分布在煤、水等能源贫乏的沿海工业基地附近，如果能够加以开发利用，将为中国沿海、尤其是华东沿海工农业生产的发展和人民生活的改善，提供数量相当可观的可再生能源。5中国的海洋能资源中国不仅是闻名于世的陆地大国，面且是世界上一、潮汐能发电潮汐：

因为太阳、月亮与地球之间的万有引力与球自转的运动使得海洋水位形成高低变化。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。

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。由于地球的旋转，这种水位的上升以周期为12h25min和振幅小于1m的深海波浪形式由东向西传播。太阳引力的作用与此相似，但是作用力小些，其周期为12h。54一、潮汐能发电潮汐：因为太阳、月亮与地球之间的万有引力与球潮汐基本知识当太阳、月球和地球在一条直线上时，就产生大潮；当它们成直角时，就产生小潮。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，全日潮24.8h

55潮汐基本知识7潮汐能发电潮汐发电原理利用涨潮与退潮高低变化来发电，与水力发电原理类似。当涨潮时海水自外流入，推动水轮机产生动力发电，退潮时海水退回大海，再一次推动水轮机发电。56潮汐能发电潮汐发电原理8潮汐电站

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。57潮汐电站潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建潮汐发电型式：①单库单向型，只能在落潮时发电。②单库双向型：在涨、落潮时都能发电。③双库单向型：可连续发电

58潮汐发电型式：1059电站共存在充水、等候、发电和等候四个工况。11电站共存在充水、等候、发电和等候四个工况。6012611362目前世界上最大的潮汐发电站，是1966年在法国朗斯潮汐电站，装有24台104千瓦贯流式水轮发电机，年均发电量为5.44亿度。1980年建成的江厦潮汐电站是我国第一座双向潮汐电站，也是目前世界上较大的一座双向潮汐电站，其总机容量为3200千瓦。14目前世界上最大的潮汐发电站，是1966年在法国朗斯潮汐电6315最大的潮汐电站——法国朗斯电站64最大的潮汐电站——法国朗斯电站16浙江温岭江厦潮汐电站是我国最大的潮汐能电站。

65浙江温岭江厦潮汐电站是我国最大的潮汐能电站。

17著名潮汐发电厂潮汐发电的几最世界最大的潮汐发电厂法国北部LaRance河，Pe=240MW世界最高的潮汐发电厂加拿大Fundy高达39英尺Pe=20MW世界首座海底潮汐发电厂挪威北部KvalsundPe=300KW66著名潮汐发电厂潮汐发电的几最世界最大的潮汐发电厂法国北部La潮汐发电厂全景67潮汐发电厂全景19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

二、波浪能68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69海浪波级表21海浪波级表70227123722473257426752776287729

葡萄牙的“海蛇”海浪发电站78葡萄牙的“海蛇”海浪发电站30英国研制的水莽波浪发电装置水蟒”工作原理非常简单：将“水蟒”安装在距离海岸1.6公里-3.2公里远、36米-91米深的水下，并系在海床上，同时使“水蟒”的橡胶管道内充满海水。这样每当有波浪经过时，弹性极强的橡胶管就会随之上下摆动，橡胶管内部就会产生一股水流脉冲。随着波浪幅度的加大，脉冲也会越来越强，并汇集在尾部的发电机中，最终产生电能，然后通过海底电缆传输出去。

79英国研制的水莽波浪发电装置水蟒”工作原理非常简单：将“水蟒”三、海流能80三、海流能328133目前洋流发电之技术发展乃以风能之研发结果发电为基础，故海流涡轮机的结构与运转原理与风力机类似。82目前洋流发电之技术发展乃以风能之研发结果发电为基础，故海流涡

SeaGen是第一台商用涡轮式潮汐发电机，其结构犹如海洋中的倒置风车83SeaGen是第一台商用涡轮式潮汐发电机，其结构犹如海洋中海流的涡轮发电机一般分成水平轴式及垂直轴式，水平轴式与一般的风力发电机组相当类似，而垂直轴式则主要为Darrieus型，helical型叶片涡轮机或十字型翼面涡轮机。水平轴式涡轮发电机海流发电设施(300kW，英国南部Devon海域)84海流的涡轮发电机一般分成水平轴式及垂直轴式，水平轴式与一般的Darrieus型垂直轴式涡轮发电机helical螺旋叶片涡轮机85Darrieus型垂直轴式涡轮发电机helical螺旋叶片涡

由英国安装的世界首台潮汐发电机86由英国安装的世界首台潮汐发电机38四、海洋温差能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。海洋是地球上一个巨大的太阳能集热和蓄热器。由太阳投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。赤道附近太阳直射多，其海域的表层温度可达25～28℃，而在海洋深处50O～1000m处海水温度却只有3～6℃。这个垂直的温差就是一个可供利用的巨大能源。在大部分热带和亚热带海区，表层水温和1000m深处的水温相差20℃以上，这是热能转换所需的最小温差。据估计，如果利用这一温差发电，其功率可达2TW。87四、海洋温差能温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温之差的海洋温差能发电，就是利用海洋表层暖水与底层冷水之间的温度差来发电。通常所说的海洋温差发电，大多是指基于海洋热能转换（OTEC）的热动力发电技术， 工作方式分为开式循环、闭式循环、混合式循环三种。88海洋温差能发电，就