《清洁能源利用技术》第5章-海洋能利用技术

《清洁能源利用技术》第五章海洋能利用技术第五章海洋能利用技术5.1什么是海洋能5.2海洋能的特点5.3海洋能的开发利用5.4课程小结第五章海洋能利用技术内容概要一、什么是海洋能二、海洋能的特点三、海洋能的开发利用

1、潮汐能及其利用

2、波浪能及其利用

3、温差能及温差发利用

4、盐差能及盐差发电海洋5.1什么是海洋能三分陆地（29%），七分海洋（71%），13.5亿万立方千米的水，占地球总水量的97%海洋资源5.1什么是海洋能海洋资源种类丰富，大量未知与未开发的潜在资源海洋资源5.1什么是海洋能海洋自然资源的分类海洋能5.1什么是海洋能海洋能是指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、海流能等形式存在于海洋之中。定义海洋能的类型与比例第五章海洋能利用技术5.1什么是海洋能5.2海洋能的特点5.3海洋能的开发利用5.4课程小结海洋能的特点总量巨大，但分布分散、不均,能流密度低，利用效率不高，经济性差具有可再生性有较稳定与不稳定能源之分较稳定：温度差能、盐度差能、海流能不稳定：变化有规律：潮汐能、潮流能变化无规律：波浪能属于清洁能源5.2海洋能的特点第五章海洋能利用技术5.1什么是海洋能5.2海洋能的特点5.3海洋能的开发利用5.4课程小结潮汐能5.3海洋能的开发利用潮汐能是以势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与动能。它包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量，潮水在涨落中蕴藏着巨大能量，这种能量是永恒的、无污染的能量。潮汐能月球对地球潮汐影响力约占70%，太阳占30%不到，其他行星的影响力只有0.6%。潮水涨落与月球有最主要的密切关系，但一天两次涨落与月球公转基本没有关系，只与地球自转有关。地月关系对潮汐的影响潮汐能发电5.3海洋能的开发利用潮汐发电利用潮水的涨、落产生的水位差所具有的势能来发电。从能量的角度来看，就是将海水的势能和动能，通过水轮发电机组转化为电能的过程。原理潮汐发电原理潮汐能发电5.3海洋能的开发利用潮汐电站运行原理选址条件①选择浅窄的海峡、海湾和河口区域②潮差足够大----取决于河口喇叭形的形状③海岸能储蓄大量海水，并进行土建施工------口小腹大，地形平坦的地区潮汐能发电5.3海洋能的开发利用

由于常规电站廉价电费的竞争，建成投产的商业用潮汐电站不多。然而，由于潮汐能蕴藏量的巨大和潮汐发电的许多优点，人们还是非常重视对潮汐发电的研究和试验。中国的潮汐发电站：广东—顺德、东湾、山东—乳山、上海—崇明潮汐能发电5.3海洋能的开发利用前景与现状1957年我国在山东乳山建成了第一座潮汐发电站。2007年停产，累计运行28.4万小时，总发电量2026万度。前景与现状潮汐能发电5.3海洋能的开发利用国外发展历史潮汐能发电5.3海洋能的开发利用1968年，法国，朗斯潮汐电站，装机容量24万千瓦，年发电量可达5.44亿度。1968年，俄罗斯，在基斯拉雅建成了装机容量0.4万千瓦潮汐电站。1984年，加拿大，在安那波利斯建成潮汐电站，装机容量为1.78万千瓦的。2008年，爱尔兰，在斯特兰福德湾安装了新型潮汐能涡轮发电机。成为首台与国家电网相连的潮汐能发电机，发电能力12兆瓦，可满足1000户家庭的用电需求。目前世界上拟建的大型潮汐电站有20多座，其中装机容量百万千瓦级的就有9座。预计到2030年，世界潮汐电站的年发电总量将达600亿度。（1）蕴藏量十分可观。（2）中国潮汐能资源的地理分布十分不均匀。

主要集中在华东沿海（以福建、浙江、上海长江北支为最多）占中国可开发潮汐能的88%。（3）缺乏优越的港湾坝址。平原型：杭州湾以北，潮差较小港湾型：杭州湾以南，港湾海岸较多，潮差较大浙、闽两省沿岸为虽有丰富的潮汐能资源，但开发存在较大的困难，需解决水库的泥沙淤积问题。我国潮汐能资源特点潮汐能发电5.3海洋能的开发利用波浪能5.3海洋能的开发利用波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。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。波浪能实质上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关，也和风与水相互作用的距离有关。定义1.波浪能以机械能形式出现，是海能中品位最高的能量；2.波浪能的能流密度最大

在太平洋、大西洋东海岸纬度40～60°区域，波浪能可达到30～70kW/m，某些地方达100kW/m。3.波浪能是海洋中分布最广的可再生能源波浪能的优点5.3海洋能的开发利用

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。波浪能利用的关键是波浪能转换装置（三级转换）：第一级为受波体，它将大海的波浪能吸收进来；第二级为中间转换装置，它优化第一级转换，产生出足够稳定的能量；第三级为发电装置，与其它发电装置类似。波浪能发电5.3海洋能的开发利用波浪能发电5.3海洋能的开发利用当有波浪经过时，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。脉冲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。水蟒波浪能发电5.3海洋能的开发利用温差能5.3海洋能的开发利用

海洋温差(Oceanthermalenergy)：又称海洋热能。是利用海洋中受太阳能加热的暖和的表层水与较冷的深层水之间的温差进行发电而获得的能量。海洋温差能十分稳定，无明显的昼夜变化，可开发量巨大，不需储能装置即可提供基本负荷所需电力。定义基本原理：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。温差能发电5.3海洋能的开发利用1可再生的洁净能源。2海水温差能蕴藏量丰富。北纬20℃至南纬20℃之间的海域最丰富。3海水温差基本恒定，所以海水温差能较稳定，24小时不间断，昼夜波动小。4能量密度低，热力循环和装置的效率低。海水温差始终在20~25℃之间，温差小。温差能发电5.3海洋能的开发利用海洋温差能发电的优缺点国内分部

中国的南海海域辽阔，水深大于800米的海域约140～150万平方公里，位于北回归线以南，太阳辐射强烈，是典型的热带海洋，表层水温均在25°C以上。5000～800米以下的深层水温在5°C以下，表深层水温差在20～24°C，蕴藏着丰富的温差能资源。温差能发电5.3海洋能的开发利用海洋温差能发电的发展现状国外分部

美国:1979年8月美国在夏威夷建成第一座闭式Mini-OTEC装置是温差能利用的一个里程碑.这座50kw级的电站不仅系统地验证了温差能利用的技术可行性，而且为大型化的发展取得了丰富的设计、建造和运行经验。

日本:日本在海水温差能研究开发方面投资力度很大，并在海洋热能发电系统和换热器技术方面领先于美国。迄今日本共建造了3座海水温差试验电站，均为岸基式。温差能发电5.3海洋能的开发利用海洋温差能发电的发展现状盐差能5.3海洋能的开发利用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，是以化学能形态出现的海洋能。主要存在与河海交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。能量密度最大。定义１、渗透压法２、蒸汽压法３、反电渗析电池法瑞典Statkraft公司从1997年开始研究盐差能利用装置，2003年建成世界上第一个专门研究盐差能的实验室，2008年建设一座功率为2~4kW的盐差能发电站。盐差能发电5.3海洋能的开发利用1、地理分布不均。长江口及其以南的大江河口沿岸的资源量占全国总量的92.5%。2、沿海大城市附近资源最富集，特别是上海和广东附近的资源量分别占全国的59.2%和20%；3、资源量具有明显的季节变化和年际变化。（汛期多）4、山东半岛以北的江河冬季均有1-3个月的冰封期，不利于全年开发利用。盐差能发电5.3海洋能的开发利用我国盐差能资源的特点

盐差能的研究以美国、以色列的研究为先。但总体上，盐差能研究还处于实验室试验水准，离示范应用还有较长的路程。盐差能开发的技术关键是膜技术。除非半透膜的渗透流量能夠在目前水准的基础再提高一個数量级，并且海水可以不用经过预处理，否则，盐差能利用难以实现商业化。盐差能发电5.3海洋能的开发利用盐差能技术研究进展材料一：一般在海河交汇处，当淡水与海水相遇时，淡水会自然地向海水渗透并产生渗透压，这种能量被称为“盐差能”。实验表明，当海水含盐度为3．5%时，其与河水之间的“盐差能”相当于240m水头差的能量密度。“水压塔渗压系统”（乙图所示）为“盐差能”开发的试验方案之一。盐差能发电5.3海洋能的开发利用盐差能技术研究进展材料二荷兰阿夫鲁戴克大坝（见甲图）中段的首家“盐差能”试验电厂已于2014年11月底发电。半透膜是盐差能发电的核心部件之一，目前该电厂每平方米半透膜的发电功率为1．3瓦，而盐差能发电要实现经济盈利，半透膜的发电功率应达到每平方米2—3瓦，半透膜安装总面积应达到数百万平方米。盐差能发电5.3海洋能的开发利用盐差能技术研究进展第五章海洋能利用技术5.1什么是海洋能5.2海洋能的特点5.3海洋能的开发利用5.4课程小结海洋能开发利用（1）荷兰“盐差能”蕴藏量丰富，请分析原因。答:临海，海域广阔（海岸线长）；河流众多，水量稳定。（2）与风力发电相比，“盐差能”发电有何优势？答：受天气的影响小；占用土地少。（3）分析荷兰尝试开发“盐差能”的原因。答：开发