05海洋能多种发电技术.ppt

1、新能源及分布式发电技术，第五章海洋能多种发电技术，主持人朱晓英，大海的巨大威力巨浪能把13吨重的巨石全部抛到20米高，能把1万7000吨的大船拉上岸。1968年，一艘巨大的油轮在希望角海域被海浪冲击成两段。)在浩瀚的海洋中，再大的轮子在海浪中也只能像一块木板一样上下浮动。当船的长度接近海浪的波长时，海浪在船的中间时，船头和船尾正好在波谷，这时船会发生“中拱”。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，高峰在船头和船尾时，中间是山谷，船会有“中间垂直”。)。下垂一次，就像前后折铁丝一样，下了几次，大轮子拦腰折断了。如果海洋中蕴藏的丰富能源能用于人类，人类就不再需要

2、担心能源问题了。5海洋能多种发展技术，令人担忧的问题浩瀚的海洋中蕴藏着什么样的能量？海洋的各种能量是如何形成的？海洋洋流还能利用吗？深处的海水温差是如何转变成电的？咸海水中的盐分与发展有什么关系？海洋能发电设备的特点是什么？海洋能发展的发展状况如何？教育目标是了解海洋能资源的形成原因和表现特点、海洋能发展的不同方式和相关思路、海洋能发展的特点和意义。海洋和海洋不同，是不同的概念。远离陆地的水域部分是绵羊，靠近大陆的水域部分是海洋。数量是海洋的主体部分，占海洋总面积的89%。海洋是海洋的边缘部分。海洋徐璐以地球上浩瀚连续的咸水体的总称连接在一起。海洋的水下地形，像一个大水盆，边缘是浅水的大陆架，

3、中间是深海盆地，海底有高山、深谷和深海大平原。海洋底部地形主要为盆地、山脊线；海底地形以大陆架、大陆斜坡为主。5.1海洋的概念，地球表面总面积约为5.1亿平方公里，其中海洋面积占71%，收集了97%的地球水。轶事：如果地球表面是平面的球面会怎么样？将被2400米深的海水复盖。海洋能(海洋能)海洋能源是埋在海水中的所有能源资源的总称，一般指埋在海洋中的可再生自然能源。以潮汐、海浪、温差、盐度梯度、洋流等形式存在。潮汐能和藻类能源除了对太阳和月球牙齿地球的重力作用外，其他几个茄子都来自太阳辐射。海洋能源可分为机械能、热能和化学能。请想想以上五种茄子形式的海洋能都是什么类型的。蕴藏在海水中的海洋能能

4、量很大，这些海洋能量可以不断补充，都是无穷无尽的。5.2海洋能资源，海洋是超大型太阳能接收体和内存，是“蓝色遗传”。据联合国教科文组织估算，海洋能可再生总量为766亿千瓦。其中温差可达400亿千瓦，盐差可达300亿千瓦，潮汐能30亿千瓦，波浪能30亿千瓦，洋流6亿千瓦。5.2.1世界海洋能资源不是万能的利用。据估计，技术允许的约64亿千瓦，其中盐差为30亿千瓦，温差为20亿千瓦，波浪能为10亿千瓦，洋流为3亿千瓦，潮汐能为1亿千瓦。中国新能源和可再生能源1999白皮书发表的结果：沿海潮汐能资源可开发总装机容量为2179万千瓦，年发电624亿度。进入海岸的波浪能理论的平均功率为1285万千瓦。潮

5、流能量理论平均功率1394万千瓦；温差能量理论储量约(1.21.3)1019 kJ，实际可用装机量(1 . 31 . 5)106 MW；盐差能源资源理论的储量约为3.91015 kJ，理论功率为1.25105 MW。5.2.2中国的海洋能资源，5.2.3海洋能特性，海洋能特性主要体现在以下方面：(1)储量丰富，可回收利用。(2)能量流分布不均，能量密度低。(3)稳定性好或变化规律。(4)干净无污染。5.3波发展5.3.1波的原因和类型，波的能量来自风和海面的相互作用，风的能量传递到海水成为波的动能，势能。传递的能量根据风速、风、海水作用时间和作用行程以不同速度、不同“大小”的波出现。波可以用波

6、高、波长(两个相邻峰之间的距离)、波周期(两个相邻峰出现在同一位置的时间)等特征来描述。小知识：巨大的浪涌常常是暴风雨的前兆吗？风暴引起的巨浪比风暴传播得快，巨大的浪涌往往是暴风雨的前兆。波的类型(1)风浪：风的直接吹拂作用产生的水面波。海浪向远处扩散，因此风引起的海浪接近其形成区域才被称为风浪。(2)浪涌：风浪扩大，出现在远处的海上。(。这种不在刮风的海域的海浪叫做冲浪者。(3)近海波浪：外海的波浪传到海岸附近，水深和地形改变波动的性质，发生折射、波前破损、倒带等现象，就是近岸波浪。小知识：“无风不起浪”和“无风不起浪”，前者针对风浪，后者针对海浪和近岸波浪。水面上的大小波轮流规律地顺风滚动

7、。水面下的波浪随着风进行直径不同、旋转速度不同的圆周或椭圆运动。波的运动，5.3.2波浪能资源的分布和特征，波的前进，动能的生成，波的起伏势能的生成。海浪的能量与海浪的高度、海浪的运动周期、光波面的宽度等多种因素有关。因此，波浪能是各种海洋能源中最不稳定的类型。5.3.2.1全球波浪能资源，波浪能年均电力密度的全球分布，如图所示，5.3.2.2我国波浪能资源、我国海岸线场、海域广阔。90%以上经济发达，常规能源不足的东南沿海，主要分布在浙江省、福建省、广东省沿海和台湾省沿岸。根据波浪能能量流密度和开发利用的自然环境条件，首选浙江省福建省沿海，重点开发利用地区、广东省东部、长江口、山东半岛南岸中

8、部。5.3.2.3波浪能优势，海洋能中除波浪能回收外，1)以机械能形式存在，在各种海洋能中品位最高。2)海洋能中能量流密度最高。3)在海洋中分布最广。4)通过更小的设备使用。5)能提供相当便宜的能源。5.3.3波发电设备的基本配置，波发电，一般通过波浪能转换设备将波浪能转换为机械能，最后转换为传记能源。海浪上下或左右摇晃时，可以直接或间接移动水轮机或空气涡轮机，从而驱动发电机产生电力。波浪能利用的关键是波浪能转换装置，通常是三级转换：1)通过波浪能收集系统捕获海浪的能量。2)机械能转换系统、捕获的波浪能、特定形式的机械能转换3)发电系统和现有的发电设备一样，将机械能电作为电能传输到发电机。5.

9、3.3波发电装置的基本配置，波浪能采集和机器转换部分大部分是由于以下几个茄子基本思想。1)利用物体波作用下的振动和晃动运动。2)使用波浪压力的变化。3)通过波浪的收敛攀登，将波浪能水变成水的势能。可分为波浪能转换发电系统的主要结构、5.3.4波浪能转换方法、波浪能转换方法、大部分茄子类别：机械传动空气涡轮液压存储水池类型、(1)将机械传动、上下往复运动转换为单向旋转运动，以主导发电机发展。(2)空气涡轮式，牙齿装置结构简单，以空气为工质，没有液压油泄漏问题。，利用波浪起伏运动引起的压力变化，从气室、气囊等容器装置中挤压或吸入气体，利用获得的气流驱动涡轮，带动发电机。(3)液压式通过某种泵装置将

10、波浪能能量转换为液体的压力能量或位能，然后由液压马达或水轮涡轮驱动发电机。特征：这种装置结构复杂，成本高。优点：但是由于液体的不可压缩性，与波浪相互作用时，液压机构受到很高的压力，转换效率也显着高。缺点：液压系统大部分使用液压油，因此存在泄漏问题。(4)储能水池样式也称为收缩坡集中波浪样式，实际上利用上升的海水产生水位差异，然后实现与潮汐发电类似的涡轮发电。优点：结构比较简单，由于水池能源存储，电力输出比较稳定、容易调节，是最成功的方法之一。传记不足：一般效率不高，对地形条件的依赖性强，应用有限。5.3.5波浪能装置安装模式，各种波浪能转换装置往往需要一个中央稳定的结构，该结构在主梁或主轴上，

11、即海底或海滩上锚定或固定。根据主梁与波运动方向的关系，波浪能转换装置可以分为(1)结束模式。主光束平行于入射波的波前，在大面积区域直接阻挡波，结束波的传播，理论上可以最大限度地吸收波的能量。遇到大风浪，很容易受大外力破坏。(2)缓解模式。主光束垂直于入射波的波前，但在一定程度上减缓波的传播可以避免狂风巨浪的所有冲击。但是对海浪的拦截宽度很小，能量收集率只有相同长度的终端装置的62%。根据系泊状态，波浪能转换装置可分为固定式和浮动式。(1)固定。优点：易于构建和维护。缺点：在浅海岸工作所得的波浪能尺寸很小。地区有限。海岸式装置要经受大风大浪的考验。漂浮。(2)。优点：对更多能量收集投河点机动潮位

12、变化的适应性强。困难：系泊和传输。5.3.5波浪能器安装模式，(3)点吸收模式。使用垂直于海平面的主轴作为中心的稳定结构，只能吸收装置上微小海面波变化的能量。优点：能吸收物理尺寸以上海浪的能量(理论上是宽度的两倍的海浪的能量)；从各个方向都能平等地吸收波浪能。缺点：有限的尺寸，无法捕捉长波的能量。5.3.6典型波浪能发电装置，(1)频率股(OWC)，水柱上升和下降时气流方向相反，汽轮机的旋转方向前后变化，发电也是定时负。威尔斯涡轮是由于正向交流气流的作用始终单向旋转的涡轮。(3)点头的鸭子(Duck)，鸭子的“胸部”随着波浪的传播方向而不断地摇晃，像不倒翁一样。摆动机构驱动内部凸轮/铰链机构，

13、改变工作液体的压力，驱动工作泵，促进发电机发展。可以同时进行海浪的动能及势能转换，理论效率达到90%以上。浮动主梁骨架上可以并排放置多个“鸭”。(4)海蛇式(Pelamis)是一系列圆柱形钢壳结构单元的铰链，形状类似火车。在波浪移动整个装置时启动铰接点，内部液压缸的泵油启动通过能量平滑系统将电力传送到海底电缆海岸的液压马达。、(5)倾斜，1983年建设推倾波浪能电站。通过浮板的摆动将波浪能转换为液压发电。总效率为40%，是日本波浪能发电站中效率较高的地方。(6)收缩坡道在电站入口处设置了喇叭形状的聚合物和逐渐变窄的楔形导轨，当波浪进入宽端并向内扩散时，波峰会继续扩大，直到溢出边缘墙。势能。水从

14、楔形流道的顶部流出，进入水库，然后通过涡轮回到大海。(7)其他波浪发电设备、其他各种新型波浪发电设备的原理和照片，请参阅教材。5.3.7代表波浪能发电项目，(1)英国75千瓦和500千瓦的LIMPET岸型海洋动力能源转换器是振动订单型(OWC)波浪能设备。1991年在苏格兰埃雷岛建立了75千瓦项目。2000年，又在同一个岛上建造了一个500千瓦的项目，是目前世界上最成功的海浪发电设备。(2)挪威350千瓦的塔普尚，1986年在挪威卑尔根附近的小岛上建设了安装容量为350千瓦的波浪能发电站。特征：开口约60米的喇叭形状的聚合物和长度约30米的楔形通道。发电站自1986年完工后，到1991年正常运

15、行，年平均出口功率约75千瓦，是比较成功的海浪发电站。据说其切换效率达6575%。(3)英国750kW的海蛇“海蛇”是由英国海洋动力传递公司设计的。漂浮由几个圆柱形钢壳结构单元的铰链组成。第一个“海蛇”功能装置于2002年三月完成。负责葡萄牙北部海岸的“海蛇”波浪发电项目建设，每条“海蛇”的安装容量为750千瓦。(4)日本“解释”号“解释”号海浪发展计划由日本海洋科学技术中心领导，美国、英国、挪威、瑞典、加拿大等参加。研究在有13个频率柱气室的船舶改造的浮式结构中进行，船的内室安装了几台波浪发电机。“解释”号的船体结构海底电缆及锚泊设计比较成功，但发展效率令人失望，总系统效率不超过6.5%。大

16、规模国际合作项目、“解释”计划的贡献不仅取得了大量技术成果，还推动了全球范围内的波浪能研究。(5)日本“巨鲸”号“巨鲸”于1990s秒开始了日本海洋科学中心的研究。包括波浪发展、海上西餐、旅游业在内的综合利用计划。安装了1台10千瓦、2台50千瓦和2台30千瓦的发电机，1998年制造完成，部署在三重县外海。从1998年9月开始，持续两年的实践海上态势实验，设备各部分正常运行，总发展效率达12%。(6)欧洲共同体2MW的OSPREY，OSPREY的意思是海洋浪涌动力可再生能源，实际上是波浪能和风能兼用的近海装置。1995年英国制造了OSPREY-1，总容量2MW，牙齿中舰箱式波发电装置500 k

17、W，风能1500 kW，建设费350万美元，下水时设备受损。英国重新开发OSPREY 2000，安装容量仍为2兆瓦。(7)中国台湾产道3kW和20kW海岸期OWC，1989年在中科院广州市能源研究所、珠海市台湾产道建设了中国第一座波浪能实验发电站。牙齿3千瓦的海岸型频率柱形波浪能发电站利用人工水道和威尔斯涡轮机。在牙齿发电厂的原有基础上，1996年完成了20千瓦发电厂的建设。(8)中国广东省山美100kW海岸期OWC 2001年建设的100 kW海岸型波浪电站位于广东省汕尾市查朗镇，是一个通过并网运行的海岸型OWC型波浪能发电站。牙齿电站的建设成功，我国大型波浪能装置的设计建设保护等各个方面都有了很大提高，我国的波浪能转换研究基本达到了国际同期的先进水平。5.3.8波发展的发展，1799年关于世界第一个波浪能发展的专利。20世纪中叶以来，波浪能利用受到了越来越多的关注和重视。波浪能发展的构想在世界各地不断产生。1964年世界上第一台海浪发电机标志灯。1970s末，日本、美国、英国等国合作开发了海明号发电线和远离海岸的