新能源开发项目部
海洋能开发利用技术报告
主要内容
海洋能简介
潮汐能
波浪能
海流能(潮流能)
海水温差能
海水盐差能
海洋能简介
海水中蕴藏着的这一巨大的动力资源的总称就叫做海洋能．
潮汐能是指海水涨潮和落潮形成的水的动能和势能。
波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。
海流能(潮流能)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功。
海水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。
海水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电位差能。
海洋能按其能量赋存形式，可分为机械能、热能和化学能．
其中潮汐能、海流能(潮流能)、波浪能为机械能，海水温差能为热能，海 水盐差能为化学能。
海洋能的特点
（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旦约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）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。
（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；
潮汐能发电
一、潮汐能发电的原理及型式
1、原理：图1；图2
潮汐发电，就是利用海水涨落及其所造成的水位差来推动水轮机，再由水轮机带动发电机来发电。
其发电的原理与一般的水力发电差别不大。不过．一般的水力发电的水流方向是单向的，而潮汐发电则不同。
从能量转换的角度来说，潮汐发电首先是把潮汐的动能和位能通过水轮机变成机械能，然后再由水轮机带动发电机，把机械能转变为电能。电站外景图
潮汐能发电的型式
2、型式：
（1）潮汐发电可按能量形式的不同分为两种：
1）一种是利用潮汐的动能发电，就是利用涨落潮水的流速直接去冲击水轮机发电；
2）一种是利用潮汐的势能发电，就是在海湾或河口修筑拦潮大坝，利用坝内外涨、落潮时的水位差来发电。
潮汐能发电的型式
（2）按其开发方式的不同分为如下4种型式。
1)单库单向型，只能在落潮时发电。四个工况
2)单库双向型：在涨、落潮时都能发电。工况
3)双库单向型：可以连续发电，但经济上不合算，介绍
4）发电结合抽水蓄能式：介绍
潮汐能发电站的组成
潮汐能发电站是由几个单项工程综合而成的建设工程，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发电站还应设置船闸。
（1）拦水堤坝
作用：是利用堤坝构成水库内、外的水位差，并控制水库内的水量，为发电提供条件。
堤坝种类：按所用材料的不同，可分为土坝、石坝和钢筋混凝土坝等
潮汐能发电站的组成
(2)水闸及作用
水闸用来调节水库的进出水量，在涨潮时向水库进水，在落潮时从水库往外放水，以调节水库的水位，加速涨、落潮时水库内、外水位差的形成，从而缩短电站的停机时间，增加发电量。
它的另一作用，是在洪涝和大潮期间用以加速库内水量的外排，或阻挡潮水侵入，控制库内最高、最低水位，使水库迅速恢复到正常的蓄水状态，同时满足防洪、排涝、挡潮、抗旱、航运等多方面的水利要求。
潮汐能发电站的组成
(3)发电厂。
1）发电厂的主要设备：水轮发电机组、输配电设备、起吊设备、中央控制室和下层的水流通道及阀门等。
2）作用：它是直接将潮汐能转变为电能的机构。其中最关键的设备是水轮发电机组。
3）对机组的主要要求为：
应满足潮汐低水头、大流量的水力特性；
机组一般在水下运行，因而对机组的防腐、防污、密封和对发电机的防潮、绝缘、通风、冷印、维护等要求高；
机组随潮汐涨落发电，开、停机次数频繁，因而要选用适应频繁起动和停止的开关设备；
对双向发电机组，由于正、反问旋转，相序也相应变换，因而在设计电气主接线时，要考虑安装倒向开关，使电源接人系统或负荷时，保证相序固定不变。
潮汐电站的水轮发电机组的3种基本型式：
1)竖轴式机组。图
特点：即将轴流式水轮机和发电机的轴竖向连接在一起，垂直于水面。
2)卧轴式机组。图
特点：卧轴式机组即将机组的轴卧置。这种型式的机组进水管较短，并且进水管和尾水管的弯度均大大减少，因而厂房的结构简单．水流能量损失也较少，因而性能比竖轴式机组优越。但仍然需要很长的尾水管，所以需要厂房仍然较长。
3)贯流式机组。图
特点：机组主要有两种：一种是灯泡贯流式机组；另一种是全贯流式机组。
潮汐能发电原理图1
潮汐能发电原理图2
潮汐电站外景图
单库单向型发电的四个工况
在整个潮汐周期内，电站的运行按下列4个工况进行：
①充水工况：电站停止发电，开启水闸，潮水经水闸和水轮机进人水库，至水库内外水位齐平为止；
②等候工况；关闭水闸，水轮机停止过水，保持水库水位不变，海洋侧则因落潮而水位下降，直到水库内外水位差达到水轮机组的启动水头；
③发电工况：开动水轮发电机组进行发电，水库的水位逐渐下降，直到水库内外水位差小于机组发电所需要的最小水头为止；
④等候工况：机组停止运行，水轮机停止过水．保持水库水位不变，海洋侧水位因涨潮而逐步上升，直到水库内外水位齐平，转入下一周期。
单库双向型的工况有6个
单库双向式潮汐电站有等侯、涨潮发电、充水、等侯、落潮发电、泄水6个工况。
双库单向式潮汐能发电站介绍
双库单向式潮汐能发电站需要建造两座相互毗邻的水库（高水库和低水库），
这种型式的电站、需建2座或3座堤坝、两座水闸，工程量和投资较大。
但由于可连续发电，故其效率较第一种型式的电站要高34％左右。同时，也易于和火电、水电或核电站并网，联合调节。
发电结合抽水蓄能式介绍
这种电站的工作原理是：在潮汐电站水库水位与潮位接近并且水头小时，用电网的电力抽水蓄能。
涨潮时将水抽入水库，落潮时将水库内的水往海中抽、以增加发电的有效水头，提高发电量。
竖轴式机组图
卧轴式机组图
灯泡贯流式机组图
海洋温差能与温差发电
1）温差能资源特点
约几万亿瓦，表层水温与1000 m以下温差相差20 0C以上，热能转换所需的最小温差。
2）海洋温差能技术
海洋热能转换电站分：开式循环、闭式循环和混合式循环
开式循环：表层水在小于其蒸汽压得压力下蒸发，蒸汽流经经涡轮机，然后在闭式循环路中进行冷却和冷凝。
闭式循环：利用海洋表层的温水来蒸发氨或氟里昂等工作流体，蒸汽流经涡轮机后，再由从海洋深处抽上来的冷水冷凝成液体。
混合式循环：开式循环与闭式循环的组合。
3）发电效率
温差20 0C时转换效率6.8%（理论）
温差27 0C时为9% （理论）
实际效率为2.5%--4%之间3
4）负面影响
大量抽取冷水和排放水，对鱼卵、幼鱼有伤害
海区盐度和温度的改变，影响当地的生态系统，危及珊瑚等生物。
海洋温差能技术
蒸发器
汽轮机
冷凝器
开式循环温差发电系统
蒸发器
汽轮机
冷凝器
闭式循环温差发电系统
由温水泵抽上的温海水经脱气器脱气后，进入闪蒸器中进行闪蒸，形成的纯蒸汽进入工作流体的蒸发器，在蒸发器中进行热交换。用这种方法可将在闭式循环系统中蒸发器侧的生物污染物排除，同时还可以得到副产品—淡水。采用这种循环系统只需附加闪蒸器和脱气器设备。
海洋温差能技术
谢谢！