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1、潮汐能发电技术第1页，本讲稿共19页n潮汐能是指海水涨潮和落潮形成的水的动能和势能。n波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。n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动。n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。n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。第2页，本讲稿共19页n在海洋能中，除潮汐能和潮流能来源于星球间的引力作用以外，其余各类均来源于太阳辐射能。海洋能按其赋存形式，可分为机械能、热能和化学能，其中潮汐能、海流能、波浪能为机械能，海水温差能为热能，海水盐差能为化学能。
2、n海洋能具有如下特点：能量蕴藏量大，并且可以再生；能量密度低；稳定性比其他自然资源好；发生在广袤无垠的海洋环境中。第3页，本讲稿共19页二、潮汐和潮汐能定义n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，就叫做海洋潮汐。n潮汐现象在垂直方向上表现为潮位的升降，在水平方向上则表现为潮流的进退。每次潮汐的潮峰与潮谷的水位差，叫做潮差。n从涨落的周期来说，可以把潮汐分为3种类型：半日潮：一个太阳日内出现两次高潮和两次低潮，半日完成一个周期的潮汐。全日潮：一个太阳日里仅出现一次高潮和一次低潮。混合潮：每次升降两次和一次混杂出现的潮汐。第4页，本讲稿共19页第二节潮汐能发电n
3、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。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。n按能量形式的不同分两种：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；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。第5页，本讲稿共19页n潮汐能发电按其开发方式的不同又可分为如下种型式。（）单库单向式。也称单效应潮汐电站，这种电站仅建一个水库调节进出水量，以满足发电的要求。电站运行时，水流只在落潮时单
4、方向通过水轮机发电机组发电。其具体运动方式为：在涨潮时打开水库，到平潮时关闭闸门，落潮时打开水轮机阀门，使水通过水轮发电机发电。在整个潮汐周期内，电站的运行按下列个工况进行：充水工况等候工况发电工况等候工况。第6页，本讲稿共19页（）单库双向式。与单库单向式潮汐能发电站一样，也只用一个水库，但不管是在涨潮时或是在落潮时均可发电。只是在平潮时，即水库内外水位相平时，才不能发电。单库双向式潮汐电站有等候、潮汐发电、充水、等候、潮汐发电、泄水个工况。（）双库单向式。这种水电站需要建造两座相互毗邻的水库，一个设有进水闸，仅在潮位比库内水位高时引水进库；另一个水库设有泄水闸，仅在潮位比库内水位低时泄水出
5、库。第7页，本讲稿共19页（）发电结合抽水蓄能式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。n以上四种形式的电站各有特点、各有利弊，在建设时，要根据当地的潮型、潮差、地形、电力系统的负荷要求、发电设备的组成情况以及建筑材料和施工条件等技术经济指标，综合进行考虑。第8页，本讲稿共19页潮汐能发电站的组成：（）拦水堤坝：建于河口或港湾水域与外海隔开，作用是利用堤坝构成水库内、外的水位差，可分为土坝、石坝和钢筋混凝土坝等。（）水闸：用来调节水库的进出水量，在涨潮时向水库进水，在
6、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。同时满足防洪、排涝、挡潮、抗旱、航运等多方面的水利要求。第9页，本讲稿共19页（）发电厂。发电厂的设备主要包括水轮发电机组、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。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。它一般有种基本结构型式：竖轴式机组；卧轴式机组；贯流式机组。第10页，本讲稿共19页三、潮汐能可开发资源量计算潮汐能发电站的实际装机容量和发电量，一般用经验公式计算。如下：.单向潮汐电站装机容量年发电量式中平均潮差，；水库面积，.双向潮汐
7、电站装机容量年发电量第11页，本讲稿共19页四、潮汐发电的若干技术问题.潮汐发电的关键技术问题潮汐发电的关键技术，主要有：低水头、大流量、变工况水轮发电机组的设计与制造；电站的运行控制；电站的系统优化，包括协调发电量、间断发电以及设备造价和可靠性等之间的关系；电站设备在海水中的防腐蚀等。海洋环境问题对于潮汐发电站来说是一个重要且复杂的课题。主要有两方面：一是建造电站对于环境产生的影响，如水温、水流、盐度分层以及水浸到海滨产生的影响等。二是海洋环境对于电站的影响，主要是泥沙冲淤问题。第12页，本讲稿共19页.潮汐能发电要进一步研究解决的技术问题n泥沙淤积问题。n海工结构物的防腐蚀和防海洋生物附着
8、问题。n电力的补偿问题。.确定建设潮汐能发电应考虑的问题n应从当地工农业生产和人民生活用电的需要出发。n必须根据当地的自然条件。n建筑材料条件。第13页，本讲稿共19页五、潮汐能发电的优缺点潮汐能发电具有许多优点，如下：n能量可以再生，取之不尽、用之不竭，不消耗化石燃料。n潮汐的涨落具有规律性，可以作出准确的长期预报，因而供电稳定可靠，没有枯水期，可常年发电。n清洁干净，没有环境污染。n运行费用低。n建站时没有淹地、移民等问题。n除发电外，还可进行围垦农田、水产养殖、蓄水灌溉等项事业，收到综合利用效益。第14页，本讲稿共19页 潮汐发电目前存在的主要问题有：1.单位投资大，造价较高。2.水头低
9、，机组耗钢多。3.发电具有间断性。4.在工程技术上尚存在泥沙淤积以及海水、海生物对金属结构和海工建筑物的腐蚀等问题，需要进一步研究解决。第15页，本讲稿共19页第三节世界潮汐能发电n近些年，由于扩大能源来源的要求日益增长，法国、英国、前苏联、加拿大、美国等潮汐能资源丰富的国家，都在进行潮汐能发电的开发建设。n目前，世界潮汐能发电站总装机容量为265MW，年发电量约达亿kwh，是海洋能中技术最成熟和利用规模最大的一种。据统计，全世界约有近百个站址可建设大型潮汐能发电站，能建设小型潮汐能发电站的地方则更多。第16页，本讲稿共19页第四节中国潮汐能发电n中国潮汐能资源十分丰富，利用条件也较好。一般潮
10、差在m以上、平均潮差达m、每公里堤长能量为0.5亿kwh、规模在亿kwh以上的潮汐能资源，总计能量达2310亿kwh，占潮汐能理论蕴藏总量的80%以上；潮差3m以下、每公里堤长能量为1亿kwh、规模在1亿kwh以上的潮汐能资源，总计能量达1940亿kwh，占潮汐能理论蕴藏总量的70%。n从地理分布来看，全国有11个省、市、自治区拥有潮汐能资源，其中浙江和福建两省蕴藏量最大，约占全国潮汐能总资源量的80.9%，并且岗位那地形优越，潮差较大。第17页，本讲稿共19页n中国潮汐能发电现状 中国的小型潮汐能发电站，数量多，效率高。截止至2002年底，中国正在运行发电的潮汐能发电站有8座，潮洪电站有1座
11、，分布在浙江、江苏、广东、广西、山东、福建等地区，总装机容量10650kw。主要的潮汐能发电站有：n江厦潮汐能发电站n白沙口潮汐能发电站n沙山潮汐能发电站n岳浦潮汐能发电站n海山潮汐能发电站n浏河潮汐能发电杂很难n甘竹潭洪潮发电站n.第18页，本讲稿共19页n中国潮汐能发电前景 目前，中国已能生产几十千瓦到几百千瓦的潮汐能发电机组，并积累了建设小型潮汐能发电站的工程技术经验，因此，经过继续努力，使小型潮汐能发电站达到定型推广的阶段是完全可能的。关于中国潮汐能发电的今后发展，国家相关部门提出：“潮汐能的开发重点以浙江和福建等地区为主，2010年争取建成30万kw实用型电站，年供能量达到31万吨标准煤.”可见，中国的潮汐能发电，任务繁重，前景诱人，大有可为。第19页，本讲稿共19页