新能源之海洋能.pptx
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1、海洋是一个巨大的能源宝库。地球表面积约为5.1*108km2,其中,海洋面积达3.6*108km2,北半球海洋占60.7%,南半球海洋占80.9%。以海平面计,全部陆地的平均海拔约为840m,而海洋的平均深度却为3800m,整个海水的容积为1.37*109km3。世界上最深的海是太平洋的马里亚纳海沟,其深度达11034m。12海洋能海洋能海水运动中产生的可再生能,称为海洋能,海水运动中产生的可再生能,称为海洋能,也称蓝色能源。海洋能源来自月球、太阳也称蓝色能源。海洋能源来自月球、太阳等星球的引力及太阳辐射等引起的反水流等星球的引力及太阳辐射等引起的反水流动产生的能量。海洋能主要有波浪能、潮动产
2、生的能量。海洋能主要有波浪能、潮汐能、海流等,此外还有盐差能、温差能汐能、海流等,此外还有盐差能、温差能等。海洋能的特点是蕴藏量大,可以再生。等。海洋能的特点是蕴藏量大,可以再生。海水温差能的可用功率达海水温差能的可用功率达10101010千瓦数量级;千瓦数量级;潮汐能、波浪能、海流能、海水盐差能等潮汐能、波浪能、海流能、海水盐差能等的可再生功率达的可再生功率达10109 9千瓦数量级。千瓦数量级。3可再生的海洋能源海洋是一个巨大的能源宝库,仅大洋中的波浪、潮汐、海流等动能和海洋温度差、盐度差能等的存储量高达天文数字。这些海洋能源都是取之不尽、用之不竭的可再生能源。4可再生的海洋能源海洋能源通
3、常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源,主要为潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。究其成因,潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化,其他均源于太阳辐射。5海洋能的特点海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大,而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说,要想得到大能量,就得从大量的海水中获得。它具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力,只要太阳、月球等天体与地球共存,这种能源就会再生,就会取之不尽,用之不竭。6海洋能的特点海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度
4、差能和海流能。不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。既不稳定又无规律的是波浪能。海洋能属于清洁能源,也就是海洋能一旦开发后,其本身对环境污染影响很小。开发环境严酷,一次性投资大,转换装置造价高,要求材料强度高、防腐性好。7海洋能利用海洋能利用所谓海洋能利用,就是应用科学原理、技所谓海洋能利用,就是应用科学原理、技术措施和设备装置将海洋能转换成电能或术措施和设备装置将海洋能转换成电能或其他形式的可用能的过程。早在其他形式的可用能的过程。早在1111世纪,世纪,人们就能够利用潮汐的涨落推磨、卸货或人们就能够利用潮汐的涨落推磨、卸货或带动机具加工农产品、
5、锯木等。带动机具加工农产品、锯木等。19131913年法年法国科学家派恩在诺德斯特兰德岛和大陆之国科学家派恩在诺德斯特兰德岛和大陆之间筑坝建起了世界第一座潮汐发电站,从间筑坝建起了世界第一座潮汐发电站,从此人类开始从海里获得了电能。此人类开始从海里获得了电能。19661966年法年法国建成朗斯潮汐能发电站,装机容量国建成朗斯潮汐能发电站,装机容量2424万万千瓦,年发电千瓦,年发电5.445.44亿千瓦小时,是目前世亿千瓦小时,是目前世界上最大的潮汐电站。界上最大的潮汐电站。8世界新能源世界新能源50505050年代后期中国曾兴起潮汐发电热,建设了一批年代后期中国曾兴起潮汐发电热,建设了一批年
6、代后期中国曾兴起潮汐发电热,建设了一批年代后期中国曾兴起潮汐发电热,建设了一批潮汐能电站,目前江厦试验电站装机容量为潮汐能电站,目前江厦试验电站装机容量为潮汐能电站,目前江厦试验电站装机容量为潮汐能电站,目前江厦试验电站装机容量为500500500500千千千千瓦的机组正在运行。瓦的机组正在运行。瓦的机组正在运行。瓦的机组正在运行。1965196519651965年日本研制用于航标灯年日本研制用于航标灯年日本研制用于航标灯年日本研制用于航标灯的波力发电装置成功。目前日本、英国、挪威、的波力发电装置成功。目前日本、英国、挪威、的波力发电装置成功。目前日本、英国、挪威、的波力发电装置成功。目前日本
7、、英国、挪威、中国等国家正在研究波力发电的试验。其中较大中国等国家正在研究波力发电的试验。其中较大中国等国家正在研究波力发电的试验。其中较大中国等国家正在研究波力发电的试验。其中较大的是由日本等的是由日本等的是由日本等的是由日本等5 5 5 5国研制在日本海试验的国研制在日本海试验的国研制在日本海试验的国研制在日本海试验的“海明海明海明海明”号号号号波力发电船。日本曾建有岸式波力发电试验站。波力发电船。日本曾建有岸式波力发电试验站。波力发电船。日本曾建有岸式波力发电试验站。波力发电船。日本曾建有岸式波力发电试验站。中国研制成对翼型空气涡轮机式波力发电装置,中国研制成对翼型空气涡轮机式波力发电装
8、置,中国研制成对翼型空气涡轮机式波力发电装置,中国研制成对翼型空气涡轮机式波力发电装置,装在南海航标灯上试用。美国在夏威夷驳船上进装在南海航标灯上试用。美国在夏威夷驳船上进装在南海航标灯上试用。美国在夏威夷驳船上进装在南海航标灯上试用。美国在夏威夷驳船上进行了行了行了行了50505050千瓦容量海水温差发电试验。千瓦容量海水温差发电试验。千瓦容量海水温差发电试验。千瓦容量海水温差发电试验。9潮汐能潮汐能潮汐能是以位能形态出现的海洋能。潮汐能是以位能形态出现的海洋能。潮汐能是以位能形态出现的海洋能。潮汐能是以位能形态出现的海洋能。海水涨落的潮汐现象是由地球和天体运动以及它海水涨落的潮汐现象是由地
9、球和天体运动以及它海水涨落的潮汐现象是由地球和天体运动以及它海水涨落的潮汐现象是由地球和天体运动以及它们之间的相互作用而引起的。们之间的相互作用而引起的。们之间的相互作用而引起的。们之间的相互作用而引起的。月球对地球的引力方向指向月球中心,其大小因地而月球对地球的引力方向指向月球中心,其大小因地而月球对地球的引力方向指向月球中心,其大小因地而月球对地球的引力方向指向月球中心,其大小因地而异。同时地表的海水又受到地球运动离心力的作用,异。同时地表的海水又受到地球运动离心力的作用,异。同时地表的海水又受到地球运动离心力的作用,异。同时地表的海水又受到地球运动离心力的作用,月球引力和离心力的合力正是
10、引起海水涨落的引潮力。月球引力和离心力的合力正是引起海水涨落的引潮力。月球引力和离心力的合力正是引起海水涨落的引潮力。月球引力和离心力的合力正是引起海水涨落的引潮力。用万有引力计算,月球所产生的最大引潮力可使海水用万有引力计算,月球所产生的最大引潮力可使海水用万有引力计算,月球所产生的最大引潮力可使海水用万有引力计算,月球所产生的最大引潮力可使海水面升高面升高面升高面升高0.563m0.563m0.563m0.563m,太阳引潮力的作用为,太阳引潮力的作用为,太阳引潮力的作用为,太阳引潮力的作用为0.246m0.246m0.246m0.246m。杭州湾的最大潮差达杭州湾的最大潮差达杭州湾的最大
11、潮差达杭州湾的最大潮差达8.93m8.93m8.93m8.93m,北美加拿大芬地湾最大潮差更达北美加拿大芬地湾最大潮差更达北美加拿大芬地湾最大潮差更达北美加拿大芬地湾最大潮差更达19.6m19.6m19.6m19.6m。一般认为海水的自由振动频率与受迫振动频率一一般认为海水的自由振动频率与受迫振动频率一一般认为海水的自由振动频率与受迫振动频率一一般认为海水的自由振动频率与受迫振动频率一致而导致的共振会使潮差显著增大。致而导致的共振会使潮差显著增大。致而导致的共振会使潮差显著增大。致而导致的共振会使潮差显著增大。10潮汐能潮汐能全世界潮汐能的理论蕴藏量约为全世界潮汐能的理论蕴藏量约为310310
12、9 9 kW kW。我国海岸线曲折,全长约我国海岸线曲折,全长约1.8101.8104 4kmkm,沿海,沿海还有还有60006000多个大小岛屿,组成多个大小岛屿,组成1.4101.4104 4kmkm的的海岸线,漫长的海岸蕴藏着十分丰富的潮汐海岸线,漫长的海岸蕴藏着十分丰富的潮汐能资源。我国潮汐能的理论蕴藏量达能资源。我国潮汐能的理论蕴藏量达1.1101.1108 8kWkW,其中浙江、福建两省蕴藏量最,其中浙江、福建两省蕴藏量最大,约占全国的大,约占全国的80.9%80.9%。11潮汐能因月球引力的变化引起潮汐现象,潮汐导致海水平面周期性地升降,因海水涨落及潮水流动所产生的能量,称为潮汐
13、能。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。12潮汐中的巨大能量海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中,凶涌而来的海水具有很大的动能,而随着海水水位的升高,就把海水的巨大动能转换为势能,在落潮的过程中,海水奔腾而去,水位逐渐降低,势能又转换为动能。13潮差潮起潮落所形成的水位差,即相邻高潮潮位与低潮潮位的高度差,称为潮位差或潮差。通常,海洋中的潮差不大,一般只有几十厘米至1m左右。而在喇叭状海岸或河口的地区,其潮差就比较大。14蓝色的煤海据专家们估计,全球海洋中所蕴藏的潮汐能约有27亿kW,若能把它充分利用起来,其每年的发电量可达33 480万亿kWh。无怪乎人
14、们把巨大的潮汐能誉为“蓝色的煤海”!15潮汐发电原理潮汐能利用的主要方式是发电,潮汐发电与水力发电的原理相似。潮汐发电首先是把潮汐的动能和位能通过水轮机转变为机械能,然后再由水轮机带动发电机,把机构能转变为电能。具体来说,是在海湾建一个拦水堤坝,中间留一个缺口安装水轮发电机组,在涨潮和落潮时,海水都能通过水轮机带动发电机发电。16潮汐发电类型潮汐电站按照运行方式和对设备要求的不同,分成单库潮汐电站和双库潮汐电站。单库型又分为单库单向型、单库双向型双库型又分为双库连接方案和双库配对方案。双库连接方案是一个库进水,另一个库泄水,两库之间 建电站。双库配对方案是实际就是两个单库的配合运行,以保证连续
15、性。还有一种发电结合抽水蓄能式潮汐电站。在海潮达到最高位又未退潮之际用泵从海侧向库侧泵水,使库内水位提高,以增加发电量。由于而泵水扬程比发电时落差小,发电量比耗电量多。1718潮汐发电的主要优点潮汐电站的水库都是利用河口或海湾来建造的,不占用耕地,也不像河川水电站或火电站那样要淹没或占用大量的良田;它既不像河川水电站那样受洪水和枯水季节的影响,也不像火电站那样污染环境,是一种既不受气候条件影响而又非常“干净”的发电站;潮汐电站的堤坝较低,建造容易。其投资也相对较少。是一种相对稳定的可靠能源,因为潮汐的涨落具有规律性,可以做出准确的长期预报。19世界主要潮汐电站20潮汐能发电站法国朗斯潮汐电站法
16、国朗斯潮汐电站21潮汐能发电站22加拿大安纳波利斯潮汐试验电站 建成于1984年 工作水头为1.47.1m,设计水头5.5m,单台机组额定功率17.8MW,最大出力20MW,转轮直径7.6m 电站运行为单库,单向发电,每个潮期工作66.5小时,全年发电约45GWh(据估计若采用双向发电的方案,发电成本增加20%,而发电只增加10%)。23江厦潮汐发电站24波浪能波浪能 波浪能是以动能形态出现的海洋能。波浪能是以动能形态出现的海洋能。波浪能是以动能形态出现的海洋能。波浪能是以动能形态出现的海洋能。波浪是由风引起的海水起伏现象,它实质上是吸收了风能波浪是由风引起的海水起伏现象,它实质上是吸收了风能
17、波浪是由风引起的海水起伏现象,它实质上是吸收了风能波浪是由风引起的海水起伏现象,它实质上是吸收了风能而形成的。通常一个典型的海洋中部在而形成的。通常一个典型的海洋中部在而形成的。通常一个典型的海洋中部在而形成的。通常一个典型的海洋中部在8s8s8s8s的周期内会涌起的周期内会涌起的周期内会涌起的周期内会涌起1.5m1.5m1.5m1.5m高的波浪。波浪能的大小可以用海水起伏势能的变化高的波浪。波浪能的大小可以用海水起伏势能的变化高的波浪。波浪能的大小可以用海水起伏势能的变化高的波浪。波浪能的大小可以用海水起伏势能的变化来进行估算。来进行估算。来进行估算。来进行估算。P=0.5THP=0.5TH
18、P=0.5THP=0.5TH2 2 2 2 (kW/m:s.m(kW/m:s.m(kW/m:s.m(kW/m:s.m2 2 2 2)当有效波高为当有效波高为当有效波高为当有效波高为1m1m1m1m,周期为,周期为,周期为,周期为9s9s9s9s时,在时,在时,在时,在1m1m1m1m的波宽度上,波浪的的波宽度上,波浪的的波宽度上,波浪的的波宽度上,波浪的功率为功率为功率为功率为4.5kW4.5kW4.5kW4.5kW。实际上波浪功率的大小还与风速、风向、。实际上波浪功率的大小还与风速、风向、。实际上波浪功率的大小还与风速、风向、。实际上波浪功率的大小还与风速、风向、连续吹风的时间、流速等诸多因
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