海洋能發電PPT課件

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1、海洋能利用海洋能海洋能(ocean energy)(ocean energy)是指依附在海水中的可再生能源，包括：潮汐是指依附在海水中的可再生能源，包括：潮汐能、波浪能、海洋溫差能、海洋鹽差能和海流能等，更廣義的海洋能源還能、波浪能、海洋溫差能、海洋鹽差能和海流能等，更廣義的海洋能源還包括海洋上空的風能、海洋表面的太陽能以及海洋生物質能等。包括海洋上空的風能、海洋表面的太陽能以及海洋生物質能等。海洋能理論上可再生的總量為海洋能理論上可再生的總量為766766億千瓦。億千瓦。海洋能開發利用的方式主要是發電，其中潮汐發電和小型波浪發電技海洋能開發利用的方式主要是發電，其中潮汐發電和小型波浪發電技術

2、已經實用化。術已經實用化。主要特點：主要特點：可再生性清潔能源能量多變，不穩定性能量巨大，頒布分散不均 因為太陽、月亮與地球之間的萬有引力與地球自轉的運動使得海洋水位形成高低變化，這種高低變化，稱之為潮汐。潮汐能是以位能形態出現的海洋能，是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能。在海洋中，月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。由于地球的旋轉，這種水位的上升以周期為12h25min和振幅小于1m的深海波浪形式由東向西傳播。太陽引力的作用與此相似，但是作用力小些，其周期為12h。當太陽、月球和地球成直角時，就產生小潮(neap tide)；當它們在一條直線上時，就產生大潮(spring tide，又

3、稱春潮)。海岸每個月會經歷一次大潮和一次小潮。l當太陽、月球和地球在一條直線上時，就產生大潮；當它們成直角時，就產生小潮。除了半日周期潮和月周期潮的變化外，地球和月球的旋轉運動還產生許多其他的周期性循環，其周期可以從幾天到數年。同時地表的海水又受到地球運動離心力的作用，月球引力和離心力的合力正是引起海水漲落的引潮力。潮汐能發電 潮汐發電就是利用漲潮與退潮高低變化來發電，與水力發電原理類似。當漲潮時海水自外流入，推動水輪機產生動力發電，退潮時海水退回大海，再一次推動水輪機發電。法法國朗斯潮汐電站國朗斯潮汐電站潮汐電站 潮汐發電就是在海灣或有潮汐的河口建一攔水堤壩，將海灣或河口與海洋隔開構成水庫，

4、再在壩內或壩房安裝水輪發電機組，然后利用潮汐漲落時海水位的升降，使海水通過輪機轉動水輪發電機組發電。最大的潮汐電站法國朗斯電站浙江溫嶺江廈潮汐電站浙江溫嶺江廈潮汐電站是我國最大的潮汐能電站。潮汐能電站的原理著名潮汐發電廠著名潮汐發電廠潮汐發電的幾最潮汐發電的幾最世界最大的潮汐發電廠世界最大的潮汐發電廠法國北部法國北部LaRance河，河，Pe=240MW世界最高的潮汐發電廠世界最高的潮汐發電廠加拿大加拿大Fundy高達高達39英尺英尺Pe=20MW世界首座海底潮汐發電廠世界首座海底潮汐發電廠挪威北部挪威北部Kvalsund Pe=300KWKvalsund Pe=300KW加拿大安娜波利斯潮汐

5、電站潮汐發電廠全景潮汐發電廠全景二、波浪能 波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運動周期以及迎波面 的寬度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不穩定的一種能源。波浪能是由風把能量傳遞給海洋而產生的，它實質上是吸收了風能而形成的。能量傳遞速率和風速有關，也和風與水相互作用的距離（即風區）有關。水團相對于海平面發生位移時，使波浪具有勢能，而水質點的運動，則使波浪具有動能。貯存的能量通過摩擦和湍動而消散，其消散速度的大小取決于波浪特征和水深。深水海區大浪的能量消散速度很慢，從而導致了波浪系統的復雜性，使它常常伴有局地風和幾天前在遠處產生的風暴的影響。波浪可以用波高、波

6、長（相鄰的兩個波峰間的距離）和波周期（相鄰的兩個波峰間的時間）等特征來描述。波浪能發電方式按能量中間轉換環節主要分為機機械式械式、氣動式氣動式和液壓式液壓式三大類 機械式：通過某種傳動機構實現波浪能從往復運動到單向旋轉運動的傳遞來驅動發電機發電的方式。采用齒條、齒輪和棘輪機構的機械式裝置。隨著波浪的起伏，齒條跟浮子一起升降，驅動與之嚙合的左右兩只齒輪作往復旋轉。齒輪各自以棘輪機構與軸相連。齒條上升，左齒輪驅動其軸逆時針旋轉，右齒輪則順時針空轉。通過后面一級齒輪的傳動，驅動發電機順時針旋轉發電。機械式裝置多是早期的設計，往往結構笨重，可靠性差，未獲實用。氣動式：通過氣室、氣袋等泵氣裝置將波浪能轉

7、換成空氣能，再由氣輪機驅動發電機發電。由于波浪運動的表面性和較長的中心管的阻隔，管內水面可看作靜止不動的水面。內水面和氣輪機之間是氣室。當浮體帶中心管隨波浪上升時，氣室容積增大，經閥門吸入空氣。當浮體帶中心管隨波浪下降時，氣室容積減小，受壓空氣將閥門關閉經氣輪機排出，驅動沖動式氣輪發電機組發電。這是單作用的裝置，只在排氣過程有氣流功率輸出。振蕩水柱氣動式裝置工作原理。它有兩組吸氣閥和兩組排氣閥，固定氣室的內水位在波浪激勵下升降，形成排氣、吸氣過程。四組吸、排氣閥相應開啟和關閉，使交變氣流整流成單向氣流通過沖動式氣輪機，驅動發電機發電。這是雙作用的裝置，在吸、排氣過程都有功率輸出。氣動式裝置使緩

8、慢的波浪運動轉換為氣輪機的高速旋轉運動，機組縮小，且主要部件不和海水接觸，提高了可靠性。氣動式裝置在日本益田善雄發明的導航燈浮標用波浪能發電裝置上獲得成功的應用。液壓式液壓式 通過某種泵液裝置將波浪能轉換為液體(油或海水)的壓能或位能，再由油壓馬達或水輪機驅動發電機發電的方式。波浪運動產生的流體動壓力和靜壓力使靠近鴨嘴的浮動前體升沉并繞相對固定的回轉軸往復旋轉，驅動油壓泵工作，將波浪能轉換為油的壓能，經油壓系統輸送，再驅動油壓發電機組發電。點頭鴨裝置有較高的波浪能轉換效率，但結構復雜，海上工作安全性差，未獲實用。聚焦波道裝置已在挪威奧依加登島250 kW波浪能發電站成功的應用。這種裝置有海水庫

9、儲能，可實現較穩定和便于調控的電能輸出，是迄今最成功的波浪能發電裝置之一。但對地形條件依賴性強，應用受到局限。收縮斜坡聚焦波道式裝置簡圖。波浪進入寬度逐漸變窄、底部逐漸抬高的收縮波道后，波高增大，海水翻過導波壁進入海水庫，波浪能轉換為海水位能，然后用低水頭水輪發電機組發電。波浪能發電 葡萄牙的“海蛇”海浪發電站英國海洋電力公司已研發出“海蛇”（Pelamis)波浪發電原型機英國研制的水莽波浪發電裝置水蟒”工作原理非常簡單：將“水蟒”安裝在距離海岸1.6公里-3.2公里遠、36米-91米深的水下，并系在海床上，同時使“水蟒”的橡膠管道內充滿海水。這樣每當有波浪經過時，彈性極強的橡膠管就會隨之上下

10、擺動，橡膠管內部就會產生一股水流脈沖。隨著波浪幅度的加大，脈沖也會越來越強，并匯集在尾部的發電機中，最終產生電能，然后通過海底電纜傳輸出去。三、海流能海流能是另一種以動能形態出現的海洋能。所謂海流主要是指海底水道和海峽中較為穩定的流動以及由于潮汐導致的有規律的海水流動。其中一種是海水環流，是指大量的海水從一個海域長距離地流向另一個海域。引起因素兩種：首先海面上常年吹著方向不變的風，如赤道南側常年吹著不變的東南風，而其北側則是不變的東北風。風吹動海水，使水表面運動起來，而水的動性又將這種運動傳到海水深處。隨著深度增加，海水流動速度降低；有時流動方向也會隨著深度增加而逐漸改變，甚至出現下層海水流動

11、方向與表層海水流動方向相反的情況。在太平洋和大西洋的南北兩半部以及印度洋的南半部，占主導地位的風系造成了一個廣闊的，也是按反時鐘方向旋轉的海水環流。在低緯度和中緯度海域，風是形成海流的主要動力。其次不同海域的海水其溫度和含鹽度常常不同，它們會影響海水的密度。海水溫度越高，含鹽量越低，海水密度就越小。這種兩個鄰近海域海水密度不同也會造成海水環流。海水流動會產生巨大能量。目前洋流發電之技術發展乃以風能之研發結果發電為基礎，故海流渦輪機的結構與運轉原理與風力機類似。SeaGen是第一臺商用渦輪式潮汐發電機，其結構猶如海洋中的倒置風車海流的渦輪發電機一般分成水平軸式及垂直軸式，水平軸式與一般的風力發電

12、機組相當類似，而垂直軸式則主要為Darrieus型helical型葉片渦輪機或十字型翼面渦輪機。水平軸式渦輪發電機水平軸式渦輪發電機海流發電設施(300kW，英國南部Devon海域)helical螺旋葉片渦輪機 由英國安裝的世界首臺潮汐發電機種類種類適合開發場址之潛能適合開發場址之潛能潛力場址潛力場址說說 明明海流能海流流速：1.051.60 m/s(東部)0.781.05 m/s(澎湖水道)花蓮、臺東外海澎湖水道1.東部黑潮與澎湖水道約有千 級之發電裝置容量。2.黑潮流速穩定，有利於穩定之發電。3.須克服深水施工、發電與維護技術。海洋能溫差能 溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間水溫之差的熱

13、能。海洋是地球上一個巨大的太陽能集熱和蓄熱器。由太陽投射到地球表面的太陽能大部分被海水吸收，使海洋表層水溫升高。赤道附近太陽直射多，其海域的表層溫度可達2528，波斯灣和紅海由于被炎熱的陸地包圍，其海面水溫可達35。而在海洋深處50O1000m處海水溫度卻只有36。這個垂直的溫差就是一個可供利用的巨大能源。在大部分熱帶和亞熱帶海區，表層水溫和1000m深處的水溫相差20以上，這是熱能轉換所需的最小溫差。據估計，如果利用這一溫差發電，其功率可達2TW。溫差發電溫差發電海洋面積佔據了整個地球表面的70%，由於海洋面積廣泛，加上太陽光的照射海洋可說是地球上最大的太陽能儲存場；若將海洋熱能轉換發電故稱

14、為溫差發電，目前轉換效率約3。海洋溫差發電原理海洋溫差發電原理溫水（蒸發液態氨）溫水（蒸發液態氨）氨氣氨氣液態氨液態氨冷水（冷凝氨氣）冷水（冷凝氨氣）開放式溫差發電封閉式溫差發電原理一九七九年在夏威夷試驗成功的第一座海洋溫差發電廠。海洋溫差發電（海洋溫差發電（ocean thermal energy conversion，OTEC）海上型溫差發電廠海上型溫差發電廠溫水入口溫水入口溫水出口溫水出口冷水入冷水入口口冷水出冷水出口口洋流（海流）溫度分布洋流（海流）溫度分布海洋能鹽差能 鹽差能是以化學能形態出現的海洋能。地球上的水分為兩大類：淡水和咸水。全世界水的總儲量為1.4X109km3，其中97.2為分布在大洋和淺海中的咸水。在陸地水中，2.15為位于兩極的冰蓋和高山的冰川中的儲水，余下的0.65才是可供人類直接利用的淡水。海洋的咸水中含有各種礦物和大量的食鹽，1km3的海水里即含有3600萬t食鹽