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潮汐能 发电 控制系统

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潮汐能发电控制系统,潮汐能,发电,控制系统

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CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY ACHIEVEMENTS中国科技成果2013年第11期科技计划成果30编辑崔英俊E-mail:DOI:10.3772/j.issn.1009-5659.2013.11.013地球表面海洋占 71%，海洋里蕴藏着极大能量，潮流、潮汐、波浪、波流及海水温差、盐差等都可用来发电。目前最具有工程应用开发潜力的是潮汐发电。潮汐能是海水在月球、太阳等引力作用下形成周期性海水涨落而产生的能量，是一种尚待大力开发储量巨大的可再生清洁能源，可作为常规能源的补充，如规划中的俄罗斯白海岸麦津海湾潮汐电站装机高达 20000MkW，可与三峡电站相比。潮汐电站建在沿海滩涂占用土地资源极少，运行规律性强发电量稳定且管理方便，利用潮汐发电既可减轻环境污染、节约常规能源，又能改善能源结构，有着巨大的优越性和发展潜力。近年来不少国家针对潮汐电站开发中的难题加大了科研攻关力度，世界上适宜建设潮汐电站的地方，都开展了相关研究工作。我国拥有漫长的海岸线，港湾众多，蕴藏着丰富的潮力资源，但整体利用开发水平还有待工程实践中不断提高。1技术简介潮汐机组的性能在很大程度上取决于内部流动状况和机组的动力特性，受涨落潮影响，功能齐全的潮汐机组要经历正反向的发电、水泵、泄水等 6 种运行方式，以及正反向开停机、负荷调节、飞逸、甩负荷等暂态运行过程，机组具有频繁的工况转换、开停机和负荷调节的特点，内部流动和动力特性非常复杂。结合最新的CFD、CAE 和结构响应分析技术，采用多目标优化设计理论与方法，对新型双向可六工况运行潮汐发电机组进行水力和结构优化设计，还对机组运行安全、稳定性进行了深入的数值和试验研究。2 创新特色本技术深入理解了潮汐发电的原理，掌握了潮汐发电的运行规律 , 积累了丰富的潮汐机组研发经验，完成了关键技术的储备，为加快我国大容量潮汐发电机组的研发速度，指导现有潮汐电站的经济安全运行提供技术依据。多工况、多目标、多参数的双向潮汐机组优化设计创新，在保证研发机组效率高的前提下，充分考虑潮汐机组多工况运行发电量最大原则进行设计 ； 基于结构动力场分析的叶片厚度优化设计，减小了转轮整体质量，也解决了叶片裂纹问题 ； 空化非定常流动分析技术解决了空化和水力激励力过大问题 ； 率先研制了多工况潮汐机组的选型分析软件。研发的潮汐机组综合运行效率超过国际同类型机组，该技术已经经过江厦潮汐试验电站* 该技术来源于国家 863 计划课题。王正伟，E-mail ： 。新型双向潮汐发电水轮机组研发关键技术* 承担单位 ： 龙源电力集团公司1清华大学热能工程系2江厦潮汐试验电站3主要完成人 ： 1杨校生何家兴陈昌坤 ； 2王正伟肖业祥罗永要阎宗国 ； 3颜建华王浩平可六工况安全运行的高性能潮汐机组研发CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY ACHIEVEMENTS第11期2013年中国科技成果科技计划成果31在前期研究的基础上， 率先搭建了热输入 0.1MW的双流化床煤加压化学链燃烧装置。在此装置上完成了基于廉价钙基和铁基载氧体的煤化学链燃烧中试试验，系统研究了加压条件下中试装置的运行性能以及温度、压力和载氧体等因素对出口 CO2浓度、燃烧效率及碳转化率影响规律，获得了具有工程价值的试验数据。装置热态正常运行时间 200 300 小时，连续最长运行时间 13 小时，长时间试验结果表明，压力下主要技术指标优于常压，在 0.5MPa下，以澳州 MAC 铁矿石为载氧体，出口 CO2浓度达 97.3%，燃烧效率达 95.5%（连续 4 小时平均值） ，出口 SO2和 NOx 浓度均低于国家标准。常压和加压条件下稳定可靠运行时间、高 CO2出口浓度以及高燃烧效率等性能指标表明了所设计的双流化床中试装置和各分系统合理、采用的燃烧方式及工艺流程的性能优越。（4）知识产权及培养研究生情况在廉价载氧体研制、载氧体燃煤加压化学链燃烧技术装置开发等方面获实用新型专利 1 件（ZL200920235288.5） 。 发表学术论文6篇， 其中SCI论文2篇，E I 论文 4 篇。培养博士研究生 2 名，硕士研究生 3 名。应用前景 ：鉴于我国较长时期内以煤炭为主的能源结构状况，研究和开发经济、高效的二氧化碳减排技术尤为重要。天然钙基和铁基载氧体燃煤加压化学链燃烧技术具有反应能耗低、载氧体循环利用效率高、系统简单、无二次污染等优点，在我国具有广阔的潜在市场前景。本课题的研究成果为该技术的工业应用奠定了坚实的基础。基于廉价循环载氧体的燃煤加压化学链燃烧技术具有潜在的技术和经济优势，可望在条件成熟时向工业界推广。（上接第29页）的多年实践运行验证。形成了一套完整的、具有完全自主知识产权的双向灯泡式潮汐发电机组优化设计技术，可以进行产业化技术推广。 3技术特点本研究采用 CFD 理论进行三维非定常流动计算，对双向潮汐发电机组成功进行了水力性能和结构优化设计，然后进行模型试验和真机试验，最先应用到江厦潮汐试验电站的 6 号机组，超过法国朗斯电站三个百分点以上，研发的潮汐发电机组已于 2007 年成功并网发电。最高水力效率为 ： 正向水轮机 89.4%，反向水轮机 84%，正向水泵78%，反向水泵 70% ； 在毛水头 1 米左右，仍能正常发电，有效提高了潮汐能利用效率。2008 2010 年先后采用此技术对 3 5 号机组进行了转轮优化设计，进一步得到了实践运行验证。在国家 863 计划支持下，2011 年又开发了两套兆瓦级潮汐发电模型机组，并对两套机组进行了模型试验，建立了已有潮汐模型机组的数据库，为潮汐电站机组选型提供了技术支持，为我国潮汐能利用储备了机组研发的核心技术。2007 年 11 月 4 日，中央台新闻联播报道 ： 我国最大的潮汐能电站江厦潮汐试验电站 6 号机组近日完成试运行，各项指标全部达到设计标准，这一成果为加速我国清洁能源发展走出了重要一步。4应用范围根据世界能源组织调查报告，全世界潮汐能的理论资源量为 22 亿 kW。其中可开发潮汐能约 10 11 亿kW，年发电量约 12400 亿 kWh。我国地处太平洋西岸，潮汐能蕴藏量十分丰富。根据潮汐能资源的调查统计，中国潮汐能资源（不包括台湾）的总蕴藏量为 1.9 亿 kW， 年发电量 2750 亿 kWh，其中可开发 200kW 及以上的潮汐电站址有 424 处，可开发装机容量 200kW 以上潮汐资源的总装机容量为 21790MW，年发电量为 624 亿 kWh。5效益分析潮汐能和风能、太阳能一样，洁净、无污染，取之不尽，用之不竭，利用它发电既可以减少环境污染，又可以节约常规能源，改善能源结构，确保社会经济的可持续发展，是一种颇有开发价值的可再生资源。潮汐能具有很大的开发潜力，建设潮汐电站有利于海岸的综合开发利用，发挥巨大社会效益。据专家预测 2030 年世界潮汐发电年发电量可达 600 亿 kWh， 有广阔的发展前景。利用潮汐能发电对我国倡导的转变经济增长方式，发展新型能源，低碳经济，节能减排措施的实现具有推动意义。本技术总体研究成果可促进我国潮汐电站发展。CSTACSTA新型双向潮汐发电水轮机组研发关键技术*新型双向潮汐发电水轮机组研发关键技术*作者：杨校生， 何家兴， 陈昌坤， 王正伟， 肖业祥， 罗永要， 阎宗国， 颜建华， 王浩平作者单位：杨校生,何家兴,陈昌坤(龙源电力集团公司)， 王正伟,肖业祥,罗永要,阎宗国(清华大学热能工程系)， 颜建华,王浩平