潮汐能的发展与前景

海洋能源开发利用海洋能源开发利用 作业作业 题题 目目 潮汐能的现状与发展潮汐能的现状与发展 班班 级 机械设计制造及自动化级 机械设计制造及自动化 3 3 班班 姓姓 名 唐雯娟名 唐雯娟 学学 号 号 12223051222305 20152015 年年 1212 月月 精品文档 2欢迎下载 潮汐能的现状与发展潮汐能的现状与发展 摘要 摘要 海洋占地球面积的 3 4 左右 蕴藏着丰富的无污染可再生能源 其可开发部分远远超出地球 能源总消耗量 在我国漫长的海岸向上 蕴藏着丰富的潮汐能 其理论蕴藏量为 1 1 亿 KW 在当前全 球能源极度短缺的严峻形势下 合理开发利用潮汐能 可以替代大量的煤炭 石油 天然气等化石能 源 并能有效避免燃烧矿物燃料而产生的对人类生存环境的污染 并可以实现对水资源的综合利用 兴水利 除水害 兼而取得防洪 航运 农灌 供水 养殖 旅游等经济和社会效益 同时带动当 地的交通运输 工业及至文化 教育 卫生事业的发展 成为振兴地区经济的前导 电能运输方便 可减少交通运输的负荷 关键词 关键词 潮汐能 电站 水资源 开发利用 引言 引言 世界经济的现代化 得益于化石能源 如石油 天然气煤炭与核裂变能的广泛的投入应用 因而它是建筑在化石能源基础之上的一种经济 然而由于化石能源属于不可再生资源随着其量的减少 能源供应的链条将会出现中断 这必将导致世界经济危机和冲突的加剧 最终葬送现代市场经济 化 石燃料的使用对环境的破环效应日益受到人们的关注 我国作为一个能源消耗大国近年来一直努力减少对化石燃料的依赖 寻求可替代性能源 同时积极改 变经济增长模式降低环境污染 走可续发展道路 潮汐能作为一种洁净的 可再生资源对其进行开发 利用可以有效的缓解我国能源紧缺问题和环境污染问题 针对该种情况 本文通过对潮汐发电现状的 总结 结合我国自身开发潮汐能的可行性现状 指出我国拥有巨大的潮汐能开发利用潜力为我国今后 的潮汐能开发利用研究提供合理参考 精品文档 3欢迎下载 精品文档 4欢迎下载 目目 录录 摘要 1 关键词 1 引言 1 1潮汐发电原理 2 1 1 潮汐现象 2 1 2 潮汐能概述 2 1 3 潮汐能发电原理 2 1 4 潮汐能发电的分类 2 2潮汐能发电的优缺点及其发展情况 4 2 1 潮汐能优点 4 2 2 潮汐能缺点 5 2 3 潮汐能的开发现状 5 2 4 潮汐发电的主要技术问题 6 2 5 潮汐能的利用前景 7 3 结论 7 参考文献 8 精品文档 5欢迎下载 1 1 潮汐发电原理潮汐发电原理 1 11 1 潮汐现象潮汐现象 在我国大部分地区 海水在白天上涨一次 接着下落 晚上有涨一次 接着又下落 把白天改为 潮 晚上称为 夕 所以 称白天海水上涨为 潮 晚上海水上涨为 汐 潮汐就是海水的一种周期升降或涨落的运动 1 21 2 潮汐能概述潮汐能概述 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 称为潮汐能 现代潮汐能的利用 主要是潮汐能发电 潮汐能发电是利用海湾 河口等有利地形 建筑水堤 形成水库 以便于大量蓄积海水 并在坝中或坝旁建造水力发电厂房 通过 水轮发电机组进行发电 潮汐能发电与普通水力发电原理类似 差别在于海水与河水不同 蓄积的海水落差 不大 但流量较大 并且呈间歇性 从而潮汐能发电的水轮机的结构要适合低水头 大 流量的特点 利用潮汐能发电必须具备两个条件 首先潮汐的幅度必须大 至少要有几 米 第二海岸地形必须能储蓄大量海水 由于潮水的流动与河水的流动不同 它是不断 变换方向的 因此就使得潮汐能发电出现了不同的型式 1 31 3 潮汐能发电原理潮汐能发电原理 潮汐发电与水力发电的原理相似 它是利用潮水涨落产生的水位差所具有势能来发 电的 也就是把海水涨落潮等能量变为机械能 再把机械能转变为电能的过程 具体地 说 潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建一拦水坝地 将海湾或海口与海洋隔开构成 水库 再在坝内或坝房安装水轮发电机组 然后利用潮汐涨落时海水的升降 使海水通 过转机转动水轮发电机组发电 股从能量的角度来看 就是将海水的是能和动能 通过 水轮发电机组转化为电能的过程 1 41 4 潮汐能发电的分类潮汐能发电的分类 由于潮水的流动方向是不断改变的 因此就使得潮汐发电出现不同的类型 即单库 精品文档 6欢迎下载 单向型单库双向型和双库单向型 3 种 第一种是单库单向电站 即只用一个水库仅在涨 潮或落潮时发电 我国浙江省温岭县沙山潮汐电站就是这种类型 当潮水流进或流出大 坝时 都通过水轮机而发电 第二种是单库双向电站 用一个水库 但是涨潮与落潮时均可发电 只是在平潮时 不能发电 广东省东莞县的镇口潮汐电站及浙江省温岭县江厦潮汐电站就是这种型式 对于大中型潮汐发电站主要采用灯泡贯流式水轮发电机组 机组具有流道顺直 水头损 失小 单位流量大 效率较高 体积较小及厂房空间较小等优点 电站厂房就在大坝内 坝顶又是公路 灯泡贯流式水轮发电机组主要由发电机 导叶 转轮 灯泡组成 灯泡 是发电机的流线型外壳 发电机安装在灯泡壳内 导叶既可控制水轮机运行时流量的大 小 在停机时切断水流 水轮机两侧有闸门在检修或特殊情况关闭 精品文档 7欢迎下载 灯泡贯流式水轮发电机组 法国朗斯潮汐电站 第三种是双库单向电站 它是用二个相邻的水库 使一个水库在涨潮时进水 另一 精品文档 8欢迎下载 个水库在落潮时放水 这样前一个水库的水位总比后一个水库的水位高 故前者称为上 水库后者称为下水库 水轮发电机组放在两水库之间的隔坝内两水库始终保持着水位差 故可以全天发电 优点缺点 单库单向设备简单 投资较少利用率低 发电有间断 单库双向利用率高投资较大 双库单向可实现连续发电投资大需要两个水库 工作水头有降 低 2 2 潮汐发电的优缺点及其发展现状潮汐发电的优缺点及其发展现状 潮汐电站由 7 个基本部分组成 潮汐 水库 堤坝 闸门和泄水道 建筑发电机组和厂房 输电交通和控制设施 航道鱼道等 潮汐发电的关键技术主要包括 低水头大流量变工 况水轮机组 设计制造电站的运行控制电站与海洋环境的相互作用 包括电站对环境的 影响和海洋环境对电站的影响 特别是泥沙冲淤问题 电站的系统优化协调发电量间断 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等 2 12 1 潮汐能优点潮汐能优点 1 能源可靠可以经久不息地利用不像常规水力发电那样受到气候条件的影响 2 虽然有周期性间歇但有准确规律可用电子计算机预报并有计划纳入电网运行 3 一般离用电中心近不必远距离送电 4 潮汐电站兴建后的最高库水位总是低于建站前最高潮水位因此潮汐电站库区不但不淹 没土地还可以促淤围垦发展水产养殖以浙江江厦潮汐试验电站为例电站年上网电量大于 500 万 kwh 按 050 元 kWh 电价计年售电收入扣除税收后约 200 万元水库围垦了 366hm 农 田年收入超过 l000 万元提供 137km 面积的海产品养殖区域年产值在 1500 万元以上 5 潮汐电站的主要部分建在水下不污染环境还美化环境提高旅游效益如法国朗思潮汐电 精品文档 9欢迎下载 站建成后高水位比天然潮位降低了 0510m 原波涛汹涌的朗斯河三角湾变成了平静的湖泊 成了人们旅游休闲场所此外通过 700 长的坝顶公路连接城市使城市之间的距离缩短了 30km 每年从坝上通过的汽车达 50 万辆 2 22 2 潮汐能缺点潮汐能缺点 1 单库潮汐电站发电有间歇性这种间歇周期变化又和日夜周期不一致 2 机电设备常海水盐雾及海生物接触在防腐和防污等方面有特殊要求 3 单位千瓦的造价较常规水电高外大型潮汐电站的投资约为 30004500 元 kw 大型河川水 电站的投资只有 4001400 元 kw 1000kw 以下的河川水电站的投资为 23500 美元 kW 潮汐电 站的投资比河川水电站投资高 27 倍 4 潮汐电站可能会导致泥沙淤积问题从而影响水库寿命 2 32 3 潮汐能的开发现状潮汐能的开发现状 中国潮汐发电开始于 1958 年前后经过 30 多年的发展建成潮汐电站 8 座总装机容 6120kW 年发电量约 10106kWh 其中最大的浙江省江厦潮汐试验电站总装机容量 3200kW1980 年开始发电 1985 年底 5 台机组全部并网发电该电站技术较先进单机容量 500kW 和 700kW 的灯泡流式水轮发电机组全由中国自己研制事实证明电站设备和厂房的设 计制造安装和运行都是成功的 1989 年建成的福建省幸福洋潮汐电站 6 台机组总装机容量 1280kW 建成最早的浙江省沙山潮汐电站装机容量 40kW 迄今已近 40 年仍在运行发电深受 群众欢迎 80 年代以来浙江福建等地对若干个大中型潮汐电站站址进行考察勘测规划设计 和可行性研究等大量的前期准备工作总之中国潮汐发电技术历史较长已有较好的基础和 丰富的经验小型潮汐发电技术基本成熟已具备开发中型 10MW 级 潮汐电站的技术条件 江厦潮汐试验电站是我国已建成的最大的潮汐电站 双向贯流式机组 6 台 总装机容量 3200 干瓦 年发电量 600 万度 规模仅次于法国郎斯潮汐电站 加拿大芬地湾安娜波利 斯潮汐电站 居世界第三 中国先进主要潮汐电站表 站名潮差 米 容量 兆瓦 投运时间 精品文档 10欢迎下载 江夏 5 13 21980 白沙口 2 40 641978 幸福洋 4 51 281989 岳浦 3 60 151971 海山 4 90 151975 沙山 5 10 041961 浏河 2 10 151976 果子山 2 50 041977 2 42 4 潮汐发电的主要技术问题潮汐发电的主要技术问题 潮汐发电目前存在的主要技术问题有 工程投资较大 机组造价较高 水头低 机组 耗钢多 发电不连续 在工程技术上有泥沙淤积问题 机组金属结构和海工建筑物易被 海水及海生物腐蚀及污黏问题 需要进一步研究解决 解决措施 1 降低潮汐能发电站造价 利用更先进的制造技术 材料技术和控制技术以 及流体动力技术设计 目前有一种预制浮运钢筋 混凝土沉箱的结构的方法 可以减少工程量 降 低造价 前苏联的基斯拉雅潮汐能发电站采用了 这种方法 效果很好 2 提高潮汐能发电站运行水平 有一种叫泵唧的技术 由于泵唧是在很低的水 头下进行的 而其后的发电则是在高的水头下 进行的 所以提高水头增加的发电量远大于抽 水的耗电量 因而可以得到很大的净能量收益 精品文档 11欢迎下载 3 防治泥沙淤积 根据当地泥沙的含量 类型 运动方向 沉降速度等 研究 泥沙的运动规律 找出防治泥沙淤积的有效措施 4 水工结构物的防腐蚀和防海洋生物附着 对金属结构物防腐蚀问题 有的电 站采用外加电流阴极保护措施 取 得了很好的效果 5 有效解决电力的补偿问题 1 采用双水库 2 在潮汐能发电站附近另 建一座抽水蓄能电站 3 在潮汐能发电站内 另外配置相当容量的火力发电机组 4 使潮 汐能发电站与其他有相当容量的河川水电站联 合运行 5 使潮汐能发电站与较大的电力系 统联通 6 调整某些可以适应间断性供电的 用电负荷 以适应潮汐能发电的特性 2 52 5 潮汐能的利用前景潮汐能的利用前景 开发潮汐能一般在水深 20 m 30 m 距海岸一千米以内的近海海域 我国幅员辽阔 海岸线长 有长达 18000 km 的大陆海岸线和 6500 多个海岛海岸线 岸线长度超过 32000 km 我国沿海地区海岸分两种 一种是平原型海岸 主要由厚而松散的粉砂或淤泥组成 潮差较小 岸线较平直 适合潮汐发电的坝址较少 此类海岸一般分布在杭州湾以北 除山东半岛和辽东半岛 另一种是基岩港湾型海岸 水深潮大 海岸坡度陡 岸线曲 折 有适合潮汐发电的坝址 一般分布在杭州湾以南 可建万 kW 级电站的港址有杭州湾 象山湾等数十处 近几年经济发展迅速 但环境污染加重 在保证电力供应的同时 开发新能源发电 降低石油等非再生资源的消耗 减少环境污染 是解决目前能源和环境问题的有效方法 潮汐能作为一种可再生资源 蕴藏量大 运行成本低 对环境影响小 发电没有废气 废渣 废水的排放 对其开发利用不会给人类带来污染和灾难 在有条件利用潮汐能的 沿海国家和地区 建设潮汐电站不失为缓解能源危机和减少环境污染的一种有效方案 3 3 结论结论 精品文档 12欢迎下载 随着我国经济的不断发展 环境污染 能源及电力供应不足的问题已越来越严重 这些问题在经济发展较快的沿海地区尤为明显 沿海地区能源需求大 常规能源储量很 少 雾霾等环境问题严重 但潮汐能蕴藏量大 因此 我国应大力发展潮汐能发电 以 减轻对常规能源的依赖 减少雾霾的发生及环境污染 总之 潮汐能是可再生能源 无 污染 发电可作长期准确的预报 经过这些年来世界各国对潮汐电站的试验 研究和建 设 积累了大量的经验 不仅在技术上日渐成熟 在减少投资 提高经济效益方面也取 得了很大的进展 开发潮汐能前景广阔 参考文献