HYT 045-1999 海洋能源术语

中华人民共和国海洋行业标准1999-04-26发布海洋能源开发技术在国内不断发展，但海洋能源术语还缺少统一的标准。为了适应海洋能源开发的需要，便于国际交流，结合国际国内情况制定了本标准。本标准注意了与国内有关标准协调一致。本标准没有相应的国际标准和国外先进标准。本标准的附录A、附录B都是标准的附录。本标准的附录C是提示的附录。本标准由国家海洋局提出并归口。本标准由国家海洋局海洋技术研究所负责起草，并负责解释。本标准主要起草人：邢庆家、陶尧森、宁可信、张淑芝、陈向荥、杨庆保。1中华人民共和国海洋行业标准Oceanenergyvo1范围本标准规定了海洋可再生能源开发利用的常用专用名词术语。包括潮汐能、海流能、海洋热能、波浪能、盐差能术语。凡上述标准中未作规定的名词术语，可在各类标准和技术文件中给予规定。2海洋能2.1海洋能oceanenergy依附于海水水体的可再生自然能源。如潮汐能和潮流能、海流能、波浪能、盐差能等。3潮汐能3.1潮汐能tidalenergy潮波的势能和动能的总称，是一种可再生能源。是水能的一种。通常所称的潮汐能开发是指对潮波势能差的利用。由月球和太阳等天体的引力所导引的一类海水长周期波，并体现为海面的涨落起伏和海水水平流动。3.3潮汐能平均功率tidalaveragepower海水密度、重力加速度、海域有效面积和平均潮的二次方之积除以单潮周期的物理量。其计算见式(1):P=pgFA²/T' (1)F——海域有效面积，m²;T—-单潮周期，s。3.4潮汐能利用utilizationoftidalpower把潮汐能转化为有用功，用于改造自然及生产活动的行为。其主要利用方式是潮汐发电。3.5潮汐发电tidalpowergeneration水力发电的一种。利用沿海潮汐蕴藏的“水能”(潮汐能)转化为电能。须在海湾或河口筑堤坝、建闸而成纳潮水库。涨、落潮时潮水通过水轮机进、出水库，带动发电机组发电。水库内外水面高度差是发电所需的水头。3.6潮汐磨坊tidalmill早期利用潮汐能的一种形式。利用潮水能量带动水轮作为粉碎机(磨)的动力，进行农产品粉碎国家海洋局1999-04-26批准1999-07-01实施23.7潮汐水轮泵站tidalturbinepumpstation用潮汐做动力的装有单台或多台水轮泵的作业点。用水轮机作为原动机驱动泵的一种机械。用来将潮汐能转化为泵出口液体的能量(主要是压力能),提升水体。3.8潮汐发电工程tidalpowerproject在将潮汐能用于发电过程中，各相关实施项目的总称。它包括勘察、设计、施工、工艺和原材料选择、设备和产品的制造与安装等。3.9(纳潮)水库reservoir利用适当地形修筑堤坝，将潮水存蓄起来加以利用的设施。在确定高程以下水库的容积。3.11库容曲线curveofreservoircapacity水库水面高程和蓄水量的关系曲线。3.12单库方案singlebasinproject潮汐电站只建有一个纳潮水库的开发方案。3.13多库方案multiplebasinproject潮汐电站建有多个纳潮水库的开发方案。通常是双库方案，分为高库(上库)和低库(下库),可以实现24h全潮发电。3.14运行工况；运行方式modeofoperation电站在运行中所执行的功能类型。3.15正向发电directgeneration;落潮发电ebbgeneration潮汐电站的一种运行工况。海水从纳潮水库流向外海(按落潮流向),流经水轮机而发电。3.16反向发电reversegeneration;涨潮发电floodgeneration潮汐电站的一种运行工况。海水从外海流向纳潮水库(按涨潮流向),流经水轮机而发电。3.17正向抽水directpumping潮汐电站的一种运行工况。用水泵(水轮机兼有水泵功能)把库外海水提升入库。3.18反向抽水reversepumping潮汐电站的一种运行工况。用水泵(水轮机兼有水泵功能)把库内海水排入外海。潮汐电站的一种运行工况。水库中海水经水闸自流入海。3.20充水filing潮汐电站的一种运行工况。海水经水闸自流入库。3.21单向发电one-wayoperation潮汐电站只能在落潮或涨潮的时间内发电。3.22双向发电double-wayoperation(ebbandfloodoperation)潮汐电站在涨潮、落潮时间均能发电。3.23潮汐电站发电水头waterheadofdrivingatid发电时水库与外海水面高程之差，或高(蓄水)库与低(蓄水)库水面高程之差。3.24低水头low-head数米至十余米的发电水头。潮汐电站的发电水头属低水头。3.25潮汐电站总效率totalefficiencyofhydroelectricpowerstation电站输出的电能与输入水能总量之比。3.26额定出力ratedelectricaloutput在额定条件下能输出的功率。33.27水库面积；库面积areaof和水库蓄水高程相对应的水面面积。通常指水库正常最高蓄水高程所对应的水面面积。海侧流通口处的水位高于实际潮位，二者差值就是海侧水位壅高。是正向发电时的水头损失。是低潮位时海侧渠道过流截面积减小所致。3.29水头损失headloss在正、反向发电历时过程中库侧与海侧水位改变而造成的库内外水位差的减小。3.30运行调节operationalmodulation根据潮位曲线、水轮机组特性、泄水闸泄流特性等采取不同工况组合，合理地对水库水位进行调节控制。是潮汐发电的重要环节。3.31双向泄水闸double-waysluice允许进水、排水双向工作的水闸。潮汐电站的水闸大多属此类闸。3.32双层泄水闸double-layersluice水闸分成上下两层，分别具有进、排水的功能。早期的小型潮汐电站建有这种水闸，可从水工建筑布局上实现双向发电。4海流能和潮流能4.1海流能oceancurrentenergy海水流动所具有的动能。流动的形成是由于风、地球自转偏转力及海水温度、密度差异等综合作用的结果。4.2海流能密度densityofoceancurrentenergy单位时间、单位质量的海水所具有的动能。用式(2)表示：4.3时间平均(海流)能密度meancurrentenergydensityoftime同一位置不同时间里海流能密度的平均值。同一时间不同位置海流能密度的平均值。4.5摆线式透平oscillatorylineturbine将海流能转换成机械能的装置。其结构是转轴与水流垂直安装，叶片为直叶式并均匀分布在以主轴为中心的圆周上，其动作原理是叶片受力后绕主轴轴线旋转的同时又绕自身轴线摆动，而叶片的弦线始终与自身轴线到某一点N的边线相垂直，N点为控制点，如图1。4图1摆线式透平装置4.6海流能量利用率energyefficiencyinoceancurrent透平输出功率与无透平工作时通过相当迎流面积的海流能量之比。用式(3)表示：v--无透平时海水流速，m/s;S—-迎流面积，即透平在垂直于流速方向的平面上的投影面积，m²。海水流动所具有的动能。它是由涨落潮(天体引力作用)引发的海水周期性往复流动。受地域环境、地形的影响较明显。潮流能表现形式和能量转换方式与海流能相似。5海洋热能被海洋表面吸收的太阳能。5.2海洋热能转换oceanthermalenergyconversion(OTEC)即海水温度差能发电。利用海洋表层温水和深层冷水之间温度差所蕴藏的能量转换，其能量的大小取决于具有足够温差的海区上层温水的体积和温差。5.3海水温差发电系统oceanthermalenergyconversionpowersystem由发电循环系统，包括冷海水取水管的海洋构造物及定位装置、输电系统等部分组成的系统。5.4(温差)发电循环系统energycoversioncyclesystem5.5开式循环系统open-cyclesystem以表层温海水为工质，在蒸发器内转化为低压蒸汽，驱动汽轮机发电，然后排入冷凝器中冷却的循环系统。冷凝器用深层冷海水冷却。如果用表面冷凝器，冷凝液可作为脱盐水利用；若用喷流式冷凝器，冷凝液可直接排泄到海中，如图2。5图2开式循环系统图3闭式循环系统5.6闭式循环系统closed-cyclesystem采用兰金循环回路，以氨、丙烷或氟利昂为工质。海洋表层温水进入蒸发器，用泵把工质(如氨)从凝冷凝器送往蒸发器，由于温水的作用使工质蒸发，变为高压汽，驱动汽轮发电机发电，而深层冷海水则通过冷凝器来冷凝通过汽轮机后的低压蒸汽，形成闭式循环，如图3。5.7混合循环系统mixedcyclesystem兼有开式和闭式循环的系统。5.8外压循环系统liftcyclesystem开式循环的一种变形，主要区别是用液压汽轮机代替蒸汽轮机。冷凝器位于蒸发器之上，表层温海水进入蒸发器，冷水进入冷凝器，于是温差引起压力梯度，使蒸汽-混合液体混合物增加，从蒸发器进入冷凝器，使冷凝器内的水位升高，然后通过液压汽轮机转为“轴动力”,带动发电机发电的循环系统。具有足够温差的海洋面积与单位海面面积年净收热量之乘积。用式(4)表示：Q,——单位海面面积年净收热量，J/(m²·a)。6波浪能6.1波(浪)能waveenergy海水在波动时水质点运动所具有的动能和水质点的位置相对于它的轨迹中心不断发生变化所具有的势能。6.2波能一次转换装置primarywaveenergyconversiondevice将波能转换成某种介质(固体或流体)机械能的装置。波能经一次转换得到的机械能再转换成电能的装置。6.4波能二维装置；终止器wave波能转换装置的一种。吸收波能的部件(物体)沿波峰线方向的尺寸很长，且在该方向具有相同横截6图4波能二维物体6.5波能三维装置；衰减器waveenergyattenuator波能转换装置的一种。装置中吸收波能的部件(物体)沿波峰线方向的尺寸较短，与波峰线垂直的方向尺寸较长，此时入射波的振幅沿物体长度方向不断衰减，如图5。图5波能三维物体6.6波粒子运动能量转换器particlemotionconvertor波能转换装置的一种。在波粒子(流体微团)运动的作用下，装置的运动部分产生和波粒子运动近似的运动，然后带动发电机发电。图6是这类能量转换器中的一种。图6水轮波粒子运动能量转换器示意图6.7垂荡和纵摇波能转换装置heavingandpitchingbodywaveenergyconversiondevice波能转换装置的一种。利用波浪中的浮体产生垂荡(升降)或纵向摆动激励某种机电能量转换，将波能转换成电能的装置。6.8科克雷尔筏波能转换器Cockerelraftwaveenergyconversiondevice波能转换装置的一种。筏放置于波面之上，筏之间用铰链连接在一起，液力作动筒置于每一铰链处。在波浪的作用下，筏与筏之间会产生相对运动，从而驱动液力能量转换系统，用来发电或作为液压泵的7装置，如图7。图7波面筏系统的示意图6.9振荡水柱式波能转换装置oscillatingwatercolumn(OWC);空腔共振波能转换装置cavity波能转换装置的一种。利用空腔内由波浪引起的水柱振荡，使得空腔内的气柱产生振荡运动，从而带动空气透平机发电的装置，如图8。图8固定式空腔共振波能转换装置原理图6.10拉塞尔整流波能转换装置Resselrectifierwaveenergyconversiondevice;HRS整流式HRS波能转换装置的一种。具有以波浪为动力的单向闸门式结构系统，其中一组闸门控制水流进入贮水池，另一组闸门则只允许水流从集水池流出。这两个水池联通部分安装水轮机，由波浪维持的水头使该水轮机不断运转，带动发电机发电的装置，如图9(Ressel系HRS实验室主任)。图9拉塞尔整流器图86.11(索尔特)点头鸭波能转换装置Salternoddingduckwaveenergyconversiondevice(Salter波能转换装置的一种。索尔特点头鸭的横截面如图10所示，在波浪作用下，点头鸭能绕通过O点的轴线回转，把波浪能的动能和位能二者转换为回转机械能。然后，由液力-电子系统把回转运动的机械能转换为电能的装置。图10索尔特点头鸭各部分名称6.12压力波能转换装置pressurewaveenergyconversiondevice波能转换装置的一种。水面的波动会导致波下压力发生变化。在水下设置一均匀压力波力泵，泵上的柔性面(弹性薄膜)随着波浪通过引起的压力变化而动作，压迫系统内的水沿管道循环流动，带动水轮机发电的装置，如图11。图11带透平发电机的均匀压力波泵6.13涌浪能量转换器surging-waveenergyconvertor波能转换装置的一种。装置的折流器部分受到涌浪的直接冲击，带动液力活塞使之产生水平往复运动，用来驱动发电机发电的装置，如图12(波浪在冲上坡度小的海滩前常形成类似冲浪的作用)。6.14摆式波力装置pendulumwavepowerdevice波能转换装置的一种。由迎波向开口的水室和具有一个转动自由度的摆板组成。波浪进入水室冲击摆板平面使之运动后。遇水室后墙返回的反射波又从另一面冲击摆板，使板反向摆动。摆板处于波的驻点处，则摆板受往复流动的海水冲击而摆动，波浪能转换为平板绕轴的摆动机械能加以利用的装置。将具有光学透镜形水平面积的结构物潜没于水下，波浪通过该结构时产生折射聚焦效果，如图13。9图12涌浪能量转换系统原理图图13透镜式波能聚集结构平面侧视图波浪在传播方向遇阻碍物，使得波向改变，向着相反方向传播的过程。“坝礁”是一种圆底轮廓岛，其底曲面如果选择适当(已证明对数螺旋正交线为最佳),受岛直接影响的那部分波阵面折射在岛中心聚焦，然后由导向叶片导入垂直轴，下落时带动水轮发电机发电，如图图14理想圆岛波浪折射的俯视图图15坝礁垂直横截面示意图6.18聚波水库式转换装置collectingwavereservoir;收缩波道式contractingwavechannel迎波建造喇叭形聚波器和楔形导槽，波浪进入聚波器后波高增大，在导槽部分溢出流入蓄水库，保持一定的高水位。利用库中水位与海平面的水位差进行水利发电。6.19点吸收器(波能装置)pointabsorber(waveenergyconversiondevice)点吸收器是受波浪作用产生振荡运动的波能吸收体。通过对波能吸收体(如水柱、漂浮体等)运动相位的控制，使吸收体运动产生的波与入射波浪扰动，导致波浪在吸收体附近聚集，形成对波浪的“点”吸收。在相同波浪条件下点吸收器振幅增大，对波能吸收效率增加。点吸收器可以减小波能装置的尺寸。6.20前港谐振效应frontportresonantefficiency振荡水柱式波力发电装置的前方增设一前港，使入射波与前港和气室水柱间的相互干扰产生谐振效应，利于装置周围聚集波浪，使吸收波浪的频率范围增宽，提高波能吸收效率。6.21威尔斯透平机Wellsturbuine由若干片对称翼型、头部为圆形、以零安装角所构成的平台转子。该透平可以工作在双向气流中，不须整流装置。7盐差能不同浓度的盐水之间所存在的一种物理化学能。此能量常以通过半透膜的渗透压形式表现出来。7.2海洋盐差能oceanenergyfromsalinitygradients海水与流入海洋的河水之间所存在的盐差能。7.3浓度差能转换salinitygradientenergyconversion把浓度差能转换成压差形式的机械能或电位差形式的化学能的过程。转换后的能量常用来发电。7.4盐差能动力装置powerplantofenergyfromsalinitygradients以盐差能为能源的动力装置。7.5开式盐差能动力装置openpowerplantenergyfromsalinitygradients动力装置中所使用的盐和水均来自外界，工作后又排到外界的盐差能动力装置。7.6闭式盐差能动力装置closedpowerplantofenergyfromsalinitygradients动力装置中的水和盐循环使用，与外界完全隔绝的盐差能动力装置。7.7渗透压osmoticpressure盐度差能的一种表现形式。它是阻止水分子通过半透膜进入水溶液的压力。两种有盐度差异的水溶液用半透膜隔开时低盐度或淡水对高盐度溶液产生强大压力，使淡水通过半透膜扩散到高盐度溶液中。迫使高盐度溶液沿细管上升至某一高度才停止。此时海水测对淡水测的压力为渗透压。其压力大小与其盐度差成正比。原理如图16所示图16渗透压原理图7.8浓淡电位差electricpotentialbyconcentration;浓淡电池salinitycell盐度差能的一种表现形式。海水和淡水之间因盐度差而产生的电位差。利用只允许氯离子(或钠离子)通过的阴离子(或阳离子)交换膜隔离淡、海水，海水中离子通过半透膜向淡水侧扩散，这种有序的流动形成电位差，即成浓淡电池(又称反向渗析电池)。只容许某种溶液或混合气体中的一些物质透过而不容许另一种物质透过的薄膜。常用人工半透膜有三种：不对称纤维素膜、不对称芳香族聚酰胺脂膜和离子交换膜。7.10渗透压式浓度差能发电osmoticpressuresalinitygradientpowerconversion利用海水和淡水之间的渗透压带动水轮机发电的方式。有两种形式：一种是利用淡水通过半透膜向海水渗透，其渗透压在水塔中可形成一定水头。第二种是不建水塔，用压力室代之。由泵将海水泵入压力室，淡水通过半透膜进入压力室，两者混合后冲动水轮发电机发电。7.11浓淡电池式浓度差能发电salinitycellenergyconversion利用海水、淡水形成浓淡电池的原理进行浓度差能发电的方式。7.12机械转动式浓度差能发电mechanicalrotatingsalinitygradientenergyconversion利用某些高分子材料在海水和淡水中不同的伸缩性使机械转动而发电的方式。原理如图17所示。盐水与淡水的混合场在系统内部的半透膜盐差能动力装置。盐水与淡水的混合场在系统外部的半透膜盐差能动力装置，如图17。图17机械转动式浓度差能发电原理图7.15干涸盐湖盐差能动力装置powerplantofenergyfromsalinitygradientsinthewizenedsalt用干盐和水混合而获得能量的盐差能动力装置。7.16蒸气压差式盐度差能发电salinity-gradientvapor-pressurepowerconversion利用同温度下淡水和海水所产生的蒸气压差驱动汽轮机发电的方式。(标准的附录)B“坝礁”的折射聚焦……………6.17半透膜……………7.9摆式波力装置…………………6.14摆线式透平………4.5闭式循环系统……5.6闭式盐差能动力装置……………7.6波浪反射………波(浪)能…………6.1波粒子运行能量转换器…………6.6波能二次转换装置………………6.3波能二维装置……6.4波能三维装置……6.5波能一次转换装置………………6.2C潮波………………3.2潮流能……………4.7潮汐电站发电水头……………3.23潮汐发电…………3.5潮汐发电工程……3.8潮汐磨坊…………3.6潮汐能……………3.1潮汐能利用………3.4潮汐能平均功率…………………3.3潮汐水轮泵站……3.7潮汐电站总效率………………3.25垂荡和纵摇波能转换装置………6.7D多库方案………FG干涸盐湖盐差能动力装置……7.15H(海侧水位)壅高………………3.28海流能……………4.1海流能量利用率…………………4.6海流能密度………4.2海水温差发电系统………………5.3海洋能……………2.1海洋热能…………5.1海洋热能转换……5.2海洋热能的总能量………………5.9海洋盐差能………7.2混合循环系统……5.7HRS整流式……6.10J机械转动式浓度差能发电……7.12聚波水库式转换装置…………6.18K开式盐差能动力装置……………7.5开式循环系统……5.5空腔共振波能转换装置…………6.9科克雷尔筏波能转换器…………6.8L拉塞尔整流波能转换装置……6.10N(纳潮)水库………3.9内混式盐差能动力装置………7.13浓淡电池式浓度差能发电……7.11浓淡电池…………7.8浓淡电位差………7.8浓度差能…………7.1浓度差能转换……7.3Q前港谐振效应…………………6.20S渗透压式浓度差能发电………7.10时间平均(海流)能密度…………4.3收缩波道式……6.18双层泄水闸……3.31双向发电………双向泄水闸……3.32水库面积………3.27(索尔特)点头鸭波能转换装置………………6.11TW外混式盐差能动力装置………7.14外压循环系统……5.8位置平均(海流)能密度…………4.4(温差)发电循环系统……………5.4威尔斯透平机…………………6.21Y压力波能转换装置……………6.12盐差能动力装置…………………7.4涌浪能量转换器………………6.13运行方式………运行工况………3.14Z涨潮发电………3.16振荡水柱式波能转换装置………6.9蒸气压差式盐度差能发电……7.16正向发电………3.15(标准的附录)Aareaofreservoir………………3.Ccapacityofreservoir…………………………3.10closed-cyclesystemcollectingwavereservoirconversiondevice……curveofreservoircapacity……………………3.11Ddirectgeneration………double-layersluicedouble-wayoperationEemptying………………………3energycoversioncyclesystem…………energyfromsalinitygFfilling………………floodgeneration…………………