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《新能源发电》课程设计

题目海洋能的利用

学习中心：辽宁本溪奥鹏学习中心层次：专升本

专业：电气工程及其自动化

年级：2011年秋季

学号：—

学生：______________

辅导教师：________________

完成日期：2013 年8 月3日

、介绍海洋能利用现状

被生物学家断言为生命的发源地，又被海洋学家称之为世界“第六大洲”的海洋，蕴藏着无穷的资源和能源。人们对海洋能的开发利用程度至今仍十分低。尽管这些海洋能资源之间存在着各种差异，但是也有着一些相同的特征。每种海洋能资源都具有相当大的能量通量：潮汐能和盐度梯度能大约为2TW）波浪能也在此量级上；而海洋热能至少要比此大两个数量级。但是这些能量分散在广阔的地理区域，因此实际上它们的能流密度相当低，而且这些资源中的大部分均蕴藏在远离用电中心区的海域。因此只能有一小部分海洋能资源能够得以开发利用。据专家估计，海洋能源约占世界能源总量的70%以上。海洋能用于发电有海流

发电、海洋温差发电、波浪发电和潮汐发电等几种方式。

目前进行海流能技术研发的国家，有中、美、英、□、日、意等。其中美、日和英等发达国家进行了较多的潮流发电试验，相对而言走在前列。

加拿大在1980年就提出用类似垂直轴风力机的水轮机来获取潮流能，还进

行了5kW的海流透平试验。随后英国和意大利设想的潮流发电机都采用类似的

1985年美国试验了 2 kW小型的海流涡轮机发电装置。日本1988年安装在海底的215kW海流机组，是比较成功的海流发电项目。中国是世界上潮流发电研究最早的国家。1978年，有农民企业家造了一个试验装置，得到了 6.3kW的电

力输出。哈工大经过多次样机试验，2000年建成70kW实验电站。中国是世界上建造潮汐电站最多的国家，在50年代至70年代先后建造了近50座潮汐电站，但据50

年代初的统计，只有8个电站仍正常运行发电。江厦电站是中国最大的潮汐电站，目前已

正常运行近20年。由于海洋能的开发利用不污染环境、不占用陆地、且取之不尽、用之不竭，从70年代石油危机以来受到许多海洋国家的高度重视，纷纷把寻找新能源的希望转向海洋。目前，潮汐能、波浪能开发利用技术趋于成熟，已达到或接近商业化应用阶段，而被国际社会公认为最具开发潜力的海洋热能转换（OTEC）技术，近20年来也取得了实质性进

展。预计到21世纪初期，海洋能的开发利用可望获得重大发展，并形成新兴的海洋能源产业。在我国，近30多年来在海洋能的开发利用方面取得了较大的发展，但由于经济实力和科技投入的不足，与世界先进水平相比，仍有很大差距。

、海洋能资源的分布及特点

1、海洋能的分布

海洋中蕴藏着潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等自然能源。海洋能分布广、蕴藏量大、可再生、无污染，预计21世纪将进入大规模开发阶段。据联合国教科文组织出版物估计，全世界海洋能总量为766亿kW技术允许容

易的1倍。世界上最大的潮汐电站为法国的朗斯电站，总装机24万kW年发电量5. 44亿kWh日本是世界上最早使用波能发电机的一个国家，它的航标灯和灯塔上的波力发电机已经实用化了。首先提出利用海水温差发电的是法国物理学家德尔松瓦，他的学生克劳德在古巴海域建造了世界上第一座海水温差发电站。获得了IOkW功率。此后美国洛克希德公司设计成功了16kW的海洋温差发电站。日本科学家在海水温差发电上也取得了成功，他们为南太平洋瑙鲁设计了lOOkW

功率的发电站，是世界上第一座商用温差发电站。据国家海洋局提供消息，我国将在舟山市岱山海域建成世界首座潮流电站，功率为lOOkW一300kW如能获得

成功，将在亚太地区进行推广。

(1)、潮汐能

潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。潮汐能的利用主要是潮汐发电。潮汐发电是利用海湾、河口等有利地形，建筑水堤，形成水库，以便蓄积大量海水，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。潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。世界上潮差的较大值约为13-15米，我国的最大值(杭州湾澈浦)为8.9米。一般来说，平均潮差在3米以上就有实际应用价值。

(2)、波浪能

波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能，是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。利用波浪能的关键是波浪能转换装置。通常波浪能要经过三级转换：第一级为受波体，它是把大海的波浪能接收进来，一般为一对实体，即受能体和固定体，受能体直接与波浪接触，将波浪能转换为机械运动。往往水体本身就是受能载体，如设置库室或流道，就可容纳这些受能体，这样可以使受能体翻越堤坝，构成水库，然后用水力发电。第二级转换叫中间转换，它是将第一级转换与最终转换沟通。因为第一级转换往往达不到最终转换推动机械运动的要求，通过

中间转换才能传输足够稳定的能量。波浪能的最终转换是发电，它与其他发电设备一样。

(3)、潮流能

潮流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动。海水不是静止的，它受天体运动和潮水涨落，以及海水温度变化等多种因素的影响，总是在流动着。有的海流比较规则，流速较大，有一定的方向性；有的则局限于小范围的流动。潮流能资源开发利用要解决一系列复杂的技术问题。

海水温差能是指涵养表层海水和深层海水之间水温差的热能，是海洋能的一种重

要形式。低纬度的海面水温较高，与深层冷水存在温度差，而储存着温差热能，其能量与温差的大小和水量成正比。温差能利用的最大困难是温差大小，能量密度低，其效率仅有3M右，而且换热面积大，建设费用高，目前各国仍在积极探索中。(4)、盐差能

盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能，是以化学能形态出现的海洋能。主要存在与河海交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。

(5)海流能

海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动所产生的能量，是另一种以动能形态出现的

海洋能。

海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似。全世界海流能的理论估算值约为10A8kW量级。利用中国沿海130个水道、航门的各种观测及分析资料，计算统计获得中国沿海海流能的年平均功率理论值约为 1.4X10A7kW。

属于世界上功率密度最大的地区之一，其中辽宁、山东、浙江、福建和台湾沿海的海流能较为丰富，不少水道的能量密度为15?30kW^mA2具有良好的开发值。特别是浙江的舟山群岛的金塘、龟山和西候门水道，平均功率密度在20kW T m2以上，开发环境和条件很好。

2、海洋能的特点，主要体现在以下几个方面：

(1)、蕴藏量丰富，能流分布不均，能量密度低

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。

(2)、海洋能具有可再生性

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。

(3)、稳定性较好或者变化有规律

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。人们根据潮汐潮流变化规律，编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报，预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。既不稳定又无规律的是波浪能。

(4)、海洋能属于清洁能源，无污染

海洋能一旦开发后，其本身对环境污染影响很小。

三、对海洋能的利用发展趋势的展望

全球海洋中所蕴藏的潮汐能约有27亿kW可供开发的约占2%,即约5400 万kW全球电力市场到2000年已达8000亿美元并继续呈上升趋势。但是，仍有2亿人的用电需求得不到满足，发展中国家的用电量以每8年翻一番的速度在增长。

在满足用电需求的同时，降低石油等非再生资源的消耗，减少环境污染，开发新型环保电站迫在眉睫。潮汐能是一种不会给地球上未来人类带来污染和灾难的能源。前苏联的伯恩斯坦也指出利用这种昼夜间断断续续、一个月内波动起伏

的潮汐能发电可以获得能量。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的一种方案。

“我国海洋能需求非常强劲，海洋能开发已经成为新一轮能源革命的重要组成部分。我们要加快推进海洋能产业化进程。”国家海洋局副局长陈连增在第一届中国海洋可再生能源发展年会暨论坛上指出，海洋能是绿色、清洁、零排放的

可再生能源，我国可开发的海洋能资源前景巨大，开发海洋能是我国能源战略的方向之一。而且，发展海洋能还是培育我国海洋战略性新兴产业的现实需要。

“国家’十二五’规划做出了推进海洋经济发展的战略布局，明确提出要优

化海洋产业结构，加快战略性新兴产业的发展，而海洋能是典型的战略性新兴产业，它具体技术含量高，多专业交差、综合性强、产业链长，发展前景极为广阔。” 陈连增说，海洋能的开发将促进和带动海洋工程装备制造、安装、智能电网等上下游产业的发展有重要的现实意义。当前是海洋能迎来了前所未有的发展机遇，并有多项政策支持海洋能产业应用，并形成规模。“我们正和国家能源局抓紧制定《海洋能’十二五’发展规划》，力争今年上半年出台。”国家海洋局科技司负责人说，为保障海洋

能产业发展，还有多项政策支持产业应用并形成一定规模。

四、总结

随着世界范围内的能源日益短缺和环境的不断恶化，新型清洁能源的开发利

用被世界各国提上了议程，人们开始利用风、太阳、海水等自然资源来提取新型清洁能源。近年来我国海洋能资源的开发利用取得了一定的发展，尤其是改革开

放以来，逐渐在潮汐能、波浪能发电技术的研究和开发利用方面形成了一些较为成熟的技术，具备了一定的开发利用规模，有了一支较为稳定的科技队伍。但与先进国家海洋能开发利用的速度和规模相比，我国海洋能资源开发利用的水平还比较低，差距比较大。因此，希望国家职能部门制定相关政策，大力扶持开发海洋能资源，为国家经济建设解决新能源问题。