新能源之海洋能62页PPT

面对21世纪谁来养活中国人的命题， 我国应实施“立足平原，上山下海”的跨 世纪国土开发战略。我国海洋生物资源潜 力巨大，如果提高科学技术和科学管理水 平，海洋生物资源完全可能成为下一世纪 我国重要的食物来源和战略后备基地。但 是随着过度捕捞和沿海的不合理开发利用 活动，其生态环境问题日益突出，海洋生 物资源已受到严重破坏，必须对海洋生物 资源的可持续发展引起足够重视。
（2）海洋能的开发利用 海洋能包括潮汐能、波浪能、
海流能和海水温差能。 海洋潮汐能来源于月亮与太阳
对地球海水的的吸引力以及地球 的自转引起海水会周期性地作有节 奏的垂直涨落的现象。据统计，全 球海洋潮汐能的储藏量在27亿千瓦 左右，每年的发电量可达 33480亿
12万TW（1TW（太瓦）=1MMW= 1000000000000W）。海洋资源的开 发与利用将会给我们提供更大的发 展空间，同时为我们解决能源不足 的问题，但是也要合理利用，否则 造成大的环境污染那就得不偿失了。 下面是一些利用海洋资源的实例：
“能源危机” 之说绝不是危言耸 听！
汽车排长队等加油
4、与此同时，化石能源的碳排放带来 的环境污染也日趋严重，减排任务 相当艰巨！2009年12月18日在哥本 哈根召开的世界气候会议的主要议 题是，工业化国家减少温室气体的 排放目标与帮助发展中国家适应气 候的变迁。由于欧美等发达国家的 消极态度，最后没有达成实质性协 议。可见，世界性的减排、低碳之 路任重而道远！
海洋资源的开 发
与利用
09级环境科学 尹龙云 2009161516
一、世界能源的现状
1、目前世界能源主要取自于化石能源 （石油、天然气与煤炭）；
2、随着社会经济的发展，对能源的需求 也日益增长。预计，2010年全球能源 需求量达到105.99亿吨油当量，2020 年达到128.89亿吨当量，2025年则达 到136.50亿吨当量，平均年增率为2%；

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盐差能发电的特点
• 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。主要存在于河海交接处。盐差能是海洋能中能 量密度最大的一种可再生能源。海水（35‰盐度）和河水之间 的化学电位差有相当于240m水头差的能量密度。这种位差可 以利用半渗透膜在盐水和淡水交接处实现。利用这一水位差就 可以直接由水轮发电机发电。
7kW/m2。
3. 波浪发电是波浪能利用的主要方式。波浪能利用原理，即：
利用物体在波浪作用下的振荡和摇摆运动；利用波浪压力的
变化；利用波浪的沿岸爬升将波浪能转换成水的势能等。研
究的重点也集中于3种被认为是有商品化价值的装置，包括
振荡水柱式装置、摆式装置和聚波水库式装置。
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全世界最大的波浪能发电站
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我国潮汐能发电的情况
对可开发装机容量大于500kW的坝址和可开发装机容量
200-1000kW的坝址共有424处港湾、河口，可开发装机容量
200kW以上的潮汐资源，总装机容量为2179万kW，年发电量
约624亿kWh。
这些资源在沿海的分布是不均匀的，以福建和浙江为最多，
站址分别为88处和73处，装机容量分别是1033万kW和891万
藏着丰富的盐差能资源。据统计我国沿岸全部江
河多年平均入海径流量约为1.7-1.8×1012立方
米，各主要江河的年入海径流量约为1.5-
1.6×1012立方米，据计算，我国沿岸盐差能资
源蕴藏量约为3.9×1015千焦耳，理论功率约为
1.25×108kW。
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我国盐差能资源有以下特点：
• 海流能的利用方式主要是发电，故海流发电存在一系列的关键

在最耗费能源的冬季,可利用的波浪能量最大 优点
随时都可以利用
5.
缺点
不稳定
开发难度大,成本高
集中海区:南北纬 40°~60°之间的西风带海区
思考讨论 2.波浪能为什么主要集中在南北纬 40°~60°之
间的西风带海区? 提示:波浪最常见的形式是风浪,波浪能的分布相对集中,赤道地带风少,
两极附近冰多,波浪主要集中在南北纬 40°~60°常年盛行西风的海域,特别 是南半球由于较少受陆地阻挡,风力更强。
答案:(1)法国朗斯潮汐发电站 平均潮差 库区面积 (2)朗斯河入海口处河道狭窄,呈喇叭口状,有助于产生足够大的潮差; 朗斯河沿岸地势低平,建坝处口窄肚大,利于大坝施工,且能够储蓄大量海水, 因此建电站较为有利。 (3)在我国东部沿海常规能源分布很少;工农业发达,需要的能源多;新 能源有许多优点,如清洁等,所以开发利用许多新能源,如核能、海洋能等。
一、海洋能的特点
1.海洋能:通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源。
2.
3.
海洋能的开发利用
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思考讨论 1.什么是海流能?
提示: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。海流能的能量与流速的 平方和流量成正比。相对波浪而言,海流能的变化更平稳且有规律得多。
海洋能的开发利用
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二，海洋能几种形式
1，潮汐能
2，波浪能 3，温差能 4，盐差能 5，海流能 6，海风能 7，海洋热能
潮汐能
潮汐能指在涨潮和落 潮过程中产生的势 能。潮汐能的强度和 潮头数量和落差有 关。通常潮头落差大 于3m的潮汐就具有产 能利用价值。潮汐能 主要用于发电。
波浪能
波浪能指蕴藏在海 面波浪中的动能和 势能。波浪能主要 用于发电，同时也 可用于输送和抽运 水、供暖、海水脱 盐和制造氢气。
温差能
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
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。
2，海风发电 原理同于陆地上的风力发电，在海面上架设一个个风车，在 海风的吹动下带动风车叶片转动，通过发电机转化成电能。 海面上的风力一般比陆地上强得多，可提供发电的量也十分 巨大，可是在海上架设这么多风车却不是一项简单的工程。 风车必须要有很好的固定，而且耐海水腐蚀也是必不可少 的。
3，海洋能利用局限性 剩下的5种海洋能都蕴藏着大量的能量，可将之转化成人们方便利用的电能还 存在着许多困难。即使理论上已有发电方法，可极低的转化率和高昂的设施建 设费用使得很难运用到实际操作上。这也是海洋能利用的局限性。 事实上最简单的潮汐能发电也不是容易控制的。潮汐发电的工作原理和一般水 力发电原理是相近的，因此，可利用成熟的水力涡轮发电机。困难的是潮涨、 潮落过程中，水流方向相反，水流速度也有变化，要达到潮汐能的稳定发电， 技术上必须实现对水力涡轮机的双向推动，并有效控制水库流量。另外，潮汐 电站的选址也是一个较为复杂的问题，既要考虑潮差(一般应>3 m)、海湾地形 和海底是否坚硬，又要顾及当地的海港建设和海岸生态环境的保护。目前，对 这些问题在技术上已经有了较为成熟的通过技术经济的评估加以解决。由于潮 汐能不受洪水、枯水期等水文因素影响，开发利用潮汐能的社会和经济效益已 明显显露出来。因此，在环境危机和能源危机日盗严重的情况下，潮汐能的开 发利用，主要是潮汐电站的建设出现新的局面是无可置疑的。

日本:日本在海水温差能研究开发方面投资 力度很大，并在海洋热能发电系统和换热器技 术方面领先于美国。迄今日本共建造了3座海水 温差试验电站，均为岸基式。
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三、海洋能开发利用
4、盐差能及利用
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。能量密度最大。
利用 利用大海与陆地河口交界水域的盐度差所潜藏的巨
大能量一直是科学家的理想。在本世纪70年代，各国开 展了许多调查研究，以寻求提取盐差能的方法。
三、海洋能开发利用
3、温差能及利用
海洋温差(ocean hermal energy)：又称海洋热 能。是利用海洋中受太阳能加热的暖和的表层水与较 冷的深层水之间的温差进行发电而获得的能量。
海洋温差能十分稳定，无明显的昼夜变化，可开发 量巨大，不需储能装置即可提供基本负荷所需电力。
温差发电的基本原理： 就是借助一种工作介质，
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对点训练
材料一 ：一般在海河交汇处，当淡水与海水相遇时，淡水会自 然地向海水渗透并产生渗透压，这种能量被称为“盐差能”。 实验表明，当海水含盐度为3．5%时， 其与河水之间的“盐差能”相当于 240m水头差的能量密度。“水压塔 渗压系统”（乙图所示）为“盐差 能”开发的试验方案之一。
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海洋能发电
海洋能发电
海洋的巨大威力
巨大的海浪可把13吨重的整块巨石抛到20米高处，能把 1.7 万吨的大船推上海岸。
1968年，一艘巨型油轮，在好望角海域被狂涛巨浪折为两 段（想想这是怎么原因？）
如果海洋中蕴藏的丰富能源能够为人类所用，那人类也 许再也不必为能源问题担忧了。
海洋的概念
海洋能发电
海和洋
波浪能利用的关键是波浪能转换装置，通常经三级转换： 1）波浪能采集系统，捕获波浪的能量； 2）机械能转换系统，把捕获的波浪能转换为某种特定形式
的机械能； 3）发电系统，与常规发电装置类似，用空气涡轮机或水轮
机等设备将机械能传递给发电机转换为电能。
波浪能的转换方式
波浪能的转换方式，大体上可分为四类： — 机械传统式 — 空气涡轮式 — 液压式 — 蓄能水库式
（1）机械传动式
海洋能发电
（2）空气涡轮式
海洋能发电
这种装置结构简单，而且以空气为工质，没有液压油泄露 的问题。
海洋能发电
（3）液压式 通过某种泵液装置将波浪能转换为液体的压能或位能，再
由油压马达或水轮机驱动发电机。 这类装置结构复杂，成本也较高。 但由于液体的不可压缩性，当与波浪相互作用时，液压机
趣闻：假如地球表面是平整的球面，将就会怎样？
海洋能发电
海洋能源（简称海洋能）
海洋能源是海水中蕴藏着的一切的能量资源的总称，通常 指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源。 以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在。 除了潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力作用 以外，其他几种都来源于太阳辐射。 海洋能源又可分为机械能、热能和化学能。想想上面五种 形式的海洋能都是什么类型？ 蕴藏于海水中的海洋能是十分巨大的，这些海洋能源可以 不断得到补充，都是取之不尽、用之不竭的。

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潮汐能
• 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。潮 汐能是以位能形态出现的海洋能，是指海 水潮涨和潮落形成的水的势能。
12Leabharlann 潮汐中的巨大能量• 海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮 的过程中，凶涌而来的海水具有很大的动 能，而随着海水水位的升高，就把海水的 巨大动能转换为势能，在落潮的过程中， 海水奔腾而去，水位逐渐降低，势能又转 换为动能。
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江厦潮汐发电站
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波浪能
• 波浪能是以动能形态出现的海洋能。 • 波浪是由风引起的海水起伏现象，它实质上是吸收了风能 而形成的。通常一个典型的海洋中部在8s的周期内会涌起 1.5m高的波浪。波浪能的大小可以用海水起伏势能的变化 来进行估算。P=0.5TH2 (kW/m:s.m2) • 当有效波高为1m，周期为9s时，在1m的波宽度上，波浪的 功率为4.5kW。实际上波浪功率的大小还与风速、风向、 连续吹风的时间、流速等诸多因素有关。 • 据估计全世界可开发利用的波浪能达2.5×109kW。 • 我国沿海有效波高约为2～3m、周期为9s的波列，波浪功 率可达17～39kW／m，渤海湾更高达42kW／m，利用前景诱 人。
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世界主要潮汐电站
国 家 法国 加拿大 前苏联 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 站 名 朗斯 安纳波利斯 基斯拉雅 江厦 白沙口 幸福洋 岳浦 海山 沙山 例河 果子山 潮差 /m 8.5 7.1 3.9 5.1 2.4 4.5 3.6 4.9 5.1 2.1 2.5 容量 /MW 240 19.1 0.4 3.2 0.64 1.28 0.15 0.15 0.04 0.15 0.04 投运时间 1966 1984 1968 1980 1978 1989 1971 1975 1961 1976 1977

常常不同，它们会影响海水的密度。海水温度越高，含盐量越低， 海水密度就越小。这种两个邻近海域海水密度不同也会造成海水环 流。海水流动会产生巨大能量。
潮汐涨落比较大的海边，
建几道闸门，装上水轮机
就可以利用潮水来发电了。
第二级：中间转换装置---产生足够稳定的能量 二、海洋能开发利用前景 潮汐涨落比较大的海边，建几道闸门，装上水轮机就可以利用潮水来发电了。 要有储蓄大量海水的海岸； 极地----多结冰----波浪能少
淡水交接处实现。利用这一水位差就可以直接由水轮发电 机发电。全世界海洋盐差能的理论估算值为10kW量级， 我国的盐差能估计为1．1XI08kW，主要集中在各大 江河 的出海处。同时，我国青海省等地还有不少内陆盐湖可以 利用。
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。所谓海流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。通常由 两种因素引起：其中一种是海水环流，是指大量的海水从一个海域 长距离地流向另一个海域。 其次不同海域的海水其温度和含盐度
第三节海洋能的开发利用课件
世界已探明能源储量和可开采年限
石油：资源的储量为10195亿桶，可供开采43年， 高成本油田可供人类开采240年； 天然气：埋藏量为144万亿立方米，可开采63年， 高成本气田可供开采452年； 煤炭：埋藏量10316亿吨，可开采231年； 铀：已探明储量436万吨，可供72年使用 (海水中的铀可供使用1万年，利用钚为燃料的增 值核反应堆可使用100万年)；利用热核反应，海 水中的锂能源可开采年限为1600万年(DT 反应)， 而利用重水的DD反应，则开采年限为60亿年

潮汐中的巨大能量
海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨 潮的过程中，凶涌而来的海水具有很大 的动能，而随着海水水位的升高，就把 海水的巨大动能转化为势能，在落潮的 过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低， 势能又转化为动能。
潮汐中的巨大能量
在我国浙江省萧山县新湾海塘上，有两 块钢筋混凝土块，每块的重量有12吨左 右，在1968年的一次潮头过后发现，这 两个庞然大物居然被海潮推移了30多米。 水位差，即相邻高潮 潮位与低潮潮位的高度差，称为潮位差 或潮差。通常，海洋中的潮差不大，一 般只有几十厘米至1米左右。而在喇叭状 海岸或河口的地区，其潮差就比较大。
潮差
例如，加拿大的芬迪湾、法国的塞纳河 口、我国的钱塘江口、英国的泰晤士河 口、巴西的亚马逊河口、印度和孟加拉 国的恒河口等，都是世界上潮差较大的 地区。其中芬迪湾的最高潮差记录达到 了18米，是世界上潮差最大的地区。
每年农历八月十八日，我国浙江省钱塘江都会 出现一种奇特的潮涌现象。放眼望去，碧海茫 茫，天水相连，瞬间汹涌的潮水前呼后拥，推 波助澜，由远到近似从天边滚滚而来。潮声似 万马奔腾，震天动地。平静的江面上，立即形 成几十米高的潮浪和水花，一派"滔天浊浪排 空来，翻江倒海山为摧"的壮丽景色。钱塘江 潮涌每年只作为旅游景色吸引无数游客，对汹 涌的江水，人们还没有开发和利用。
单库单向型
单库单向型是在涨潮时将贮水库闸门打 开，向水库充水，平潮时关闸；落潮后， 待贮水库与外海有一定水位差时开闸， 驱动水轮发电机组发电。单库单向发电 方式的优点是设备结构简单，投资少； 缺点是发电断续，1天中约有65％以上的 时间处于贮水和停机状态。
电站评述
单库单向电站每昼夜发电两次，停电两 次，平均每日发电约9~11小时。 由于采用单向机组，机组结构简单，发 电水头较大，机组效率较高。 也可采用涨潮时发电充水，落潮时泄水 的形式。 多用于小型潮汐电站。

盐差发电的原理：当两种不同盐度的海水被一层只
能通过水分而不能通过盐分的半透膜相分离的时候， 两边的海水就会产生一种渗透压，促使水从浓度低的 一侧通过这层膜向浓度高的一则渗透，使浓度高的一 侧水位升高，直到膜两侧的含盐浓度相等。盐差能发 电的基本方式是，将不同盐浓度的海水之间或海水与 淡水之间的化学电位差能转换成水的势能，再利用水 轮机发电。
首先需要抽取温度较高的海洋表层水，将热交换器里 面沸点很低的工作流体 (如氨、氟利昻等）蒸发气化 ，然后推动透平发电机而发出电力；再把它导入另外 一个热交换器，利用深层海水的冷度，将它冷凝而回 归液态，这样就完成了一个循环。周而复始的工作。
1930年，克劳德在古巴海滨建造 了世界上第一座海水温差发电站，获得了 10kW的功率。
苏格兰
法国朗斯潮汐发电站
波浪发电的原理：利用海面波浪的垂直运动、水平
运动和海浪中水的压力变化产生的能量发电。波浪 能发电一般是利用波浪的推动力，使波浪能转化为 推动空气流动的压力，气流推动空气涡轮机叶片旋 转而带动发电机发电。
中国科学院广州能源所研制的 “鹰式一号”飘浮式波浪能发电装置
海水温差发电的原理：利用热交换的原理来发电。
转换成机械能，从而推动叶轮旋转，再通过增速机将 旋转的速度提升，来促使发电机发电。
海洋能的缺陷
1. 海洋能密度低，开发难度大，技术要求高，对资金的投入 需求也比较大。 2. 海洋能具有储量大、分布分散不均、利用效率不高。
3. 海洋能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。
海洋能
Sub title
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Pictures of sea 能量形式及发电利用
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海洋能的缺陷