2011新能源發(fā)電技術(shù)7_潮汐發(fā)電技術(shù)

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1、NorthChinaElectricPowerUniversity6/16/2021李廣凱Email:lgk@ncepu.edu.cn新能源發(fā)電技術(shù)第7章電力工程系DepartmentofElectricalEngineering目錄第7章潮汐發(fā)電技術(shù)7.1潮汐和潮汐能7.2潮汐能發(fā)電7.3世界潮汐能發(fā)電7.4中國潮汐能發(fā)電7.1潮汐和潮汐能7.1.1海洋能簡介(1)海洋能概念海洋:地球上廣大連續(xù)的水體,面積占地球70.9%海洋是吸能器和貯能器海洋能:海水中蘊(yùn)藏著的巨大動(dòng)力資源海洋能包括:潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水

2、溫差能、海水鹽差能等各種不同形態(tài)的能源。潮汐能:海水漲潮和落潮形成的水的動(dòng)能和勢能波浪能:海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢能海流能:海水流動(dòng)的動(dòng)能,主要指海底水道和海 峽中較為穩(wěn)定的流動(dòng),以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī) 律的海水流動(dòng)7.1.1海洋能簡介(2)海洋能概念海水溫差能:海洋表層海水和深層海水溫度之差 的熱能海水鹽差能:海水和淡水之間以及含鹽濃度不同 的兩種海水之間的電位差能潮汐能和潮流能來源于星球之間的引力作用,其余各類均來源于太陽輻射能海洋能按照賦存形式分為機(jī)械能、熱能、化學(xué)能機(jī)械能:潮汐能、海流能、波浪能熱能:海水溫差能化學(xué)

3、能:海水鹽差能7.1.1海洋能簡介(3)海洋能特點(diǎn)能量蘊(yùn)藏量巨大、可以再生海水溫差能蘊(yùn)藏500億kW,可以開發(fā)20億kW海洋波浪能蘊(yùn)藏700億kW,可以開發(fā)30億kW潮汐能蘊(yùn)藏30億kW海流能蘊(yùn)藏50億kW,可以開發(fā)0.5億kW海水鹽差能蘊(yùn)藏300億kW,可以開發(fā)26億kW能量密度低溫差能低熱頭:較大溫差為20-25度潮汐能是低水頭:較大潮差為7-10米潮流能和海流能是低速頭的:最大流速一般2m/s波浪能低密度:浪高3m的海面比燃煤電站熱交換器的交換能量低一個(gè)數(shù)量級7.1.1海洋能簡介(4)海洋能特點(diǎn)穩(wěn)定性比其它自然能源好發(fā)生

4、在廣袤無垠的海洋中中國海岸和海洋能中國海岸線18400多km有6500多個(gè)島嶼,島嶼海岸線14000多km海域面積473萬多km2中國海洋能蘊(yùn)藏6.3億kW潮汐能:1.9億kW波浪能:1.5億kW溫差能:1.5億kW海流能:0.3億kW鹽差能:1.1億kW7.1.2潮汐和潮汐能定義(1)潮汐和潮汐能潮汐:由于太陽和月球?qū)Φ厍蚋魈幰Φ牟煌?引起的海水有規(guī)律的周期性的漲落現(xiàn)象,叫海洋 潮汐,簡稱潮汐潮位過程線:潮汐水位隨時(shí)間變化的過程線潮差:每次潮汐的潮峰與潮谷的水位差潮汐的平均周期:潮汐的這次高潮或低潮到下次 高潮或低潮的相

5、隔的平均時(shí)間,一般12h25min潮:海水在白晝的漲落汐:海水在夜間的漲落潮汐能:潮汐所具有的能量。潮汐能主要與潮差大小有關(guān),一般淺海、海灣和河口地區(qū)潮差較大7.1.2潮汐和潮汐能定義(2)潮汐的類型(按照漲落的周期分)半日潮:多說海區(qū)潮汐的漲落24h50min(天文學(xué)上稱為一個(gè)太陰日),半日一個(gè)周期。如中國黃海東海全日潮:一個(gè)太陰日出現(xiàn)一個(gè)高潮和低潮。北部灣混合潮:每日升降兩次和一次混雜出現(xiàn)。中國南海不正規(guī)半日潮不正規(guī)全日潮潮汐主要是由于月球?qū)Φ厍虻奈斐傻模鋵Φ厍虻囊绷κ翘枌Φ厍蛞绷Φ?.17倍7.2潮汐能發(fā)電7

6、.2.1潮汐能發(fā)電的原理及型式(1)潮汐能發(fā)電概述潮汐發(fā)電:利用海水漲落及其所造成的水位差來 推動(dòng)水輪機(jī),再由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)來發(fā)電。潮汐發(fā)電按照能量形式的不同分為利用潮汐動(dòng)能發(fā)電:利用漲落潮水的流速直接沖擊水輪機(jī)發(fā)電利用潮汐勢能發(fā)電:在海灣或者河口修筑攔潮大壩,利用壩內(nèi)外漲落潮時(shí)候的水位差來發(fā)電。利用潮流動(dòng)能發(fā)電一般流速大于1m/s,且潮流較強(qiáng)時(shí)考慮,其結(jié)構(gòu)簡單造價(jià)低但是,發(fā)電不穩(wěn)定利用勢能發(fā)電造價(jià)高、發(fā)電量大7.2.1潮汐能發(fā)電的原理及型式(2)潮汐能發(fā)電站按照開發(fā)方式不同分為單庫單向式:單效應(yīng)潮汐電站充水工況等候工況:等

7、候達(dá)到啟動(dòng)水頭開始發(fā)電發(fā)電工況等候工況:等候海水水位升高充水投資少,發(fā)電少,單向發(fā)電,天均發(fā)電10-12h,效率22%單庫雙向式等候,漲潮發(fā)電,充水,等候,落潮發(fā)電,泄水雙庫單向式分為上水庫和下水庫可以連續(xù)發(fā)電,效率高發(fā)電結(jié)合抽水蓄能式7.2.2潮汐能發(fā)電站的組成(1)攔水堤壩土壩石壩混凝土和鋼筋混凝土壩水閘調(diào)節(jié)水庫的進(jìn)出水量發(fā)電廠豎軸式機(jī)組臥軸式機(jī)組貫流式機(jī)組:減小廠房長度7.2.3潮汐能可開發(fā)資源量計(jì)算(1)單向潮汐電站裝機(jī)容量N=200A2F(kW)年發(fā)電量E=0.40×106A2F(kWh)A:平均潮差,mF:水庫面積

8、,m2雙向潮汐電站裝機(jī)容量N=200A2F(kW)年發(fā)電量E=0.55×106A2F(kWh)A:平均潮差,mF:水庫面積,m27.2.4潮汐能發(fā)電的若干技術(shù)問題(1)潮汐發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)問題低水頭、大流量、變工況水輪發(fā)電機(jī)組電站運(yùn)行和控制電站與海洋環(huán)境的相互作用電站系統(tǒng)優(yōu)化電

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