1. 海洋波浪能發(fā)電能 目前，潮汐發(fā)電是人類利用潮汐能源的主要方式之一,。與風(fēng)能,、太陽能發(fā)電相比，潮汐更容易預(yù)測,，而且有很多未知的開發(fā)空間,。潮汐發(fā)電有兩種形式：一種是成本較低廉的渦輪機發(fā)電，另一種是造價較高的建壩發(fā)電,。相比之下,，后者對環(huán)境的影響較大。 海洋能蘊藏豐富,，分布廣,、清潔無污染，但能量密度低,，地域性強,，因而開發(fā)困難并有一定的局限。開發(fā)利于的方式主要是發(fā)電,，其中潮汐發(fā)電和小型波浪發(fā)電技術(shù)已經(jīng)實用化,。 2. 海洋波浪能發(fā)電研究現(xiàn)狀與發(fā)展前目前我國按以下標(biāo)準(zhǔn)劃分： (1)，最大水頭40m以下的水電容站稱為低水頭水電站,； (2),，最大水頭在40一200m的水電站稱為中水頭水電站； (3),，最大水頭在200m以上的水電站稱為高水頭水電站,。 根據(jù)我國現(xiàn)行《水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，水電站按發(fā)電規(guī)?？梢苑譃榇笮退娬?、中型水電站和小型水電站三種主要類型。電站總裝機容量達(dá)到25萬千瓦以上的稱為大型水電站;其中大于75萬千瓦的為大I型,，在25萬一75萬千瓦之間的為2萬千瓦的稱為中大Ⅱ型,。電站總裝機容量為2.5萬一25萬千瓦的稱為中型水電站。電站總裝機容量小于2.5萬千瓦的稱為小型電站其中在0.05萬一25萬千瓦之間的稱小I型,，0.05萬千瓦以下稱?、蛐汀?/p> 3. 海洋波浪發(fā)電應(yīng)用背景和原理潮汐發(fā)電與普通水利發(fā)電原理類似,。在漲潮時將海水儲存在水庫內(nèi)，以勢能的形式保存,；在落潮時放出海水,，利用高、低潮位之間的落差,，推動水輪機旋轉(zhuǎn),，帶動發(fā)電機發(fā)電。差別在于海水與河水不同，潮汐,、潮流發(fā)電所需要的潮差要大大低于河流所產(chǎn)生的壓力,，這意味著海洋的能量密度低，雖然蓄積的海水落差不大,，但流量較大,，并且呈間歇性，從而潮汐發(fā)電的水輪機結(jié)構(gòu)要適合低水頭,、大流量的特點,。潮水的流動與河水的流動不同，它是不斷變換方向的,。潮汐發(fā)電有以下幾種形式： （1）單池單向發(fā)電：先在海灣筑堤設(shè)閘,，漲潮時開閘引水入庫，落潮時便放水驅(qū)動水輪機組發(fā)電,。這種類型的電站只能在落潮時發(fā)電,，一天兩次，每次最多5小時,。 （2）單池雙向發(fā)電：為在漲潮進水和落潮出水時都能發(fā)電,，盡量做到在漲潮和落潮時都能發(fā)電，人們便使用了巧妙的回路設(shè)施或設(shè)置雙向水輪機組,，以提高潮汐的利用率,。 （3）雙池雙向發(fā)電：配置高低兩個不同的水庫來進行雙向發(fā)電。 然而,，前兩種類型都不能在平潮（沒有水位差）或停潮時水庫中水放完的情況下發(fā)出電壓比較平穩(wěn)的電力,。第三種方式不僅在漲落潮全過程中都可連續(xù)不斷發(fā)電，還能使電力輸出比較平穩(wěn),。它特別適用于那些孤立海島,，使海島可隨時不間斷地得到平穩(wěn)的電力供應(yīng)。它有上下兩個蓄潮水庫,，并配有小型抽水蓄能電站,。但有一定的電力損失。 （4）波浪式發(fā)電：在近海海底設(shè)置小型渦輪機,，在漲潮和退潮時利用潮水的流動從而像風(fēng)力推動風(fēng)力發(fā)電機一樣推動渦輪機,。隨著科技的不斷創(chuàng)新，渦輪機設(shè)計制造變得形態(tài)各異,。其中浮球式發(fā)電機能夠利用潮水波動的微弱能量進行發(fā)電,，仿海洋生物發(fā)電機通過潮水推動的模仿海洋生物的運動來充分利用潮水中的能量進行發(fā)電。由于不斷創(chuàng)新小型渦輪機對能源的利用效率越來越高,，其能量的轉(zhuǎn)換效率也不斷提高,。雖然此種新型發(fā)電機單個產(chǎn)能較低,，但這種發(fā)電機可以適應(yīng)大部分地形，并且能夠組成大面積的海洋發(fā)電田,，能更充分的利用海洋能源,，且不需要建造大壩、水庫,，對海洋生態(tài)影響極小,。 4. 海洋波浪發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電屬于風(fēng)能，地球上的風(fēng)能,、水能,、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能都是來源于太陽,，故也可以說源于太陽能,。風(fēng)力發(fā)電是把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)為電能?！ ★L(fēng)能作為一種清潔的可再生能源,，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大,，全球的風(fēng)能約為2.74×10^9MW,，其中可利用的風(fēng)能為2×10^7MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍,?！ ★L(fēng)很早就被人們利用--主要是通過風(fēng)車來抽水、磨面等,，而現(xiàn)在,，人們感興趣的是如何利用風(fēng)來發(fā)電。 5. 海洋波浪發(fā)電視頻技術(shù)難度大 由于人類對于海洋世界的了解遠(yuǎn)不如對陸地的掌握,，開發(fā)利用海洋能發(fā)電的技術(shù)難度大,，仍然有許多問題正在探索和研究中。 海洋能發(fā)電通常指利用海洋中所蘊藏的可再生的自然能源,，主要為潮汐能,、波浪能、海流能（潮流能）,、海水溫差能和海水鹽差能等的發(fā)電技術(shù),。而當(dāng)前應(yīng)用在發(fā)電技術(shù)中的海洋能主要有海洋溫差發(fā)電、海洋波浪發(fā)電及潮汐發(fā)電,。 6. 海洋波浪能發(fā)電原理潮汐能(tide energy) 海水周期性漲落運動中所具有的能量,。其水位差表現(xiàn)為勢能，其潮流的速度表現(xiàn)為動能,。這兩種能量都可以利用,，是一種可再生能源。由于在海水的各種運動中潮汐最守信,，最具規(guī)律性,，又漲落于岸邊，也最早為人們所認(rèn)識和利用,，在各種海洋能的利用中,，潮汐能的利用是最成熟的。 因月球引力的變化引起潮汐現(xiàn)象,，潮汐導(dǎo)致海水平面周期性地升降,，因海水漲落及潮水流動所產(chǎn)生的能量稱為潮汐能。這種能量是永恒的,、無污染的能量,。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比，或者說,，與潮差的平方和水庫的面積成正比,。和水力發(fā)電相比，潮汐能的能量密度很低,，相當(dāng)于微水頭發(fā)電的水平 7. 海洋波浪能發(fā)電背景海洋能源有哪些種類,？ 1．潮汐能 所謂潮汐能，就是因月球引力的變化引起潮汐現(xiàn)象,，潮汐導(dǎo)致海水平面周期性地升降,，因海水漲落及潮水流動所產(chǎn)生的能量。 潮汐能可以像水能和風(fēng)能一樣用來推動水磨,、水車等,，也可以用來發(fā)電。當(dāng)前,，潮汐能的主要功能就是發(fā)電,。 世界最大的潮汐能源系統(tǒng) 利用潮汐能發(fā)電，首先要做的就是在海灣或河口建筑攔潮大壩,。形成水庫,，在壩中修建機房，安裝水輪發(fā)電機,，利用水位差使海水帶動水輪機發(fā)電,。建成潮汐發(fā)電站后還有利于海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。 世界上,，潮汐能主要多分布在潮差較大的喇叭形海灣和河口地區(qū),，如加拿大的芬迪灣、巴西的亞馬遜河口,、南亞的恒河口和中國的錢塘江口等都蘊藏著大量的潮汐能,。 我國海岸線的長度為1.8萬公里,，潮汐能資源十分豐富。在潮汐能資源的開發(fā)利用上,，目前我國沿海地區(qū)已經(jīng)修建了一些中小型潮汐發(fā)電站,。在溫嶺江廈港，就有一座我國規(guī)模最大的潮汐發(fā)電站——江廈潮汐發(fā)電站,，它還是世界第三,、亞洲第一大潮汐發(fā)電站。潮汐發(fā)電站受潮水漲落的影響,，具有很大的不穩(wěn)定性,，海水對水輪機及其金屬構(gòu)件的腐蝕及水庫泥沙淤積問題都較嚴(yán)重。這些問題都是急需解決的,，只有將這些做好,，就能更好地利用潮汐能來發(fā)電。 2．波浪能 波浪能集有許多優(yōu)點,，比如能量密度高,、分布面廣泛。特別是在能源消耗多的冬季,，可以利用的波浪能能量也最大,。它的能量如此巨大，一直都吸引著沿海的能工巧匠們,。他們想盡各種辦法,，期望能夠駕馭海浪開辟新天地。 波浪能發(fā)電 波浪能電站 具體而言,，波浪能就是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能,。海洋表面的海水受太陽輻射給予的熱量，可以說它是世界最大的太陽能收集器,。溫暖的地表海水,，造成與深海海水之間的溫差，由于風(fēng)吹過海洋時產(chǎn)生風(fēng)波,，這種風(fēng)波在遼闊的海洋表面上,，風(fēng)能以自然儲存于水中的方式進行能量轉(zhuǎn)移，因此,，說波浪能是太陽能的另一種濃縮形態(tài),，并不是沒有道理的。 在所有海洋能源中,，波浪能是最不穩(wěn)定的一種能源,。波浪能是由風(fēng)把能量傳遞給海洋而產(chǎn)生的，它事實上是吸收了風(fēng)能而形成的，它的能量傳遞速率與風(fēng)速有一定關(guān)系,，也和風(fēng)與水相互作用的距離（即風(fēng)區(qū)）有關(guān),。水團相對于海平面發(fā)生位移時，使波浪具有勢能,，而水質(zhì)點的運動,，則使波浪具有動能,，從而使波浪能發(fā)揮出作用,。 在風(fēng)較多的沿海地帶，波浪能的密度通常都很高,。例如,，英國沿海、美國西部沿海和新西蘭南部沿海等都是風(fēng)區(qū),，有著十分有利的波候,。而我國的浙江、福建,、廣東和臺灣沿海的波能也較為豐富,，在工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展上功不可沒。 波浪能之所以能夠發(fā)電是通過波浪能裝置,，將波浪能首先轉(zhuǎn)換為機械能,，再最終轉(zhuǎn)換成電能。這一技術(shù)源自于20世紀(jì)80年代初,，西方海洋大國利用新技術(shù)優(yōu)勢紛紛展開實驗,，但受客觀條件和技術(shù)影響，所取得的效果效益有好有差,。 3．海流能 簡而言之,，海流所存儲的動能就是海流能。海流能的能量與流速的平方和流量成正比,。與波浪能相比,，海流能的變化要平穩(wěn)且有規(guī)律得多。海流能有著很大的開發(fā)價值,。 海流能的利用方式主要是發(fā)電,。1973年，美國研制出一種名為“科里奧利斯”的巨型海流發(fā)電裝置,。該裝置為管道式水輪發(fā)電機,。機組長l10米，管道口直徑170米,，安裝在海面下30米處,。在海流流速為2.3米/秒條件下，該裝置獲得8.3萬千瓦的功率,。此外,，日本,、加拿大也在大力研究試驗海流發(fā)電技術(shù)。到目前為止,，我國的海流發(fā)電研究也已經(jīng)有樣機進入中間試驗階段,，發(fā)展前景不可限量。 相比陸地上的江河,，利用海流發(fā)電要方便得多,，它既不受洪水的威脅，又不受干旱的影響,，幾乎以常年不變的水量和一定的流速流動,，為人類提供了可靠的能源。 利用海流發(fā)電,，除了上面所說的類似江河電站管道導(dǎo)流的水輪機外,，還有類似風(fēng)車槳葉或風(fēng)速計那樣機械原理的裝置。一種海流發(fā)電站,，有許多轉(zhuǎn)輪成串地安裝在兩個固定的浮體之間,，在海流沖擊下呈半環(huán)狀張開，看上去很像花環(huán),，因此被稱為花環(huán)式海流發(fā)電站,，它是目前海流發(fā)電站的主要形式。 4．海洋溫差能 海洋是一個巨大的吸熱體,，仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn),，地球上的海洋除了南北的極地和部分淺海外，通常不會結(jié)冰,，尤其是赤道附近的海域,，海水表面溫度幾乎是恒溫的，因此在描述海洋時人們都說它是溫暖的,。海洋深處的海水溫度卻很低,，它一年四季溫度只有攝氏幾度，無論如何,，太陽也沒有辦法把它曬熱,，這與海洋上層的溫水比較，大約有20℃的溫差,。在熱力學(xué)上,，凡有溫度差異都可用來作功，這就是我們所要講的海洋溫差能,。 大多數(shù)情況下,，海洋溫差是指南緯25°至北緯32°之間海域中海水深層與表層的溫度差。我國位于東半球，擁有較好的海洋溫差條件,，尤其是臺灣附近海水溫差更大,，能夠使人們得以很好地利用。 海洋溫差能的主要功能就是利用溫差發(fā)電,。海洋溫差發(fā)電主要采用兩種循環(huán)系統(tǒng),，一種是開式，一種是閉式,。在開式循環(huán)中,，表層溫海水在閃蒸蒸發(fā)器中，由于閃蒸而產(chǎn)生蒸汽,，蒸汽進入汽輪機做功后流入凝汽器,，由來自海洋深層的冷海水將其冷卻。在閉式循環(huán)中,，來自海洋表層的溫海水先在熱交換器內(nèi)將熱量傳給丙烷、氨等低沸點工質(zhì),，使之蒸發(fā),，產(chǎn)生的蒸汽推動汽輪機做功后再由冷海水冷卻。在這個循環(huán)的過程中,，可以不斷地將海水的溫差變成電力,，由此使發(fā)電成為實現(xiàn)。 4．海洋鹽差能 所謂鹽差能,，就是指海水與淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學(xué)電位差能,。這種能量主要存在于河流與海洋的交接處。同時,，淡水豐富地區(qū)的鹽湖和地下鹽礦也可以利用鹽差能,。鹽差能是海洋能源中密度最大的一種可再生能源。海洋鹽差能可以用來發(fā)電在很久以前已被人們認(rèn)識到,。 其發(fā)電原理主要是：當(dāng)把兩種濃度不同的鹽溶液盛在一個容器中時,，濃溶液中的鹽類離子就會自發(fā)地向稀溶中擴散，一直到兩者濃度達(dá)到一致,。所以,，鹽差能發(fā)電，就是利用兩種含鹽濃度不同的海水化學(xué)電位差能,，并將其轉(zhuǎn)換為有效電能,。有學(xué)者在經(jīng)過詳細(xì)的計算后發(fā)現(xiàn)在17℃時，如果有1摩爾鹽類從濃溶液中擴散到稀溶液中去,，就會釋放出5500焦的能量來,。由此專家設(shè)想到：只要有大量濃度不同的溶液可供混合，就一定會有巨大的能量釋放出來。經(jīng)過進一步計算還發(fā)現(xiàn),，如果利用海洋鹽分的濃度差來發(fā)電,，它的能量可排在海洋波浪發(fā)電能量之后，但又要大于海洋中的潮汐能和海流能,。 利用鹽差能發(fā)電有多種方式,，比如有滲透壓式、蒸汽壓式和機械一化學(xué)式等,，其中滲透壓式方案獲得了人們最大的重視,。將一層半滲透膜放在不同鹽度的兩種海水之間，通過這個膜會產(chǎn)生一個壓力梯度,，迫使水從鹽度低的一側(cè)滲透到鹽度高的一側(cè),，從而稀釋高鹽度的水，直到膜兩側(cè)水的鹽度變成一致,。此壓力稱為滲透壓,，它與海水的鹽濃度及溫度有著很大的關(guān)聯(lián)。 據(jù)估算,，地球上存在的可利用的鹽差能達(dá)26億千瓦,，其能量甚至比溫差能還要大。由此可見,，海洋中蘊藏著巨大的能量,，只要海水不枯竭，其能量就生生不息,。作為新型的能源,，海洋能源已吸引了全世界越來越多人的興趣。 |
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