1、第五章海洋能多种发电技术单击此处编辑母版标题样式Page 2要点要点1：海洋与海洋能：海洋与海洋能海洋的认知海洋的认知目录目录1海洋能资源的分布海洋能资源的分布2海洋能的特点海洋能的特点3海洋能利用现状海洋能利用现状4单击此处编辑母版标题样式Page 3要点要点1：海洋与海洋能：海洋与海洋能海洋的认知海洋的认知目录目录1海洋能资源的分布海洋能资源的分布2海洋能的特点海洋能的特点3海洋能利用现状海洋能利用现状4单击此处编辑母版标题样式Page 41：海洋的认知n 海洋地球生命的摇篮！地球表面总面积约5.1亿平方千米，其中海洋面积为3.6亿平方千米，占地球表面积的71%，汇集了地球97%的水量。n
2、 何谓海洋？n 我们常听说我国东海、南海、黄海、地中海，大西洋、太平洋、印度洋，它们有什么区别？单击此处编辑母版标题样式Page 51、海洋的认知-洋n 海洋：“海”与“洋”的统称。n 洋，是海洋的中心部分，是海洋的主体。世界大洋的总面积，约占海洋面积的89%。大洋的水深，一般在3000米以上，最深处可达1万多米。大洋离陆地遥远，不受陆地的影响。它的水文和盐度的变化不大。每个大洋都有自己独特的洋流和潮汐系统。大洋的水色蔚蓝，透明度很大，水中的杂质很少。世界共有4个，即太平洋、印度洋、大西洋、北冰洋。单击此处编辑母版标题样式Page 61、海洋的认知-洋单击此处编辑母版标题样式Page 71、海
3、洋的认知-海n 海，在洋的边缘，是大洋的附属部分。海的面积约占海洋的11%，海的水深比较浅，平均深度从几米到二三千米。海临近大陆，受大陆、河流、气候和季节的影响，海水的温度、盐度、颜色和透明度，都受陆地影响，有明显的变化。夏季，海水变暖，冬季水温降低；有的海域，海水还要结冰。在大河入海的地方，或多雨的季节，海水会变淡。由于受陆地影响，河流夹带着泥沙入海，近岸海水混浊不清，海水的透明度差。海没有自己独立的潮汐与海流。单击此处编辑母版标题样式Page 81、海洋的认知-海n 海可以分为边缘海、内陆海、和地中海。n 边缘海：海洋的边缘，临近大陆，有一群海岛把大洋分开。如：我国的东海、南海是太平洋的边
4、缘海。n 内陆海：位于大陆内部的海，如：欧洲波罗的海。n 地中海：几个大陆之间的海，水深比内陆海深。n 全世界主要的海有54个，太平洋中的海最多，大西洋次之。我国有东海、南海、黄海、渤海单击此处编辑母版标题样式Page 91、海洋的认知-海洋资源单击此处编辑母版标题样式Page 101、海洋的认知、海洋的认知-海洋资源分类海洋资源分类海洋海洋矿产资源海洋生物资源海洋能资源海洋化学资源海洋空间资源51234单击此处编辑母版标题样式Page 11海洋生物资源海洋生物资源又称海洋水产资源。指海洋中蕴藏的经济动物和植物海洋生物资源又称海洋水产资源。指海洋中蕴藏的经济动物和植物的群体数量，是有生命、能自
5、行增殖和不断更新的海洋资源。其特的群体数量，是有生命、能自行增殖和不断更新的海洋资源。其特点是通过生物个体种和种下群的繁殖、发育、生长和新老替代，使点是通过生物个体种和种下群的繁殖、发育、生长和新老替代，使资源不断更新，种群不断补充，并通过一定的自我调节能力达到数资源不断更新，种群不断补充，并通过一定的自我调节能力达到数量相对稳定。量相对稳定。单击此处编辑母版标题样式Page 12海洋矿产资源又叫海底矿产资源。包括海滨、浅海、深海、大洋盆地和洋中脊底部的各类又叫海底矿产资源。包括海滨、浅海、深海、大洋盆地和洋中脊底部的各类矿产资源。中国近海水深小于矿产资源。中国近海水深小于200米的大陆架面积
6、有米的大陆架面积有100多万公里，某中含油多万公里，某中含油气远景的沉积盆地有气远景的沉积盆地有7个：渤海、南黄海、东海、台湾、珠江口、莺歌海及北个：渤海、南黄海、东海、台湾、珠江口、莺歌海及北部湾盆地，总面积约部湾盆地，总面积约70万公里万公里2，并相继在渤海、北部湾、莺歌海和珠江口，并相继在渤海、北部湾、莺歌海和珠江口等获得工业油流。在辽东半岛、山东半岛、广东和台湾沿岸有丰富的海滨砂等获得工业油流。在辽东半岛、山东半岛、广东和台湾沿岸有丰富的海滨砂矿，主要有金、钛铁矿、磁铁矿、锆石、独居石和金红石等。矿，主要有金、钛铁矿、磁铁矿、锆石、独居石和金红石等。单击此处编辑母版标题样式Page 1
7、3海洋化学资源海洋化学资源指海水中所含的大量化学物质。地球表海洋化学资源指海水中所含的大量化学物质。地球表面海水的总储量为面海水的总储量为13.18亿立方公里，占地球总水量的亿立方公里，占地球总水量的97%。海水中含有大量盐类，平均每公里。海水中含有大量盐类，平均每公里3海水中含海水中含3500万吨无机盐类物质。万吨无机盐类物质。单击此处编辑母版标题样式Page 14海洋空间资源海洋空间资源是指与海洋开发利用有关的海岸、海上、海中海洋空间资源是指与海洋开发利用有关的海岸、海上、海中和海底的地理区域的总称。将海面、海中和海底空间用作交和海底的地理区域的总称。将海面、海中和海底空间用作交通、生产、
8、储藏、军事、居住和娱乐场所的资源。包括海运、通、生产、储藏、军事、居住和娱乐场所的资源。包括海运、海岸工程、海洋工程、临海工业场地、海上机场、海流仓库、海岸工程、海洋工程、临海工业场地、海上机场、海流仓库、重要基地、海上运动、旅游、休闲娱乐等。重要基地、海上运动、旅游、休闲娱乐等。单击此处编辑母版标题样式Page 15海洋能资源海洋能主要包括潮汐能、潮流能、海流能、波浪能、温差和盐差能海洋能主要包括潮汐能、潮流能、海流能、波浪能、温差和盐差能等，是一种可再生的巨大能源。这些能量是蕴藏于海上、海中、海等，是一种可再生的巨大能源。这些能量是蕴藏于海上、海中、海底的可再生能源，属新能源范畴。底的可再
9、生能源，属新能源范畴。海洋能绝大部分来源于太阳辐射海洋能绝大部分来源于太阳辐射能，较小部分来源于天体能，较小部分来源于天体（主要是月球、太阳）与地球相对运动中（主要是月球、太阳）与地球相对运动中的万有引力。蕴藏于海水中的海洋能是十分巨大的，其理论储量是的万有引力。蕴藏于海水中的海洋能是十分巨大的，其理论储量是目前全世界各国每年耗能量的几百倍甚至几千倍。目前全世界各国每年耗能量的几百倍甚至几千倍。单击此处编辑母版标题样式Page 16要点要点1：海洋与海洋能：海洋与海洋能海洋的认知海洋的认知目录目录1海洋能资源的分布海洋能资源的分布2海洋能的特点海洋能的特点3海洋能利用现状海洋能利用现状4单击此
10、处编辑母版标题样式Page 17全球海洋能2、海洋能资源的分布单击此处编辑母版标题样式Page 18中国海洋能2、海洋能资源的分布单击此处编辑母版标题样式Page 19要点要点1：海洋与海洋能：海洋与海洋能海洋的认知海洋的认知目录目录1海洋能资源的分布海洋能资源的分布2海洋能的特点海洋能的特点3海洋能利用现状海洋能利用现状4单击此处编辑母版标题样式Page 20BDAC蕴藏量丰富，可循环再生稳定性较好或者变化有规律能流分布不均，能量密度低清洁无污染3、海洋能的特点单击此处编辑母版标题样式Page 21要点要点1：海洋与海洋能：海洋与海洋能海洋的认知海洋的认知目录目录1海洋能资源的分布海洋能资源
11、的分布2海洋能的特点海洋能的特点3海洋能利用现状海洋能利用现状4单击此处编辑母版标题样式Page 22全球海洋能利用现状从2005年至2013年全球海洋能发电新增装机容量数据看，2011年新增装机容量表现尤为突出，全球海洋能发电新增装机容量高达258兆瓦，主要是因为装机容量为254兆瓦的韩国始华潮汐能电站的建成投产。除此之外，其它地区的海洋能发电新增容量都较小。2013全球海洋能发电新增装机容量几乎为零。在此期间，由于韩国始华（254兆瓦）、法国朗斯（240兆瓦）两个大型的潮汐能发电站项目，韩国和法国成为世界上主要利用海洋能发电的国家。加拿大由于芬迪湾（18兆瓦）项目而紧随其后，位列第三。其它
12、海洋能发电项目主要分布在中国、英国、葡萄牙和西班牙等国家。4、海洋能利用现状单击此处编辑母版标题样式Page 23全球海洋能利用现状截至2013年年底，全球海洋能发电累计装机容量为539兆瓦，比较著名的电站有：位于韩国始华湖的潮汐能电站，装机容量为254兆瓦；位于法国朗斯河口的潮汐能电站，装机容量为240兆瓦；位于加拿大芬迪湾的潮汐能电站，装机容量为18兆瓦；位于中国浙江江厦的潮汐能电站，装机容量为4兆瓦；以及位于俄罗斯基斯洛湾的潮汐能电站，装机容量为0.4兆瓦。预计2015年至2020年全球潮汐能发电新增装机容量约为214兆瓦，其中大部分分布在欧洲，特别是对海洋能有政策支持的法国和英国。海洋
13、能发电要实现商业化发展，必须解决成本高、融资难、开发时间过长等问题。4、海洋能利用现状单击此处编辑母版标题样式Page 24全球海洋能利用现状2013年，波浪能发电LCOE（平准化电力成本）为0.28美元/千瓦时至1.04美元/千瓦时，平均成本为0.5美元/千瓦时；潮汐能发电LCOE为0.26美元/千瓦时至0.84美元/千瓦时，平均成本为0.44美元/千瓦时，降低成本是海洋能发电产业未来发展的重要任务。4、海洋能利用现状单击此处编辑母版标题样式Page 25中国海洋能利用现状国务院办公厅关于印发能源发展战略行动计划（20142020年）的通知：积极发展地热能、生物质能和海洋能。坚持统筹兼顾、因
14、地制宜、多元发展的方针，有序开展地热能、海洋能资源普查，制定生物质能和地热能开发利用规划，积极推动地热能、生物质和海洋能清洁高效利用，推广生物质能和地热供热，开展地热发电和海洋能发电示范工程。4、海洋能利用现状单击此处编辑母版标题样式Page 26要点2 2：波浪发电波浪的形成及类型波浪能的资源分布和优点波浪能发电装置波浪能发电项目单击此处编辑母版标题样式Page 27海浪的类型海浪的类型u风浪风浪，在风的直接吹拂作用下产生的水面波动。由风引起，在风的直接吹拂作用下产生的水面波动。由风引起的波浪在靠近其形成的区域才被称为风浪。的波浪在靠近其形成的区域才被称为风浪。u风浪传播开去，出现在距离很远
15、的海面。这种不在有风海风浪传播开去，出现在距离很远的海面。这种不在有风海域的波浪称为域的波浪称为涌浪涌浪。u外海的波浪传到海岸附近，因水深和地形会改变波动性质，外海的波浪传到海岸附近，因水深和地形会改变波动性质，出现折射、波面破碎和倒卷，这就是出现折射、波面破碎和倒卷，这就是近岸浪近岸浪。一、波浪能发电单击此处编辑母版标题样式Page 28u水面上的大小波浪交替，有规律地顺风滚动前进；水面上的大小波浪交替，有规律地顺风滚动前进；u水面下的波浪随风力不同做直径不同、转速不同的圆周或水面下的波浪随风力不同做直径不同、转速不同的圆周或椭圆运动。椭圆运动。海浪的运动海浪的运动单击此处编辑母版标题样式P
16、age 29波浪能资源的分布和特点u波浪的波浪的前进前进，产生，产生动能动能，波浪的，波浪的起伏起伏产生产生势能势能。u波浪的能量与波浪的波浪的能量与波浪的高度、波浪的运动周期高度、波浪的运动周期以及以及迎波面的迎波面的宽度宽度等多种因素有关。等多种因素有关。u因此，波浪能是各种海洋能源中能量因此，波浪能是各种海洋能源中能量最不稳定最不稳定的一种。的一种。单击此处编辑母版标题样式Page 30全球波浪能资源波浪能年平均功率密度的全球分布，如图所示：波浪能年平均功率密度的全球分布，如图所示：想想：想想：哪些地方的波浪能比较便于利用？哪些地方的波浪能比较便于利用？单击此处编辑母版标题样式Page
17、31我国波浪能资源u我国海岸线长，海域辽阔。我国海岸线长，海域辽阔。u90%以上分布在经济发达而常规能源缺乏的东南沿海，主以上分布在经济发达而常规能源缺乏的东南沿海，主要是要是浙江、福建和广东沿海，以及台湾省沿岸。浙江、福建和广东沿海，以及台湾省沿岸。u据波浪能能流密度和开发利用的自然环境条件，据波浪能能流密度和开发利用的自然环境条件，首选首选浙江、福建沿岸浙江、福建沿岸，应为，应为重点开发利用地区重点开发利用地区，其次其次广东东部、长江口和山东半岛南岸中段广东东部、长江口和山东半岛南岸中段。单击此处编辑母版标题样式Page 32波浪能的优点在海洋能中，波浪能除可循环再生以外，还有以下优点：在
18、海洋能中，波浪能除可循环再生以外，还有以下优点：1）以机械能形式存在，在各种海洋能中）以机械能形式存在，在各种海洋能中品位最高品位最高；2）在海洋能中）在海洋能中能流密度最大能流密度最大；3）在海洋中）在海洋中分布最广分布最广。4）可）可通过较小的装置实现通过较小的装置实现其利用；其利用；5）可提供）可提供可观的廉价能量可观的廉价能量。单击此处编辑母版标题样式Page 33波浪发电装置的基本构成u波浪发电，一般是通过波浪发电，一般是通过波浪能转换装置波浪能转换装置，先把波浪能转换，先把波浪能转换为为机械能机械能，再最终转换成，再最终转换成电能。电能。u波浪上下起伏或左右摇摆，能够直接或间接带动
19、水轮机或波浪上下起伏或左右摇摆，能够直接或间接带动水轮机或空气涡轮机转动空气涡轮机转动波浪能利用的关键是波浪能转换装置，通常经三级转换：波浪能利用的关键是波浪能转换装置，通常经三级转换：1）波浪能采集波浪能采集系统，捕获波浪的能量；系统，捕获波浪的能量；2）机械能转换机械能转换系统，把捕获的波浪能转换为某种特定形式系统，把捕获的波浪能转换为某种特定形式的机械能；的机械能；3）发电发电系统，与常规发电装置类似，用空气涡轮机或水轮系统，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。机等设备将机械能传递给发电机转换为电能。单击此处编辑母版标题样式Page 34波浪能的
20、转换方式波浪能的转换方式，大体上可分为四类：波浪能的转换方式，大体上可分为四类：机械传统式机械传统式 空气涡轮式空气涡轮式 液压式液压式 蓄能水库式蓄能水库式（1）机械传动式）机械传动式单击此处编辑母版标题样式Page 35（2）空气涡轮式）空气涡轮式这种装置结构简单，而且以空气为工质，没有液压油泄露这种装置结构简单，而且以空气为工质，没有液压油泄露的问题。的问题。单击此处编辑母版标题样式Page 36（3）液压式）液压式u通过某种泵液装置将波浪能转换为通过某种泵液装置将波浪能转换为液体的压能或位能液体的压能或位能，再，再由油压马达或水轮机驱动发电机。由油压马达或水轮机驱动发电机。u这类装置这
21、类装置结构复杂结构复杂，成本也较高成本也较高。u但由于液体的不可压缩性，当与波浪相互作用时，液压机但由于液体的不可压缩性，当与波浪相互作用时，液压机构能获得很高的压强，构能获得很高的压强，转换效率也明显高转换效率也明显高。单击此处编辑母版标题样式Page 37（4）蓄能水库式）蓄能水库式u也叫收缩斜坡聚焦波道式，也叫收缩斜坡聚焦波道式，其实就是借助上涨的海水制造水位差，然后实现水轮机发其实就是借助上涨的海水制造水位差，然后实现水轮机发电，电，类似潮汐发电类似潮汐发电。u这类装置这类装置结构相对简单结构相对简单，而且由于有水库储能，可实现较，而且由于有水库储能，可实现较稳定和便于调控的电能输出，
22、是迄今稳定和便于调控的电能输出，是迄今最成功最成功的方式之一。的方式之一。u但一般但一般效率不高效率不高，而且对，而且对地形地形条件条件依赖性强依赖性强，应用受到局，应用受到局限。限。单击此处编辑母版标题样式Page 38（1）点头鸭式（Duck）u鸭子的鸭子的“胸脯胸脯”对着海对着海浪传播的方向，随着海浪传播的方向，随着海浪的波动，像不倒翁一浪的波动，像不倒翁一样不停地摆动。样不停地摆动。u摇摆机构带动内部的凸摇摆机构带动内部的凸轮轮/铰链机构，改变工作铰链机构，改变工作液体的压力，从而带动液体的压力，从而带动工作泵，推动发电机发工作泵，推动发电机发电。电。可同时将波浪的动能和势能转换，理论
23、效率达到可同时将波浪的动能和势能转换，理论效率达到90%以上。以上。浮动主梁骨架上，可并排放置多个浮动主梁骨架上，可并排放置多个“鸭子鸭子”。单击此处编辑母版标题样式Page 39典型的波浪能发电装置（2）振荡水柱式（振荡水柱式（OWC）水注上升和下降时，气流方向是相反的，气轮机的旋转方向水注上升和下降时，气流方向是相反的，气轮机的旋转方向如果来回变化，发电也时正时负如果来回变化，发电也时正时负小知识小知识：Wells涡轮机涡轮机单击此处编辑母版标题样式Page 40（3）摆式（Pendulum）1983 年建造了一座推摆式波浪能电站。年建造了一座推摆式波浪能电站。通过浮板的摆动将波浪能转换为
24、液压产生电力。通过浮板的摆动将波浪能转换为液压产生电力。这是日本的波浪能电站中这是日本的波浪能电站中效率较高的一个。效率较高的一个。单击此处编辑母版标题样式Page 41（4）收缩坡道式）收缩坡道式u在电站入口处设置喇叭形聚波器和逐渐变窄的楔形导槽，在电站入口处设置喇叭形聚波器和逐渐变窄的楔形导槽，当波浪进入宽阔一端向里传播时，波高不断地被放大，直当波浪进入宽阔一端向里传播时，波高不断地被放大，直至波峰溢过边墙，转换成势能。水流从楔形流道上端流出，至波峰溢过边墙，转换成势能。水流从楔形流道上端流出，进入一个水库，然后经过水轮机返回大海。进入一个水库，然后经过水轮机返回大海。单击此处编辑母版标题
25、样式Page 42（5）其它海浪发电装置u其它多种新型海浪发电装置的原理和图片，参观相关文其它多种新型海浪发电装置的原理和图片，参观相关文献和资料献和资料单击此处编辑母版标题样式Page 43波浪能转换发电系统的主要构造波浪能转换发电系统的主要构造单击此处编辑母版标题样式Page 44代表性波浪能发电项目（1）英国）英国75kW 和和500kW 的的LIMPETu岸式海洋动力能源转换器，是一种振荡水柱型（岸式海洋动力能源转换器，是一种振荡水柱型（OWC）波浪能装置。波浪能装置。u 1991年在苏格兰爱雷岛上建成年在苏格兰爱雷岛上建成75kW项目。项目。u 2000年又在同一岛屿上建成一座年又在
26、同一岛屿上建成一座500 kW的项目，是目前的项目，是目前世界上最成功的海浪发电装置。世界上最成功的海浪发电装置。单击此处编辑母版标题样式Page 45（2）挪威350kW 的TAPCHANu1986 年，在挪威贝尔根附近一个小岛上，建造了一座装机年，在挪威贝尔根附近一个小岛上，建造了一座装机容量为容量为350kW 波浪能电站。波浪能电站。u特色：开口约特色：开口约60 m的喇叭形聚波器和长约的喇叭形聚波器和长约30m的楔形导槽。的楔形导槽。u电站从电站从1986年建成后，一直正常运行到年建成后，一直正常运行到1991年，年平均输出年，年平均输出功率约为功率约为75kW，是比较成功的一座波浪电
27、站。，是比较成功的一座波浪电站。单击此处编辑母版标题样式Page 46（3）英国）英国750kW 的海蛇的海蛇“海蛇海蛇”由英国海洋动力传递公司设计。漂浮式，由若干圆由英国海洋动力传递公司设计。漂浮式，由若干圆柱形钢壳结构单元铰接而成。柱形钢壳结构单元铰接而成。u第一个第一个“海蛇海蛇”波能装置波能装置2002年年3月完成。月完成。u承接建造了葡萄牙北部海岸承接建造了葡萄牙北部海岸“海蛇海蛇”波浪发电项目，波浪发电项目，每条每条“海蛇海蛇”的装机容量为的装机容量为750 kW。单击此处编辑母版标题样式Page 47（4）日本）日本“海明海明”号号u“海明海明”号波浪发电计划是由日本海洋科学技术
28、中心牵头，号波浪发电计划是由日本海洋科学技术中心牵头，美、英、挪威、瑞典、加拿大等国参加。美、英、挪威、瑞典、加拿大等国参加。u研究工作在一个由船舶改造的漂浮结构上进行，带有研究工作在一个由船舶改造的漂浮结构上进行，带有13个个振荡水柱气室，在船的内室里，安装了几台海浪发电装置。振荡水柱气室，在船的内室里，安装了几台海浪发电装置。u“海明海明”号的船身结构海底电缆和锚泊设计较成功，但发电号的船身结构海底电缆和锚泊设计较成功，但发电效率令人失望，系统总效率不超过效率令人失望，系统总效率不超过6.5%。u作为一个大型国际合作项目，作为一个大型国际合作项目，“海明海明”计划的贡献不仅在于计划的贡献不
29、仅在于获得了大量技术成果，还在世界范围内推动了波浪能研究。获得了大量技术成果，还在世界范围内推动了波浪能研究。单击此处编辑母版标题样式Page 48（5）日本）日本“巨鲸巨鲸”号号“巨鲸巨鲸”是日本海洋科学中心于是日本海洋科学中心于1990s初开始研建。初开始研建。u一个包括波浪发电、海上养殖和旅游业在内的综合利用计一个包括波浪发电、海上养殖和旅游业在内的综合利用计划。安装了划。安装了1台台10 kW、2台台50 kW和和2台台30 kW的发电机组，的发电机组，于于1998年完成制造，投放于三重县外海。年完成制造，投放于三重县外海。u 1998年年9月开始持续两年的实海况试验，装置的各部分工月
30、开始持续两年的实海况试验，装置的各部分工作正常，总发电效率最大可达作正常，总发电效率最大可达12%。单击此处编辑母版标题样式Page 49（6）欧共体2MW 的OSPREYuOSPREY意思是海洋涌浪动力可再生能源，实际上是波浪意思是海洋涌浪动力可再生能源，实际上是波浪能和风能两用的近岸装置。能和风能两用的近岸装置。u1995年英国制造了年英国制造了OSPREY-1，总容量，总容量2MW，其中沉箱，其中沉箱式波能发电装置式波能发电装置500 kW，风能，风能1500 kW，造价，造价$350万，万，下水时装置受到损坏。下水时装置受到损坏。u英国又开始研建英国又开始研建OSPREY 2000，装
31、机容量仍为，装机容量仍为2MW。单击此处编辑母版标题样式Page 50（7）中国大万山岛）中国大万山岛3kW 和和20kW 岸基岸基OWC1989 年，中科院广州能源研究所，在年，中科院广州能源研究所，在珠海珠海市市大万山岛大万山岛，建，建成成中国第一座中国第一座波浪能试验电站。波浪能试验电站。这座这座3 千瓦千瓦的岸式振荡水柱型波浪能电站，采用人造水道和的岸式振荡水柱型波浪能电站，采用人造水道和Wells涡轮机。涡轮机。在该电站原有基础上，在该电站原有基础上，1996 年完成年完成20 千瓦千瓦电站的建造。电站的建造。单击此处编辑母版标题样式Page 51（8）中国广东汕尾）中国广东汕尾10
32、0kW 岸基岸基OWCu2001 年建成的年建成的100 kW 岸式波力电站，位于广东省汕尾市岸式波力电站，位于广东省汕尾市遮浪镇，是一座与并网运行的岸式遮浪镇，是一座与并网运行的岸式OWC型波浪能电站。型波浪能电站。u这座电站的建设成功，使我国大型波能装置的设计、建造、这座电站的建设成功，使我国大型波能装置的设计、建造、保护等各方面均有较大程度的提高，使我国的波能转换研保护等各方面均有较大程度的提高，使我国的波能转换研究基本达到国际同时期的先进水平。究基本达到国际同时期的先进水平。单击此处编辑母版标题样式Page 52波浪发电的发展1799 年，年，世界上第一个世界上第一个关于波浪能发电的关
33、于波浪能发电的专利专利。20 世纪中叶以来，波浪能利用得到了越来越多的关注和重世纪中叶以来，波浪能利用得到了越来越多的关注和重视。波浪能发电的设想在世界各地不断涌现。视。波浪能发电的设想在世界各地不断涌现。1964 年，年，世界上第一个海浪发电装置世界上第一个海浪发电装置航标灯。航标灯。1970s末末，日本、美、英日本、美、英等国合作研制了等国合作研制了“海明海明”号号发电船发电船，还有远离海岸的电力传输装置，并进行了海上试验。还有远离海岸的电力传输装置，并进行了海上试验。单击此处编辑母版标题样式Page 53中国中国也是波浪能研发的主要国家之一，在世界上有一定影响。也是波浪能研发的主要国家之
34、一，在世界上有一定影响。1989年，年，中国第一座波浪电站中国第一座波浪电站建成并试发电成功。建成并试发电成功。1996年改年改建为建为20千瓦。千瓦。1999年，年，100千瓦摆式波浪能电站千瓦摆式波浪能电站试运行成功。试运行成功。2000年，年，100千瓦千瓦岸式振荡水柱式电站建成发电。岸式振荡水柱式电站建成发电。目前至少已累计生产目前至少已累计生产600多台在中国沿海使用，并出口到日本多台在中国沿海使用，并出口到日本等国家。等国家。波浪发电的发展单击此处编辑母版标题样式Page 54u海流海流，主要指海底水道和海峡中较为稳定的流动，主要指海底水道和海峡中较为稳定的流动(洋流洋流)，以及由
35、潮汐导致的有规律的海水流动以及由潮汐导致的有规律的海水流动(潮流潮流)。u海流能海流能是流动海水的是流动海水的动能动能，与，与流速的平方和流量成正比流速的平方和流量成正比。u相对波浪而言，海流能的变化平稳且有规律。相对波浪而言，海流能的变化平稳且有规律。洋流方向基本不变洋流方向基本不变，流速也比较稳定；，流速也比较稳定；潮流潮流会会周期性地改变大小和方向。周期性地改变大小和方向。二、海流和海流能二、海流和海流能单击此处编辑母版标题样式Page 55u一般说来，最大流速在一般说来，最大流速在2m/s 以上以上的水道，海流能均有的水道，海流能均有实实际开发价值际开发价值。u潮流的流速一般潮流的流速
36、一般25.5km/h，在狭窄海峡或海湾里，流，在狭窄海峡或海湾里，流速会很大。例如速会很大。例如杭州湾海潮杭州湾海潮。u洋流的动能非常大，如洋流的动能非常大，如佛罗里达洋流佛罗里达洋流和和墨西哥洋流墨西哥洋流。海流的能量海流的能量单击此处编辑母版标题样式Page 56u海流能资源在全国沿岸的分布，在海流能资源在全国沿岸的分布，在辽宁、山东、浙江、福辽宁、山东、浙江、福建和台湾建和台湾沿海的海流能较为丰富。沿海的海流能较为丰富。u根据沿海能源密度、理论蕴藏量和开发利用的环境条件等根据沿海能源密度、理论蕴藏量和开发利用的环境条件等因素，因素，浙江舟山浙江舟山和和渤海海峡渤海海峡等海域条件良好。等海
37、域条件良好。海流能的资源分布海流能的资源分布单击此处编辑母版标题样式Page 57海流发电的发展状况u进行海流能技术研发的国家，有中、美、英、加、日、意进行海流能技术研发的国家，有中、美、英、加、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。验，相对而言走在前列。u加拿大加拿大在在 1980 年就提出用类似年就提出用类似垂直轴垂直轴风力机的风力机的水轮机水轮机来来获取潮流能，还进行了获取潮流能，还进行了5 kW的海流透平试验。的海流透平试验。u随后随后英国英国和和意大利意大利设想的设想的潮流发电机潮流发电机都采用
38、类似的方案。都采用类似的方案。u1985 年年美国美国试验了试验了2 kW小型的海流涡轮机发电装置。小型的海流涡轮机发电装置。u日本日本1988 年安装在海底的年安装在海底的215kW海流机组，是比较成功的海流机组，是比较成功的海流发电项目。海流发电项目。单击此处编辑母版标题样式Page 58中国是世界上潮流发电研究最早的国家。中国是世界上潮流发电研究最早的国家。u1978年，有农民企业家造了一个试验装置，得到了年，有农民企业家造了一个试验装置，得到了6.3kW的电力输出。的电力输出。u哈工大经过哈工大经过多次样机试验多次样机试验，2000 年年建成建成70kW 实验电站。实验电站。单击此处编
39、辑母版标题样式Page 59海流发电有许多优点海流发电有许多优点u不必像潮汐发电那样，修筑大坝，还要担心泥沙淤积；不必像潮汐发电那样，修筑大坝，还要担心泥沙淤积；u也不像海浪发电那样，电力输出不稳。也不像海浪发电那样，电力输出不稳。u目前海流发电虽然还处在小型试验阶段，它的发展还不及目前海流发电虽然还处在小型试验阶段，它的发展还不及潮汐发电和海浪发电，但人们相信，海流发电将以稳定可潮汐发电和海浪发电，但人们相信，海流发电将以稳定可靠、装置简单的优点，在海洋能的开发利用中独树一帜。靠、装置简单的优点，在海洋能的开发利用中独树一帜。单击此处编辑母版标题样式Page 60海流发电的原理（1）轮叶式海
40、流发电）轮叶式海流发电原理原理和风力发电类似和风力发电类似，利用海流推动轮叶，带动发电机。，利用海流推动轮叶，带动发电机。轮叶的转轴有与海流轮叶的转轴有与海流平行平行的，也有与海流的，也有与海流垂直垂直的，如图所示。的，如图所示。单击此处编辑母版标题样式Page 61（2）降落伞式海流发电）降落伞式海流发电u多个多个“降落伞降落伞”串联在环形的铰链绳上。串联在环形的铰链绳上。u当海流的力量会迫使当海流的力量会迫使“降落伞降落伞”张开或收拢。张开或收拢。u铰链绳在撑开的铰链绳在撑开的“降落伞降落伞”带动下转动，带动安装在船上带动下转动，带动安装在船上的铰盘转动，从而驱动发电机发电。的铰盘转动，从
41、而驱动发电机发电。单击此处编辑母版标题样式Page 62（3）磁流式海流发电）磁流式海流发电u带电粒子高速地垂直流过强磁场时，可以直接产生电流。带电粒子高速地垂直流过强磁场时，可以直接产生电流。u磁流式发电装置没有机械传动部件，不用发电机组，海流磁流式发电装置没有机械传动部件，不用发电机组，海流能的利用效率很高。能的利用效率很高。u目前这种海流发电方式还处在原理性研究阶段。目前这种海流发电方式还处在原理性研究阶段。单击此处编辑母版标题样式Page 63海水的温差海水的温差u太阳辐射的情况不同，太阳辐射的情况不同，海水的温度是有差异的。海水的温度是有差异的。水平分布水平分布，一般，一般随着纬度增
42、加而降低随着纬度增加而降低。垂直分布垂直分布，都是，都是随着深度增加而降低随着深度增加而降低。u海水温度大体保持稳定，温度变动范围一般在海水温度大体保持稳定，温度变动范围一般在-23。三、海水的温差和温差能三、海水的温差和温差能海水温差能海水温差能u由海洋由海洋表层海水和深层海水表层海水和深层海水之间之间水温差水温差形成的温差热能，形成的温差热能，是海洋能的一种重要形式。是海洋能的一种重要形式。单击此处编辑母版标题样式Page 64全球的海洋温差能分布全球的海洋温差能分布u据有关研究资料，位于据有关研究资料，位于北纬北纬45至至南纬南纬40的约的约100 个个国国家和地区都可以进行海洋温差发电
43、。家和地区都可以进行海洋温差发电。中国的海水温差能分布中国的海水温差能分布u我国南海的表层海水温度全年平均在我国南海的表层海水温度全年平均在2528，其中有，其中有300 多万多万km2海区，上下温度差为海区，上下温度差为20左右，是海水温差左右，是海水温差发电的好地方。发电的好地方。海水的温差和温差能海水的温差和温差能单击此处编辑母版标题样式Page 65温差发电的原理u海洋温差能发电海洋温差能发电，就是利用海洋，就是利用海洋表层暖水表层暖水与与底层冷水底层冷水之间之间的温度差来发电。的温度差来发电。u通常所说的海洋温差发电，大多是指基于通常所说的海洋温差发电，大多是指基于海洋热能转换海洋热
44、能转换（OTEC）的热动力发电技术，）的热动力发电技术，u工作方式分为工作方式分为开式循环、闭式循环、混合式循环开式循环、闭式循环、混合式循环三种。三种。u最近，也有研究者提出最近，也有研究者提出根据根据温差效应温差效应利用海水温差利用海水温差直接发电直接发电的设想。的设想。单击此处编辑母版标题样式Page 66开式循环系统工作原理工作原理u先用真空泵将先用真空泵将循环系统内抽成真空循环系统内抽成真空，再用温水泵把温海水，再用温水泵把温海水抽入蒸发器。抽入蒸发器。u系统内有一定的真空度，系统内有一定的真空度，温海水在蒸发器内沸腾蒸发温海水在蒸发器内沸腾蒸发，变，变为蒸汽，推动蒸汽轮机运转，带动
45、发电机发电。为蒸汽，推动蒸汽轮机运转，带动发电机发电。u蒸汽通过汽轮机后蒸汽通过汽轮机后，被被冷水泵抽上来的冷水泵抽上来的深海冷水冷却深海冷水冷却，凝凝结成淡化水后排出结成淡化水后排出。u冷海水冷海水冷却了水蒸气后又冷却了水蒸气后又回到海里回到海里。u作为工作物质的海水，与外界相通，因此称为作为工作物质的海水，与外界相通，因此称为开式循环开式循环。单击此处编辑母版标题样式Page 67开式循环系统开式循环的优点开式循环的优点u在在发电发电的同时，还可以获得很多有用的的同时，还可以获得很多有用的副产品副产品。u温海水在蒸发器内蒸发后所留下的温海水在蒸发器内蒸发后所留下的浓缩水浓缩水，可用来提炼，
46、可用来提炼化工产品化工产品；u可以得到大量可以得到大量淡水淡水。单击此处编辑母版标题样式Page 68开式循环的不足开式循环的不足 低温低压下海水的低温低压下海水的蒸气压很低蒸气压很低，为使汽轮发电机能在低压，为使汽轮发电机能在低压下运转，下运转，机组机组必须造得十分必须造得十分庞大庞大。开式循环的开式循环的热效率很低热效率很低，为减少损耗，不得不把各种，为减少损耗，不得不把各种装置装置和管道和管道设计得设计得很大很大。需要耗用需要耗用巨量巨量的的温海水和冷海水温海水和冷海水，耗能严重，发电量的，耗能严重，发电量的1/41/3 消耗于系统本身消耗于系统本身。在在海洋深处海洋深处提取大量的冷海水
47、，存在许多提取大量的冷海水，存在许多技术困难技术困难。开式循环系统单击此处编辑母版标题样式Page 69闭式循环系统u闭式循环闭式循环系统系统用低沸点液体用低沸点液体（如液态氨）（如液态氨）作为工作介质作为工作介质，所产生的蒸气作为工作流体。所产生的蒸气作为工作流体。u氨水的沸点氨水的沸点33，明显低于水，更容易沸腾。，明显低于水，更容易沸腾。单击此处编辑母版标题样式Page 70闭式循环系统的特点闭式循环系统的特点缺点缺点：蒸发器和冷凝器要求高，：蒸发器和冷凝器要求高，耗资昂贵耗资昂贵。优点优点：蒸汽压力提高数倍，：蒸汽压力提高数倍，发电装置体积变小发电装置体积变小，而，而发电量可发电量可达
48、到工业规模达到工业规模。闭式循环系统一提出，就得到广泛的赞同和重视，成为目前闭式循环系统一提出，就得到广泛的赞同和重视，成为目前海水温差发电的主要形式海水温差发电的主要形式。闭式循环系统单击此处编辑母版标题样式Page 71u混合循环系统混合循环系统也是以低沸点的物质为工质。用温海水闪蒸也是以低沸点的物质为工质。用温海水闪蒸出来的低压蒸汽来加热低沸点工质。既能产生新鲜淡水，出来的低压蒸汽来加热低沸点工质。既能产生新鲜淡水，又可减少蒸发器体积，节省材料，便于维护。又可减少蒸发器体积，节省材料，便于维护。混合循环系统单击此处编辑母版标题样式Page 72u据据塞贝克效应塞贝克效应，若将两个不同的导
49、体，若将两个不同的导体/半导体电极分别置半导体电极分别置于海洋于海洋表层温海水表层温海水和和深层冷海水深层冷海水中，电极间即可产生电压。中，电极间即可产生电压。u这种温差发电方法，在具体实现上仍有很多困难，还停留这种温差发电方法，在具体实现上仍有很多困难，还停留在设想阶段。在设想阶段。直接温差发电直接温差发电单击此处编辑母版标题样式Page 73温差发电的发展1881 年年，法国法国人最早提出利用海水温差发电的设想；人最早提出利用海水温差发电的设想；1948 年年，法国法国在非洲象牙海岸建造了一座在非洲象牙海岸建造了一座7MW 的的开式循环开式循环海水温差发电站。海水温差发电站。1964 年年
50、，美国美国人提出了人提出了闭式循环方案闭式循环方案。1980 年年，美国美国在夏威夷建造了一座在夏威夷建造了一座1MW 的的实验装置。实验装置。单击此处编辑母版标题样式Page 74日本科学家日本科学家从从1973 年年开始进行海洋温差发电的研究。开始进行海洋温差发电的研究。日本日本1981年年完成完成100kW 闭式闭式循环温差电站，循环温差电站，1993年年建成建成210kW 开式开式循环装置，净出力为循环装置，净出力为4050kW。1995 年年前后前后印度印度建成建成6 座座5 万千瓦万千瓦的的陆基陆基海水温差能电站。海水温差能电站。1980s年代年代台湾电力公司台湾电力公司和和中科院
