用电节能技术大作业--海洋能发电技术的相关介绍及应用.doc

海洋能发电技术的 发展现状与前景 海洋能 发电技术的发展现状与前景 摘要: 海洋能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。海洋能多种多样, 主要包括波浪能、潮流能、潮汐能和温差能等。利用海洋能发电能够改善能源结构和环境, 有利于海洋资源开发, 受到许多国家的重视。文中对各种海洋能发电系统的主要技术原理、特点和技术现状作了综述和评价, 最后指出海洋能利用的意义和前景。 关键词: 波浪能; 潮流能; 潮汐能; 温差能; 海洋能发电系统; 环境保护 引言：海洋能是指依附在海水中的能源。海洋通过各种物理过程或化学过程接收、存储和散发能量, 这些能量以波浪、海流、潮汐、温差等形式存在于海洋之中。海洋面积占地球总面积的 71% , 到达地球的各种来自宇宙的能量, 大部分落在海洋上空和海水中,部分转化为各种形式的海洋能。海洋能的大部分来自于太阳的辐射和月球的引力。例如: 太阳辐射到地球表面的太阳能大部分被海水吸收, 使海洋表层水温升高, 形成深部海水与表层海水之间的温差, 因布导致地球上空气流运动, 进而在海面产生波浪运动, 形成波浪能; 由地球之外其他星球( 主要由月球)的引力导致的海面升高形成位能, 称为潮汐能; 由上述引力导致的海水流动( 其特征是在一日内发生的、有规则的双向流动) 的动能称为潮流能; 非潮流的海流( 其特征是一日内不发生双向的流动) 的成因有受风驱动或海水自身密度差驱动等, 归根结蒂是由太阳能造成的, 其动能称为海流能。海洋能是清洁的可再生能源, 开发和利用海洋能对缓解能源危机和环境污染问题具有重要的意义, 许多国家特别是海洋能资源丰富的国家, 大力鼓励海洋能发电技术的发展。由于海洋能发电系统的运行环境恶劣, 与其他 可再生能源发 电系统, 如风电、光伏发电相比, 发展相对滞后, 但是随着相关技术的发展, 以及各国科技工作者的努力, 近年来, 海洋能发电技术取得了长足的进步, 陆续有试验电站进入商业化运行。可以预见, 不远的将来, 随着海洋能发电技术日益成熟, 将会有越来越多的海洋能发电系统接入电网运行。由于海洋蕴涵量巨大, 海洋能必将成为能源供给的重要组成部分。本文对各种海洋能发电系统的主要技术原理、特点和技术发展现状作了综述和评价, 最后指出海洋能利用的意义和前景。  1 波浪能发电系统 目前研究的波能利用技术大都源于以下几种基 本原理: 利用物体在波浪作用下的升沉和摇摆运动 将波浪能转换为机械能、利用波浪的爬升将波浪能 转换成水的势能等。绝大多数波浪能转换系统由三 级能量转换机构组成。其中, 一级能量转换机构( 波 能俘获装置) 将波浪能转换成某个载体的机械能; 二 级能量转换机构将一级能量转换所得到的能量转换 成旋转机械( 如水力透平、空气透平、液压电动机、齿 轮增速机构等) 的机械能; 三级能量转换通过发电机 将旋转机械的机械能转换成电能。有些采用某种特 殊发电机的波浪能转换系统, 可以实现波能俘获装 置对发电机的直接驱动, 这些系统没有二级能源转 换环节。 根据一级能源转换系统的转换原理, 可以将目 前世界上的波 能利用 技术 大致 划分为: 振 荡水 柱 ( oscillat ion wat er column, OWC) 技术、摆式技术、 筏式技术、收缩波道技术、点吸收( 振荡浮子) 技术、 鸭式技术、波流转子技术、虎鲸技术、波整流技术、波 浪旋流技术等。本文着重对前几种波浪能发电技术 进行介绍。 1. 1 OWC 技术 OW C 波 能装 置 利 用 空 气 作 为 转 换 的介 质。 图 1 所示为 OWC 波能转换系统的示意图。该系统 的一级能量转换机构为气室, 其下部开口在水下, 与 海水连通, 上部也开口( 喷嘴) , 与大气连通; 在波浪 力的作用下, 气室下部的水柱在气室内作上下振荡, 压缩气室的空气往复通过喷嘴, 将波浪能转换成空 气的压能和动能。该系统的二级能量转换机构为空 气透平, 安装在气室的喷嘴上, 空气的压能和动能可 驱动空气透平转动, 再通过转轴驱 动发电机发电。 OW C 波能装置的优点是转动机构 不与海水接触, 防腐性能好, 安全可靠, 维护方便; 其缺点是二级能 量转换效率较低。 图 1 OWC 波能装置示意图 Fig. 1 Configuration of the OWC 近年 来 建 成 的 OWC 波 能 装 置 有: 英 国 的 LIMP ET ( land inst al led marine powered energy t ransfor