海洋能源的利用与开发..docVIP

可再生能源利用 上海电力 2009 年第 1 期 海洋能源的利用与开发 Sonal Patel 摘 要: 海洋蕴藏着巨大的能量, 海洋能源不仅清洁环保, 而且是一种取之不竭的可再生清洁能源。文章介绍了多种海洋再生能源的前沿技术及其应用情况, 并分析了海洋能发展的现状以及对环境影响的主要因素。关键词: 海洋再生能源; 波浪能; 潮汐能; 潮流能; 海水温差能; 海水盐差能 中图分类号: P743 文献标识码: B  随着人们日益关注环境、经济以及依赖化石能源引发的成本问题, 开发利用可再生能源已逐渐成为当前行业的发展趋势。在取得推广应用风能发电和太阳能发电圆满成功后, 如何从覆盖地球面积 70% 以上的海洋中获取再生能源, 成了能源行业关注的焦点。目前, 世界各大新能源开发商正在就此进行着积极的探索, 并已经取得了初步的成果。 海洋再生能源发展概况 海洋中的可再生自然能源主要包括波浪能、潮汐能、潮流能( 海流能) 、海水温差能和海水盐差能。据测算, 海洋能的蕴藏总量高达 4 000 TW, 开发潜力巨大。 海洋能源不仅清洁环保、可再生, 更重要的是海洋能中的波浪能、潮汐能和潮流能还具有风能和太阳能无法比拟的优势, 即可预测性。由月球引力变化造成的潮汐可以提前好几年进行预报;而洋流图则可以通过卫星进行绘制。可预测性有助于防范大规模的停电事故的发生。此外, 无论是海上涡轮机或是浸没式零排放涡轮机, 因其处于人们看不到的地方而不具有视觉污染。 事实上, 试图利用海洋能发电的想法早在 100 年前便有之, 因当时技术和资金等问题, 其开发进程十分缓慢。例如: 在 1912 年 , 德国在北海海岸建造了世界上第一座潮汐电站 布苏姆潮汐电站。 以加拿大的芬迪湾建造潮汐电站为例, 其建设规划可追溯到 1925 年。当时缅因州同意投资 1 亿美元在该州帕萨马科迪湾( Passam aquo ddy Bay) 建立潮汐电站; 1935 年罗斯福总统也对该项目表示支持并拨款1 000万美元, 但是该项目最终未能实现。同时期的英国布里斯托尔海峡潮汐电 32  站计划, 因不具有经济、可行性而被否决。直到 1984 年 4 月, 总装机容量为 19. 9 MW, 采用新型全贯流式水轮发电机组的加拿大安纳波利斯潮汐电站正式投入运营, 才标志着芬迪湾潮汐电站项目的最终实现。 加拿大安纳波利斯潮汐电站是目前北美唯一运营的商业用潮汐电站, 也是世界上著名的 3 座商业运营的潮汐电站之一。装有 1 台 20 MW 单向水轮机组, 转轮直径为 7. 6 m , 发电机转子设在水轮机叶片外缘, 采用新型密封技术, 冷却快, 效率高。 1966 年 8 月投产的法国朗斯河口潮汐电站,采用 24 台可逆贯流灯泡式水轮发电机, 双向泄水和双向抽水 6 种工况运行。总装机容量为 240 MW, 转轮直径为 5. 35 m, 单机容量为 10 M W, 年 发电量为 5. 44 亿 kW h。而前苏联于 1968 年在基斯洛亚海湾建成总装机容量为 800 kW 的潮汐电站, 装有 2 台 400 kW 单向贯流式机组, 采用浮动沉箱施工法, 节省了大量工程费用。上述 3 座潮汐电站均采用拦河坝技术。 进入 21 世纪, 世界各国对海洋能源的开发速度明显加快。2006 年, 美国电力研究院( EPRI) 在北美范围内开展了调查研究, 并为开发商业规模的海洋能电站提供了候选地点, 其中包括 Pas samaquoddy Bay 的鹿岛和加拿大诺瓦 斯科舍省的米纳斯湾( Minas Basin) 。该项研究成果直接推动了新不利瑞克省和诺瓦 斯科舍省进行新电站的选址进程, 已有 3 家公司明确表示, 将在芬迪湾测试他们的技术成果。诺瓦 斯科舍省电力公司则宣布, 若 Open H y dro 公司在 Minas 海峡的潮汐能发电试验项目获得成功, 打算沿 M inas 海峡开发大规模的潮汐发电站。 尽管目前海洋能的开发与利用还存在诸多技 2009 年第 1 期 上海电力 可再生能源利用  术难题且对环境的影响尚不确定, 但是研究和开发海洋能源已成为新能源发展的大趋势。各大新能源开发机构正在大力开发如何从广袤的海洋中获取电能为人类造福。 海洋能前沿技术 2. 1 波浪能 地球表面的热差异形成了风, 当风掠过海面便产生了波浪。波浪能具有能量密度高、分布面广等特点, 是一种取之不竭的可再生清洁能源。其发电过程是通过波浪能装置, 将波浪能首先转换为液压能, 然后再转换成电能。这一技术兴起于 20 世纪 80 年代初。 根据国际能源署的预测, 估计全世界可开发利用的波浪能达 2. 5 T