14海【海洋开发与环境保护】洋能源与矿产开发2011学案.ppt

第三章 海洋资源开发技术; 海洋能源 广义：海洋本身含的能源、海底石油天然气、海水中氢、铀等、海洋生物能源等。 一般：海洋本身所蕴含的能量(衡量海水各种运动形态的大小尺度)；它是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式，以动能、势能、热能、物理化学能的形态，通过海水自身所呈现的自然资源。就是海洋水文要素具有的做功能力。 区分：海底资源（如：海底储存的煤、石油、天然气、热液矿产等）；海水化学能源资源（例如：溶解于海水中的铀、锂、重水等）。 ; 海洋能特点 1.可再生性：有太阳辐射和天体存在潮汐、海流和波浪等运动就永无休止；海水和江河水存在盐度差异，盐差能会永远地形成；表层与底层海水存在温度差，能流就可以存在。 2.能流分布不均密度低：尽管在海洋总水体中蕴藏的海洋能丰富，但单位体积、???位面积、单位长度拥有的能量较小。 3.能量多变、不稳定：海水温差能、盐差能及海流能变化缓慢；潮汐能和海流能变化有规律；而波浪能有明显的随机性。 4.海洋能对环境无污染，属于干净能源。 ;第一问题 潮汐能发电;;;;一、潮汐能;二、潮汐能发电的基本原理及形式 ; 2.单库双向型潮汐电站（朗斯潮汐电站）： 第一种方法：设两条引水管道、两个闸门、采用单向旋转水轮机发电；涨潮落潮都使水轮机向同一方向旋转。第二种方法是采用双向水轮机。 优点：发电时间(16－20h，增30%－40%)和发电量(增加15%--30%)比单向所增加； 缺点：投资增加；发电间断。 ; 3.双-库单向型： 一个高水库（有进水闸）和一个低水库（有泄水闸），低库水位始终低于高库，水轮发电机单向运行。 涨潮时开进水闸，电站工作，高水库水位随潮位上升，低水库水位因发过电的水进入而上升。 高潮平潮时，关闭进水闸，高库水位因继续发电下降，低库水位相应上升。此时外海已落潮。 落潮时（高低水库水位也即将相等了）开启低库上的泄水闸，形成落差，电站仍然工作；最低潮位时排空，关闭泄水闸 。高水库水位发电下降到与已经涨潮的潮位有一定落差时，打开高库进水闸。 优点：提高了潮汐能的利用率。 缺点：建造两个水库，投资较大。 ;;第二问题 波浪能发电 ; 波浪能发电装置原理分为： 利用波浪上下运动直接转换成机械转动； 利用波浪运动产生气水流去驱动涡轮机转动； 利用波浪的摆动或转动产生气流或水流驱动涡轮机发电； 把低压大波浪变为小体积高压水，引入蓄水池产生高位水头带动涡轮机发电。 1.蓄水型波能发电 在距岸不远的海底铺设平板，使海浪聚集以提高波高，迫使波浪涌进岸边高处的蓄水池，再从蓄水地引出水流冲击水轮机转动，设想而已。; 2.液动式波浪能发电装置 把波浪能转换为液压能，通过液压电机发电。 缺点：材料要求高、海水腐蚀等。 例子：英国爱丁堡大学索尔特发明的“点头鸭”式波力发电装置。多个鸭体既连成一串装在一根刚性轴的脊椎骨上，每个鸭体单独随波转动。 当波峰从右边冲来，鸭体失去平衡而摇摆，由于鸭体的非均匀半径和波流（表层大的）特性，表层水给鸭体冲击力大，深层水给予鸭体的冲击力小，鸭体抬头，波峰过后，冲击力减弱鸭体低头。波浪不断起伏，鸭体点头不止，驱动发电机发电，鸭体吸收波浪能的效率可以达到80%--90%。;1.鸭体 2.中间圆筒 3.圆筒向外突出部分 4.鸭体向外突出部分; 3.气动式波浪能发电装置 利用波浪的起伏力量，把波浪能转换为气流能推动空气涡轮机，带动发电机发电。 1978年日本建成海浪发电船“海明”号，是一个长80m、宽12m、深为5.3m的浮动设备，像很大没有盖的箱子（称空气室），倒扣在海面上。 每两个小空气室上装设有一台空气涡轮机。整个“海明”号就是由22个无底箱子组成。 工作过程：波浪的起伏使室内空气受到挤压或膨胀，产生压缩空气流通过喷嘴，由于喷嘴剖面远小于空气室的剖面，气流速度从1.0m／s提高到100m／s。高速气流冲击空气涡轮机带动发电机而发电。;;; 1985年，日本又在“海明”发电船实验海域附近的岸边建造了一座40KW的固定波浪发电站。该站在‘有效波高’0.8m时开始发电，‘有效波高’4m时的输出功率达到44kW。 波力发电装置在发电过程中要吸收一部分波浪能