趙振凱海洋能源幻燈片

1海洋能

新能源

趙振凱二○一四年十二月三日2主要內(nèi)容海洋能源概述海洋能源的主要能量形式海洋能源的利用現(xiàn)狀與前景展望3

一、概述4

由于太陽的普照，平均每年每km2大洋表面水層含有的能量相當于3800桶石油燃燒發(fā)出的熱量，可以稱之為“藍色的油田”。5優(yōu)缺點優(yōu)點：取之不竭的可再生資源，潮汐能源有規(guī)律可循，開發(fā)規(guī)模大小均可。缺點：獲取能量的最佳手段尚無共識，大型項目可能會破壞自然水流、潮汐和生態(tài)系統(tǒng)。6總量據(jù)統(tǒng)計，全世界海洋能的理論可再生量超過760億千瓦。海水溫差能約400億千瓦。鹽度差能約300億千瓦。潮汐能大于30億千瓦。波浪能約30億千瓦。7

二、海洋能的主要能量形式81、潮汐能潮汐現(xiàn)象是指海水在天體（主要是月球和太陽）引潮力作用下所產(chǎn)生的周期性運動，習慣上把海面垂直方向漲落稱為潮汐，而海水在水平方向的流動稱為潮流。因為太陽、月亮與地球之間的萬有引力與地球自轉(zhuǎn)的運動使得海洋水位形成高低變化,這種高低變化,稱之為潮汐。據(jù)專家們估計，全球海洋中所蘊藏的潮汐能約有30億kw，若能把它充分利用起來，其每年的發(fā)電量可達33480萬億kwh。9潮汐能利用的主要方式是發(fā)電，潮汐發(fā)電與水力發(fā)電的原理相似。和水力發(fā)電相比，潮汐能的能量密度很低，相當于微水頭發(fā)電的水平。世界上潮差較大值約為13－15m，我國最大值（杭州灣澉浦）為8.9m。通常平均潮差在3m以上就有實際應(yīng)用價值。1011世界主要潮汐電站12法國朗斯潮汐電站

13浙江溫嶺江廈潮汐電站14加拿大安納波利斯潮汐電站（1）蓄水池水位控制閘（2）地下電廠動力控制室152、波浪能波（涌）浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能，是一種在風的作用下產(chǎn)生的，并以位能和動能的形式由短周期波儲存的機械能。波浪能是海洋能源中能量最不穩(wěn)定的一種能源。16波浪發(fā)電是波浪能利用的主要方式，此外，波浪能還可以用于抽水、供熱、海水淡化以及制氫等。波浪能利用裝置大都源于幾種基本原理：利用物體在波浪作用下的振蕩和搖擺運動利用波浪壓力的變化利用波浪的沿岸爬升將波浪能轉(zhuǎn)換成水的勢能1718波浪能發(fā)電裝置193、海水溫差能海水溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間水溫差的熱能，是海洋能的一種重要形式。低緯度的海面水溫較高，與深層冷水存在溫度差，而儲存著溫差熱能，其能量與溫差的大小和水量成正比。溫差能利用的最大困難是溫差太小，能量密度低，其效率僅有3%左右，而且換熱面積大，建設(shè)費用高，目前各國仍在積極探索中。20溫差能的主要利用方式為發(fā)電，法國物理學家阿松瓦爾首次提出利用海水溫差發(fā)電設(shè)想；1926年，阿松瓦爾的學生克勞德試驗成功海水溫差發(fā)電。1930年，克勞德在古巴海濱建造了世界上第一座海水溫差發(fā)電站，獲得了10kW的功率。2122海洋溫差能綜合開發(fā)利用將溫差發(fā)電、海水淡化、海洋種植或水產(chǎn)養(yǎng)殖等多項工作結(jié)合起來同時進行。實現(xiàn)海洋能源綜合利用，是國際上海洋能開發(fā)利用的一個重要發(fā)展趨勢。綜合利用途徑：海水淡化和冷水空調(diào)燃料生產(chǎn)發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)和熱帶農(nóng)業(yè)234、鹽差能鹽差能是指海水（35‰鹽度）和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學電位差能，是以化學能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。主要存在與河海交接處。淡水豐富地區(qū)的鹽湖和地下鹽礦也可以利用鹽差能。鹽差能是海洋能中能量密度最大的一種可再生能源。海水和淡水之間的化學電位差有相當于240m水頭差的能量密度。24255、海流能海流能是指海水流動的動能，主要是指由于溫差導(dǎo)致的海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動（著名的寒流和暖流）以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動所產(chǎn)生的能量，是另一種以動能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。海流能的利用方式主要是發(fā)電，其原理和風力發(fā)電相似。26中國沿海海流能的年平均功率理論值約為1.4X107kw，屬于世界上功率密度最大的地區(qū)之一；遼寧、山東、浙江、福建和臺灣沿海的海流能較為豐富，不少水道的能量密度為15～30kw/m2，具有良好的開發(fā)值。浙江舟山群島的金塘、龜山和西候門水道，平均功率密度在20kw/m2以上，開發(fā)環(huán)境和條件很好。2728三、海洋能的利用現(xiàn)狀與前景展望29全球海洋能資源資源種類發(fā)電量/(TWh/a)能量/(EJ/a)潮汐能22,00079波浪能18,00065海洋熱能2,000,0007,200鹽差能23,00083總計2,063,0007,40030海洋環(huán)境比陸地環(huán)境更為特殊，保障海洋發(fā)電設(shè)施正常發(fā)電是海洋能發(fā)展一直面臨的困難。無論在沿岸近海、還是在外海深海，開發(fā)海洋能資源都存在能量密度低，受海水腐蝕，海生物附著，大風、巨浪、強流等環(huán)境動力作用影響等問題；海洋能能量轉(zhuǎn)換裝置設(shè)備龐大、材料要求強度高、防腐蝕性能好，設(shè)計施工技術(shù)復(fù)雜，投資大造價高。31

七大新型海洋能發(fā)電設(shè)計

世界上第一個商業(yè)海浪發(fā)電廠——“海蛇”位于葡萄牙北部海岸，2008年剛剛投入運轉(zhuǎn)?！昂Ｉ摺钡陌l(fā)電機是一個150m長的鋼鉸接結(jié)構(gòu)，通過彎曲移動帶動水輪發(fā)電機發(fā)電，可產(chǎn)生750kw電量。

32一種利用海浪發(fā)電的新奇設(shè)計，按比例縮小的“巨蟒”?！熬掾钡南鹉z材料身體柔軟可彎曲，內(nèi)部裝滿海水。海浪在“巨蟒”內(nèi)部產(chǎn)生壓力波，壓力波不斷向前行進最終帶動尾部的發(fā)電機。33這種漂浮物是位于澳大利亞西部弗里曼特爾附近一家實驗性海浪發(fā)電廠的組成部分。每個漂浮物可在海浪的作用下上下移動，進而帶動活塞驅(qū)動海水穿過鋪設(shè)于