毕业论文（设计）海洋能发电原理及系统概述

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1、海洋能发电系统综述报告摘要：本文通过对海洋能的几种存在形式和能量利用原理做了简单的描述，并简要介绍能量利用过程中的优缺点以及商业化开发的发展现状。且针对海洋能波动大，不稳定的特点,对能量转化和传输的过程进行了分析，描述了从海洋能发电到电能消耗的整个过程。关键字：海洋能，发展现状，能量转化与传输1海洋能的利用形式以及发展状况1.1概述由于能源短缺和环境污染等问题日益加重，开发清洁高效的能源成为了人类的一项重要任务。而海洋能作为i种清洁的可再生能源，具有巨大的开发价值。而其能量主要包括潮汐能，波浪能，温

2、差能，盐差能等。[1]1・2潮汐能潮汐能的发电原理和水力发电类似，都是利用水位能驱动水轮机进行发电。而潮汐能发电技术也相对成熟，主要有以下三种形式:[2]（1）单池发电，即涨潮蓄水，落潮发电；（2）单池双向发电，即通过泵水，使落潮和涨潮都发电；（3）双池双向发电，涨潮时上池蓄水，落潮时下池放水，由此形成恒定的水位差，从而能长吋I'可稳定发电。该方案原理图如下：图1双池双向发电原理图但双池双向发电投资较高，但建造工程复杂，所以经济性较差。而单池双向发电的经济性相对更好，因此实际应用较多。从技术上而言，

3、目前所应用的主要是筑坝式发电。即建造跨海大坝，在大坝中安装门控水闸和低水头水轮发电机。在单池双向发电系统中。不管是涨潮还是落潮吋，都可以让水流驱动水轮发电机转动发电。实现水位能和电能的转换。图2筑坝式发电原理图酒汐友电肚HV风潮吋海灣水泌、低丁海山

4、水他?、水轮机海湾一海面退潮水位海辭潮水位丄壁麼鬼烬海洋此外，目前尚有对潮汐能流发电的研究，英主要原理是，当潮汐波浪通过狭长的水道时，会产生很大的动能，在水下安装潮汐涡轮机,就可以实现对潮汐波浪动能的转化。其优点是，既克服了筑坝式发电对生态系统的不利影响

5、，又放宽了选址要求，还减少了耗材。但该项技术尚处于研究阶段。[2]13波浪能波浪能的主要原理是，利用物体或波浪的自身上下浮动，来将波浪能转变成机械能，然后再通过电动机转换为电能，目前的波浪能发电技术主要包括：振荡水柱技术，筏式技术,摆式技术，振荡浮子技术等。[1]owe技术是利用空气作介质，通过波浪压缩空气，经过喷管驱动空气透平，带动发电机的一种发电方式。由于发电设备不接触海水，安全可靠且方便维护，但转换效率相对较低。其示意图如下:[3]讪墙波浪方向河:床一一图3OWC波浪能发电技术示意图此外还有振

6、荡浮子发电技术，它是通过波浪的升降，带动浮子上下运动，从而使浮子驱动发电机，浮力做功将波浪能转化为电能。其示意图如下：[5]1.4潮流能潮流主要是指伴随潮汐现彖而产生的有规律的海水流,潮流每天两次改变其大小和方向。潮汐发电指利用海水的垂直升降引起的水位差进行发电。而所谓的潮流能发电，则是指直接利用涨落潮水的水流冲击叶轮等机械装置进行发电。[4]市于潮流能发电和风力发电都是利用流体的动能发电，所以许多潮流能获取装置的结构和风力机很类似。且大多数为旋转式水轮机。1.5海洋温差能由于表层海水和深层海水的温

7、差较大，可以使用表层温海水加热某些低沸点工质使之汽化（或通过降压使海水汽化），以驱动汽轮机发电；同时利用深层冷海水将做功后的乏汽重新变为液体，形成系统循环。工作方式主要分为开式循环，闭式循环和混合循环几种。闭式循环示意图如下：图5闭式循坏示意图占地球表面积71%的海洋是地球上最大的太阳能存储装置，每天吸收的能量相当于2.45X1011桶原油的热量。而在多种海洋能资源中，海洋温差能资源存储量仅次于波浪能，位于第二。⑹另外海洋能还有随时间变化相对稳定的特性。因此有望提供提供大量稳定的热量。但就目前来看，

8、该领域技术条件仍然不成熟，且成本较高。目前依IH处于试验阶段。1.6海洋盐差能海洋盐差能是指在江河入海口，由于淡水和海水盐度浓度不同所存在的一种物理化学能,常以渗透压形式表现出来。渗透压能产生位能差。盐差能发电的基本方式是将不同盐浓度的海水之间的化学电位差能转换成水的势能，再利用水轮机发电。主要有渗透压式，蒸汽压式和反向电渗析等。3.5%海水与河水之间的化学电位差相当于240m高的水位落差，因此盐差能是海洋能屮能量密度最大的一种可再生能源。但由于基础投资大，技术也未足够成熟，目前尚未商业化2电能转换

9、和控制模块电能传输示意图：⑼图7发电机段电能变换结构图以上讨论了海洋能的几种主要的利用形式，但如果要并网运行，则涉及到电能变换和电能传输设备。将幅值和频率不稳定的电能转化为可利用的稳定的电能。海底电境陆上电缰炸卜变电站上变爪器无功补]偿段涪I图8试验场交流输电系统虽然海洋能形式多样，但在将其电能收集利用的过程屮，主要便是AC/DC和DC/DC的变换，如果要并网运行，如图7所示，需要加上一个逆变电路。而要实现将不稳定的电能变稳定,则需要如下结构的控制器:[11]图9控制