龟山航道海洋能利用研究【毕业论文】

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本科毕业论文（20届）龟山航道海洋能利用研究专业：海洋技术 目录中文摘要I英文摘要II引言11材料与方法31.1研究区域概况31.1.1地理特征31.1.2水文特征及海洋能概况31.1.2.1温度与温差能31.1.2.2盐度与盐差能41.1.2.3潮流与潮流能41.2现场数据调查41.2.1调查时间与地点41.2.2监测仪器51.2.2.1海流计51.2.2.2海流计工作原理及操作方法51.2.3监测方法51.3数据处理方法62结果72.1龟山海域数值网格72.2龟山海域水深分布72.3潮流场的数值模拟图82.4监测点流速情况153讨论与分析163.1潮流场的数学模拟163.2监测点流速分析163.3监测点潮流分析173.4监测点能量分析173.5关于流速变大的探讨194结论215展望225.1潮流发电225.1.1发电装置225.1.2发电能量225.1.3电站选址225.2潮流助航22总结22 参考文献23翻译原文24文献翻译28致谢34 龟山航道海洋能利用研究[摘要]海洋能是海水运动过程中产生的可再生能源，主要包括潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、温差能、盐差能等。本文重点介绍海流能。海流能是其中一种可再生的自然能源，其总储藏量大，且不会对环境造成三废污染。舟山海域龟山航道海流最大流速达到4.0m/s以上。本文运用了Valeport106海流计监测的海流数据，利用Delft-3D数字模拟技术模拟龟山航道海流，并结合海洋历史水文资料进行分析。结果表明：（1）龟山航道海域水深比附近海域要深，达到60-80米。（2）龟山航道属于正规半日潮，每天涨潮落潮各两次。在潮流运动中，海流速度可以达到3.5m/s以上。（3）龟山航道具有很强的海流能，平均功率密度达到150kW/m2以上，极具开发利用价值。（4）龟山航道潮流流速大的原因主要是由于水道截面积急剧变化，潮波势能向动能转化的结果。另外，本文还对如何利用龟山航道的海流能展开了初步探讨。[关键词]龟山航道；海流能；数值模拟I StudyonOceanicEnergyofGuiShanWaterway[Abstract]OceanicEnergyisarenewableenergy,whichgeneratesintheprocessofSeawatermovement.Mainlyincludestidalenergy,wavesenergy,trendenergy,currentenergy,temperatureenergy,slatenergyandsoon.Thispaperintroducesthecurrentenergymainly.Currentenergyisoneofrenewablenaturalenergy,whichhasahugetotalreserveandcannotcauseenvironmentalpollution.ThemaximumvelocityofZhouShanGuiShanwaterwaycurrentcanreachupto4.0m/s.ThispaperusestheModel-Valeport106currentmetertomonitorcurrent,usestheDelft-3DdigitalsimulationmodeltosimulateGuiShanwaterwaytidalcurrent,analysesGuiShanwaterwaytidalcurrentcombinedwiththemarinehistoryhydrologicdata.Resultsshow:(1)DepthofGuiShanWatersisdeeperthannearby,whichreaches60to80meters.(2)GuiShanWatersbelongstoformalsemi-diurnaltides,whichhasrisingtideandfallingtidetwice.Intidalmovement,currentspeedcanreachmorethan3.5m/s.(3)GuiShanWatershashugecurrentenergy,averagepowerfluxcanreachabove150kW/m2,whichhasabigdevelopmentandutilizationvalue.(4)ThereasonofGuiShanWatershashugecurrentenergyisthatthechangeofwaterwaycross-sectionalareaandpotentialenergyturnintokineticenergy.Inaddition,thispaperalsoanalyzeshowtoutilizethecurrentenergyofGuiShanWaters.[Keywords]GuiShanWaterway;Currentenergy;Numericalsimulation 引言在陆地矿物燃料日趋枯竭、环境污染日益严重的今天，开发可再生能源已然成为人类文明得以持续发展的迫切需要。我国自2004年以来开展908专项——“近海海洋综合调查与评价”专项，其中包括“近海海洋可再生能源调查与研究”、“海洋可再生能源开发与利用前景评价”和“近海岛屿综合开发利用示范试验研究”等，这些对了解我国海洋能的发展现状,发现我国在海洋能研究与开发利用方面存在的问题，如何积极实施海洋开发战略，促进海洋能源的开发与利用都具有非常重要的现实意义。为了满足人类对于能源越来越大的需求,世界各国都在努力使能源的结构从原来的单一化向多样化新能源过渡。特别是在1992年世界环境与发展大会后，许多国家特别是工业发达国家均已积极行动起来，制定新能源发展规划,采取有力措施加大投入发展新能源技术。海洋能是海水运动过程中产生的可再生能源，主要包括潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、温差能、盐差能等。潮汐能、潮流能和海流能来源于月球、太阳和其他星球的引力，其他海洋能均来源于太阳能。海洋空间里的风力和太阳能、在海洋一定范围内的生物能也都属于广义的海洋能。据世界能源委员会统计,各种海洋能的蕴藏量是非常巨大的，据估计总海洋能达到780亿kW，其中波浪能700亿kW，潮汐能30亿kW，温差能20亿kW，海流能10亿kW，盐差能10亿kW。而沿海地带可用于开发的波浪能就有20亿kW,沿岸和近海区的潮汐能也有17亿kW。这些海洋能是取之不尽、用之不竭的可再生能源,而且这些能源的开发利用也不会或很少带来环境污染,又不占用宝贵的陆地空间,还可以开展综合利用。因此,海洋能是人类未来能源的希望，许多国家已经将海洋能列入发展规划，采取各种有力措施加大发展技术。潮汐、潮流、海流、波浪、温差等可再生能源，具有储量丰富、地理位置分布广泛、相对其他自然能源的能量密度高等特点，积极促进海洋能源的开发与利用具有非常显著的优点。通过各类文献了解到，国外在潮汐能和波浪能的利用研究方面成果显著；我国在这一方面也已有了一定的基础，我国已建成了7座潮汐能发电站和1座潮洪发电站,总装机容量达到11MW,其中江厦潮汐能发电站装机容量3200kW,居世界第三位[1]，另外我国在波能发电研究方面起步较晚,但进展较快。中国是世界上海流能量资源密度最高的国家之一，特别是浙江舟山群岛的金塘水道、龟山水道、西候门水道等都是全国潮流能能量密度最高的地区，平均功率密度达到20-30kW/m2[6]，于是发展海流能具有良好的资源优势。目前，选择舟山龟山航道的海流进行规律研究，了解龟山海域地势地形，掌握龟山航道海流流速、流向等的特点，评估龟山航道海流能能量情况，从而根据海流能发电的根本原理建设百干瓦级的示范装置，解决机组的水下安装、维护和海洋环境中的生存问题。海流能和风能一样，可以发展“机群”，以一定的单机容量发展标准化设备，从而达到工业化生产以降低成本的目的。19 目前国内外学者对海流的研究主要采用数值模拟、定点监测分析方法、实验室模型试验、海洋水文资料分析等研究方法来进行研究。本文运用Delft-3D数字模拟技术模拟龟山航道海流，对龟山航道海流流向、流速和能量进行探讨，并结合海洋历史水文资料分析得出一些初步结论。19 1材料与方法1.1研究区域概况1.1.1地理特征官山位于岱山与秀山两岛之间，该岛岛形如龟，原称龟山。因龟字太俗，取该岛与岱山高亭镇隔江相望之意，改名观山，后来又写作官山。龟山航道（图1）即位于官山和秀山之间的狭长海域，呈东西走向，是舟山群岛著名的急流航门，航门南侧有网仓礁，航道最窄处位于秀山岛北侧网仓礁与官山之间。龟山航道官山以西水深多为30至60m，海床起伏不大，底质主要为裸露的老沉积层，少有砂砾等松散沉积物覆盖；龟山航道官山以东水深一般为30至70m，局部达110m，海床起伏变化大，局部高差大于50m，底质以裸露的老沉积层和基岩为主，局部有砂砾等松散碎屑物散布其间[3]。图1龟山航道示意图Fig.1SchematicviewofGuiShanWaterway1.1.2水文特征及海洋能概况1.1.2.1温度与温差能官山与舟山群岛一样，属于北亚热带南缘海洋性季风气候区。龟山航道海域表层多年平均水温在17℃至19℃之间，表层水温月平均最高出现在8月，最低出现在2月。温差能是指蕴含在表层海水和深层海水之间水温差的热能。海水温差发电技术，是以海洋受太阳能加热的表层海水（25℃-28℃）作高温热源，而以500-1000m深处的海水（4℃-7℃）作低温热源，用热机组成的热力循环海洋温差能系统进行发电的技术；由于龟山航道水深（图5）平均在60m左右，温差能的蕴含量极低，不具备开发利用价值。19 1.1.2.2盐度与盐差能龟山航道海域盐度的变化和分布决定于以长江、钱塘江等的陆地径流为主形成的沿岸低盐水和以台湾暖流为主的外海高盐水的盛衰强弱。盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能。许多科学家经过对盐差能的研究表明，其他形式的海洋能比盐差能更值得研究开发，另外龟山航道未处于河海交汇处，盐度梯度也不是很明显，盐差能蕴含量不高，故不做深入研究。1.1.2.3潮流与潮流能东中国海的潮波主要是太平洋潮波经台湾和九洲之间的水道传入的协振潮,由天体引潮力直接产生的强迫潮很小[13]。来自西北太平洋的潮波传经琉球群岛岛间的水道时,均以几乎平行的行波形式进入东中国海,其大部分经东海传向黄海,小部分沿西北偏西方向进入浙江近海。由于浙江近海海域面积较小,故本区潮振动主要为太平洋潮波的协振动[10]。潮流途径舟山海域的各水道时,流速陡然增大,在科氏力影响下最大涨潮流速偏北岸,最大落潮流速近南岸[9]。受正规半日潮作用,每日涨潮落潮各两次，潮差中等到小,潮流速强劲[4]。潮汐能资源比较丰富，龟山航道蕴藏的潮流能量，相当于一个长江三峡电站拥有的能量，国家863计划“70kW潮流能电站”就建在龟山航道上。据岱山新闻网2010年10月13日公布，近年将在龟山航道开建150kW潮流能电站，潮流能电站建成后，年发电量将达65万kW。1.2数据调查1.2.1调查时间与地点图2监测地点Fig.2MonitoringSite19 监测时间为2010年1月10日0时到12时，监测地点（1#、2#、3#）如图2所示，其中1#监测点、2#监测点和3#监测点都位于龟山航道内,海图及监测数据由浙江海洋学院海洋科学学院张旭锋老师提供。1.2.2监测仪器1.2.2.1海流计数据调查时海流计采用Valeport106海流计（图3），记录参数为时间（月、日、时、分）、深度、流速及流向（表1），Valeport106海流计是一套轻便型螺旋桨式海流计，用于实时测量或中短期固定自动观测测量。图3Valeport106海流计Fig.3Valeport106Currentmeter表1Valeport106海流计传感器信息Table.1TheSensorsofValeport106Currentmeter测量参数流速流向温度压力传感器类型轻便坚固苯乙烯材料螺旋桨磁通量罗经热敏电阻压电传感器尺寸直径25mm---量程0.03-5m/s0-360°-5to35°C50,100,200or500dBar精度±1.5%测量值，在流速超过0.15m/s时±0.004m/s，在流速低于0.15m/s时±2.5°±0.2°C±0.2%测程分辨率-0.5°0.01°C0.025%测程1.2.2.2海流计工作原理及操作方法Valeport106海流计是一种电磁海流计，通过串行接口和计算机相连，所有操作都是由计算机来控制实现的。由于测试仪器内部装有时钟，所以可以简单地进行起始时间和项目的设定及观测参数的选择。做好仪器使用前准备后，将仪器放到待测海流的深度，仪器会每隔5分钟自动记录海流流速、流向，并保存在其内存中。观测完毕后数据传送也同样非常简单，起始时间和标定系数等数据的自动传送解决了数据管理、数据传错等繁琐的问题，大大缩短了数据处理的时间。19 1.2.3监测方法本次实验采用定点方法测流中的锚定船测流。锚定船测流以船只为承载工具，利用钢丝绳悬挂海流计观测海流。首先根据水深确定观测层次，然后将海流计沉放至预定水层，测量流速和流向并记录观测时间[5]。1.3数据处理方法数据处理采用目前世界上最为先进的完全的三维水动力－水质模型系统——Delft-3D，该系统能非常精确地进行大尺度的水流、水动力、波浪、泥沙、水质和生态的计算。通过Delft-3D软件进行实验数据的处理，可以方便的讨论海流流速、流向等问题。模式计算稳定后，采用最小二乘法来计算潮位和潮流的调和常数。19 2结果2.1龟山海域数值网格如图3为龟山海域数值网格图。构建数值网格图，利用网格嵌套，便于Delft3D软件进行实验数据的处理。图4龟山海域数值网格Fig.4NumericalGridofGuiShanWaters2.2龟山海域水深分布如图4为龟山海域水深分布图。从图中可以看出，龟山航道的水深比其他周围海域要深，水深分布基本在60-80m。19 图5龟山海域水深分布Fig.5DepthDistributionofGuiShanWaters2.3潮流场的数值模拟图以下13张图为2010年1月10日从0时到12时龟山航道海域每1小时的模拟潮流场。图60时潮流场Fig.6CurrentFieldfor0o’clock19 图71时潮流场Fig.7CurrentFieldfor1o’clock图82时潮流场Fig.8CurrentFieldfor2o’clock19 图93时潮流场Fig.9CurrentFieldfor3o’clock图104时潮流场Fig.10CurrentFieldfor4o’clock19 图115时潮流场Fig.11CurrentFieldfor5o’clock图126时潮流场Fig.12CurrentFieldfor6o’clock19 图137时潮流场Fig.13CurrentFieldfor7o’clock图148时潮流场Fig.14CurrentFieldfor8o’clock19 图159时潮流场Fig.15CurrentFieldfor9o’clock图1610时潮流场Fig.16CurrentFieldfor10o’clock19 图1711时潮流场Fig.17CurrentFieldfor11o’clock图1812时潮流场Fig.18CurrentFieldfor12o’clock19 2.4监测点流速情况如表2为通过Delft3D数值模拟技术计算的1#监测点、2#监测点和3#监测点的实时流速统计数据。表2监测点流速Table.2FlowVelocityofMonitoringPoint1#流速（m/s）2#流速（m/s）3#流速（m/s）0时1.305341.833341.8667981时2.101272.861412.9541242时2.239133.136433.0909963时2.069142.778722.7593374时1.249921.718431.7105135时0.0477040.0485690.1272846时1.168841.73151.6230877时2.204733.189723.0450698时2.480023.661553.447459时2.209343.285562.93126410时1.545462.177312.11711511时0.6583840.781230.77157512时0.4172160.7856870.67726419 3讨论与分析3.1潮流场的数学模拟[6]取笛卡尔左手坐标系，原点置于平均海平面上，x向为东向，y向为北向，z向下为正，则非稳态二维潮波运动方程及连续方程构成以下方程组：（1）（2）（3）式中U、V是垂直水柱平均水平流速的x、y分量；F是偏离平均海平面的垂直位移；f是科氏参数；g为重力加速度；C为谢才系数；H为海平面以下的水深。3.2监测点流速分析图19监测点流速折线图Fig.19LineChartsforFlowVelocityofMonitoringPoint根据表2中19 1#监测点、2#监测点和3#监测点的实时流速统计数据绘制如图19所示的折线图。从折线图中可以看出，1#监测点的流速在半天的12小时内出现2个峰值，其中较大峰值达到2.5m/s以上，另一个峰值也达到2m/s以上。流速在5时与6时之间接近于0m/s，另外根据折线趋势在12时之后马上也有一个接近0m/s的流速。2#监测点的流速在半天的12小时内出现2个峰值，其中较大峰值达到3.5m/s以上，另一个峰值也达到3m/s以上。流速在5时与6时之间接近于0m/s，另外根据折线趋势在12时之后马上也有一个接近0m/s的流速。3#监测点的流速在半天的12小时内出现2个峰值，其中较大峰值达到3.5m/s，另一个峰值也达到3m/s以上。流速在5时与6时之间接近于0m/s，另外根据折线趋势在12时之后马上也有一个接近0m/s的流速。1#监测点、2#监测点和3#监测点的流速在同一时刻可能不相同，但是趋势是非常相近的。通过求平均计算可知，1#监测点平均流速为1.515115m/s，2#监测点平均流速为2.153035m/s，3#监测点平均流速为2.086298m/s。3.3监测点潮流分析根据图19所示的监测点流速折线图，又已知龟山航道海域属于正规半日潮，每日涨潮落潮各两次，可以得知在2010年1月10日未来的12时到24时监测点流速同当天0时到12时的流速情况大致相同。图19所示正好是一个完整的涨潮落潮过程。图6、图7、图8、图9、图10、图11所示的模拟潮流场中，根据箭头方向可以判断海流流向为偏西，在实际龟山航道中潮流刚好是一个涨潮过程；图12、图13、图14、图15、图16、图17所示的模拟潮流场中，海流流向为偏东，在实际龟山航道中刚好是一个落潮过程。潮流场模拟图中的箭头方向表示潮流的流向，而箭头的长度表示潮流的流速大小。其中2时、3时、8时、9时的潮流模拟图中箭头具有较长长度，说明海流流速较大；而5时、11时的潮流模拟图中箭头几乎为一个点，也就是几乎不具有长度，说明海流流速较缓，极有可能是达到了平潮状态。3.4监测点能量分析流体力学中能量方程为Q+W==，其中e是单位质量流体所含有的内能，是单位质量流体所具有的动能[8]。这里将潮流运动简单处理，忽略温度、盐度、非线性效应、底摩擦阻力、黏性阻力等的影响，近似计算海水能量。根据能量公式推导出功率密度公式：，其中W为总能量，P为功率，u为海流流速，ρ为海水密度（此处取ρ=1.03*103kg/m3），h为水深（根据图5所示的龟山航道海域水深分布图，取估计值h=60m）。表31#监测点能量数据Table.3EnergyDataforNo.1u（m/s）h（m）ρ（kg/m3）（W/m2）0时1.3053460103052650.896731时2.10127601030136433.87042时2.23913601030154923.42753时2.06914601030132293.41654时1.2499260103048275.07025时0.04770460103070.319137376时1.1688460103042215.176627时2.20473601030150199.782119 8时2.48002601030190050.42539时2.20934601030150828.56210时1.5454660103073803.000311时0.65838460103013394.2072912时0.4172166010305378.7379910时到12时---1150516.89212时到24时---1150516.8920时到24时---2295655.046平均功率密度---91826.20185表42#监测点能量数据Table.4EnergyDataforNo.2u（m/s）h（m）ρ（kg/m3）（W/m2）0时1.83334601030103859.08871时2.86141601030252998.91612时3.13643601030303969.26823时2.77872601030238587.70154时1.7184360103091247.751455时0.04856960103072.891185666时1.731560103092641.050537时3.18972601030314386.29278时3.66155601030414274.70569时3.28556601030333562.549510时2.17731601030146486.97611时0.7812360103018858.8976712时0.78568760103019074.695510时到12时---2330020.78512时到24时---2330020.7850时到24时---4640966.874平均功率密度---185638.6749表53#监测点能量数据Table.5EnergyDataforNo.319 u（m/s）h（m）ρ（kg/m3）（W/m2）0时1.866798601030107684.48451时2.954124601030269659.6222时3.090996601030295226.51883时2.759337601030235270.7674时1.71051360103090408.910955时0.127284601030500.61995456时1.62308760103081403.312567时3.045069601030286518.55718时3.44745601030367243.76549时2.931264601030265502.336910时2.117115601030138499.23611时0.77157560103018395.6536712时0.67726460103014173.392720时到12时---2170487.17812时到24时---2170487.1780时到24时---4326800.962平均功率密度---173072.0385表61#监测点、2#监测点和3#监测点各时刻平均能量数据Table.6AverageEnergyDataforNo.1、No.2&No.3时刻平均流速平均功率密度0时1.66849266786021.514361时2.638934667215186.86382时2.822185333246110.15873时2.535732333198685.09864时1.55962175161.705815时0.074519167171.59098166时1.50780970250.77867时2.813173244540.81798时3.19634315692.61239时2.808721333243767.489810时1.946628333117091.281711时0.73706313316786.7977319 12时0.62672216712136.92283从表3、表4和表5的监测点能量数据中可知，各监测点的潮流能平均功率密度非常大，1#监测点2010年1月10日一天的平均功率密度达到91826.20185W/m2≈92kW/m2，2#监测点2010年1月10日一天的平均功率密度达到185638.6749W/m2≈186kW/m2，3#监测点2010年1月10日一天的平均功率密度达到173072.0385W/m2≈173kW/m2；1#监测点、2#监测点和3#监测点2010年1月10日一天的平均功率密度达到=150178.9718W/m2≈150kW/m2以上。这里的潮流平均功率密度只是一个近似估计值，可能和真实值之间存在着较大的误差，但其在一定程度上反映了监测点的海流能量情况。潮流在涨潮与落潮时都有海流运动，将一个涨潮和落潮视为一个潮流周期，那么每天有两个周期，可见其中蕴含的潮流能是十分巨大的。3.5关于流速变大的探讨东中国海的潮波主要是太平洋潮波经台湾和九洲之间的水道传入的协振潮,由天体引潮力直接产生的强迫潮很小[13]。来自西北太平洋的潮波传经琉球群岛岛间的水道时,均以几乎平行的行波形式进入东中国海,其大部分经东海传向黄海,小部分沿西北偏西方向进入浙江近海。由于浙江近海海域面积较小,故本区潮振动主要为太平洋潮波的协振动[10]。潮流途径舟山海域的各水道时,流速陡然增大,在科氏力影响下最大涨潮流速偏北岸,最大落潮流速近南岸[9]。从图1、图2、图5中可以发现，龟山航道位于秀山岛和官山岛之间，航道最窄处不过百米，从外洋到龟山航道这一过程，海水的截面积急剧减小。根据流体力学知识，流场中的每一点都有流线通过[8]，在亚音速流动中，流线越密，流速越快。另一方面，外洋海水运动到龟山航道，由于航道变窄造成截面积急剧减小，势能转化为动能，根据能量守能定律,机械能Q=mgh+，当mgh减小，势必增大，从而流速变大；或者利用流体力学中流管的知识进行阐述，对于不可压缩流动，不论是定常流还是不定常流，在同一时刻通过同一流管的各截面的体积流量相等[8]，这里龟山航道可以视为流管,龟山航道的两端截面积大于航道内部的截面积，但流量相同，为了达到守恒，流速必定增大。还有，龟山航道海底地形复杂，也是造成流速变化的其中一个原因。19 4结论（1）龟山航道海域水深比附近海域要深，平均水深达到60-80m。龟山航道官山以西水深多为30至60m，海床起伏不大，底质主要为裸露的老沉积层，少有砂砾等松散沉积物覆盖；龟山航道官山以东水深一般为30至70m，局部达110m，海床起伏变化大，局部高差大于50m，底质以裸露的老沉积层和基岩为主，局部有砂砾等松散碎屑物散布其间。复杂的海底地形是造成龟山航道海流流速、流向变化的主要原因之一。（2）龟山航道属于正规半日潮，每天涨潮落潮各两次。在潮流运动中，海流速度可以达到3.5m/s以上。利用实测数据通过求平均计算，1#监测点平均流速为1.515115m/s，2#监测点平均流速为2.153035m/s，3#监测点平均流速为2.086298m/s。一般来说，最大海流流速达到2m/s以上，就具有实际开发利用的价值。（3）龟山航道具有很强的海流能，平均功率密度达到150kW/m2以上，是同等条件下风力的数倍之多[16]，极具开发利用价值。从实验数据分析可知，2010年1月10日8点钟的平均流速最大，达到3.19634m/s，同时平均功率密度也达到最大，达到315692.6123W/m2≈316kW/m2。在一天中，能量的变化情况从0点钟开始慢慢的增加，到2点钟达到第一个顶峰，然后开始逐渐减小，到5点钟达到低谷，之后开始能量反弹，到8点钟达到第二个顶峰，之后又开始逐渐减小，这样刚好形成周期，能量成“m”型变化。如果将龟山航道的海流能进行开发利用，完全可以解决舟山海岛及附近陆地的用电问题。（4）龟山航道潮流流速大的原因主要是由于水道截面积急剧变化，潮波势能向动能转化的结果。另外由于本人知识面和现有资源设备的原因，在计算潮流能量时忽略众多因素，包括温度、盐度、非线性效应、底摩擦阻力、黏性阻力等，计算所得平均功率密度只是一个大致的估计值，仅供初步分析使用。在今后的研究中，将加强这方面的研究，将实验数据精确化。21 5展望5.1潮流发电5.1.1发电装置海流发电装置主要有轮叶式、降落伞式和磁流式3种。轮叶式海流发电装置利用海流推动轮叶，轮叶带动发电机发出电流；轮叶可以是螺旋浆式的，也可以是转轮式的。降落伞式海流发电装置由几十个串联在环形铰链绳上的"降落伞"组成。顺海流方向的"降落伞"靠海流的力量撑开，逆海流方向的降落伞靠海流的力量收拢，“降落伞”顺序张合，往复运动，带动铰链绳继而带动船上的铰盘转动，铰盘带动发电机发电。磁流式海流发电装置以海水作为工作介质，让有大量离子的海水垂直通过强大磁场，获得电流。5.1.2发电能量经过对龟山航道潮流流速、能量的分析与评估，龟山航道潮流平均功率密度达到150kW/m2以上，单位面积内具有潮流能150kW，从理论上可以预测发电能力是相当可观的。鉴于本文未对发电装置进行深入研究，故无法定量给出数据。5.1.3电站选址潮流发电的原理和风力发电的原理类似，发电装置可以固定于海底，可以系泊于水中，也可以漂浮于海面。由于龟山航道的主要作用是航运，为了不影响到航运，对于电站的选址也是一个值得探讨的问题。5.2潮流助航对于海流的传统利用，就是“顺水推舟”，帆船时代的海流漂航，就是借助海流的动力。龟山航道强劲的潮流，可以给来往船只助航，节省一大笔燃油资源。不过潮流不一定都是助航，也可能成为航行的阻力，因此，掌握潮汐规律对于潮流助航是十分必要的。总结龟山航道潮流速度强劲，具有丰富的潮流能资源。对于潮流能的利用，可以从发电和助航两方面展开，这对新能源的开发利用具有非常重要的意义。21 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