海洋潮流能发电研究进展【文献综述】

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1、毕业设计文献综述海洋科学海洋潮流能发电研究进展【摘要】综述了近15a来国内外海洋潮流能资源评估方法的研究进展，介绍了英国、美国和加拿大等发达国家的潮流能资源评估方案。重点比较和评述了现有的4种潮流能资源计算方法的特点、异同和优缺点，在此基础上，提出了我国近海海洋潮流能估算的思路。另外，还对国际上主要的潮流能开发装置进行了分类介绍。【关键词】：潮流能；估算；资源评价；研究进展1.引言全球气候变化对人类生存构成了潜在威胁，而常规化石能源大量消耗所导致的二氧化碳等温室气体的过度排放被认为是危害地球环境(

2、如全球变暖)的重要诱因。同时，国民经济的快速发展又对能源提出越来越迫切的需求。在此情况下，人们不得不改变过分依赖化石能源的格局，转而寻求新型绿色能源，以逐步建立“低碳排放”社会。近年来，世界各国都把目光投向了可再生能源的开发，将其作为可持续发展的基本选择。可以说，寻找和开发利用清洁高效的可再生能源，将是21世纪世界能源发展的一种必然趋势。潮流能是海洋可再生能源的一种。我国海岸线长达18000余千米，在很多近岸海区存在着强潮流运动，具有广阔的潮流能开发前景。对我国的潮流能进行开发之前，首先必须了解其

3、蕴藏量以及可开发利用量，摸清潮流能资源的“家底”。近年来，英国、加拿大、美国等发达国家都对其潮流能资源做了评估，我国也启动了“近海海洋综合评价”项目，其中包括对海洋可再生能源的评价。本文将对国内外潮流能资源的估算方法进行回顾总结和对比分析，同时对国外若干潮流能资源评价实例予以介绍，以期为我国潮流能资源评价工作提供借鉴和参考。121.潮流能开发利用的特点潮流能是指潮流做水平运动所含有的动能。在海湾湾口、岛屿之间的水道等海域，流速往往很大，可达2～3m/s，甚至更强，是潮流能开发的重点区域。潮流能(开

4、发)具有以下显著特点：1)潮流可以进行较为准确的预报，因而潮流能同样可以预报；2)潮流能的开发不污染环境，属于海洋绿色能源；3)与传统的潮汐电站相比，潮流能开发不需要造坝，对海洋环境影响小(“潮流坝”也曾是一种开发技术，但目前已基本淘汰)；4)潮流能开发装置可安装在海底或漂浮在海面，不占用宝贵的土地资源；5)相对于风能，潮流能的能流密度高得多，例如，考虑2m/s的潮流和10m/s的风，前者的能流密度是后者的6倍多。潮流能开发也面临一些不利因素。例如，潮流随时间而变，故潮流发电输出功率不稳定；潮流能

5、开发环境较为严酷，对施工技术要求高，对开发装置的耐腐蚀、抗风浪要求高，一次性投资较大。2.潮流能开发装置的种类潮流发电是新兴课题，国际上潮流发电研究始于70年代中期，近几年发展特别迅速。目前，世界很多国家都在研制潮流能开发装置，但基本都处于试验阶段。已有多种原型机模型问世，甚至个别装置已进行了并网发电试验。总体来看，目前的潮流发电设备基本由以下4类构成。2.1.水平轴式涡轮机转轴方向与流向平行，与一般的风力发电机类似(图1)。英国海流涡轮机公司(MCT)联合多家机构研制的300kW涡轮机SeaFl

6、ow即属此类。SeaFlow被称为“世界首台商业规模海流发电试验装置”[8]，已于2003年在英国布里斯托尔海峡安装测试，其改进型装置SeaGen正在研制中(图1b)。挪威HammerfestStrom公司发展的“蓝色概念”12装置亦为水平轴式涡轮机，于2002年底安装在Kvalsund海峡，并在2003年9月并入电网试验。图1水平轴式涡轮机(a)概念图；(b)MCT公司SeaGen阵列效果图[8]1.1.垂直轴式涡轮机此类装置的转轴方向与流向垂直(图2)。图2b为意大利阿基米德桥公司(PdA)研

7、制的ENERMAR系统，其核心装置为垂直轴式Kobold涡轮机[11]。该装置经过在意大利墨西拿海峡测试后，于2005年并入当地电网。我国哈尔滨工程大学在垂直轴式潮流发电机研制方面进行了持续研究[12]。图2垂直轴式涡轮机概念图；(b)PdA公司ENERMAR系统效果图(漂浮式)[11]1.2.振荡水翼式系统振荡水翼系统的典型代表是在英国贸易工业部(DTI)支持下，英国工程商务公司(EngineeringBusinessLtd.)开发的“Stingray”装置(图3)[13，14]12。Sting

8、ray通过潮流驱动下水翼的振荡运动发电。潮流使支臂来回振荡，支臂迫使液压缸伸缩，从而驱动发电机运转。2002年8月，第一架150kWStingray原型示范机组在英国设得兰群岛附近的耶尔海峡进行了试验[14]。图3Stingray振荡水翼发电机(a)效果图；(b)实物结构[13]2.4文丘里系统文丘里系统基于伯努利效应，通过潮流流经狭窄节流口产生的压力差驱动发电机工作。1.潮流能资源计算方法1.1.Farm方法Farm方法是对潮流能发电机组阵列而言，其估算方法的最大特点是，整个机组