大工14秋《新能源发电》大作业题目及要求

网络教育学院《新能源发电》课程设计题目：海洋能的利用学习中心：开化电大层次：专科起点本科专业：电气工程及其自动化年级：2013年春季学号：131542309083学生：江晓波辅导教师：康永红完成日期：2015年03月04日海洋能的利用一、海洋能的利用历史和现状在大海中，真正最有力量的，并不是那些看起来气势汹汹的波涛，而是默默无声地蕴藏在海水中的热能。同样面积的海洋要比陆地多吸收10％～20％的热量，海水的热容量比土层大两倍，比花岗岩大五倍，比空气大3100多倍，因此海洋成了地球上吸收太阳能的最大热库。早在19世纪就有人提出过海水温差发电的设想，经过科学家们的多年研究，1926年11月15日，在实验室里首次研究成功海洋的温差发电。但世界上第一座试验性海水温差发电厂直到1979年8月才在美国夏威夷问世。这座电厂的发电能力为50千瓦，它设在一艘驳船上。同年8～12月作了试发电。这次发电成功表明，海水温差发电将很快具备商业价值。海洋是全世界最大的太阳能收集器，6000万平方公里的热带海洋一天吸收的太阳辐射能，相当于2500亿桶石油的热能。如果将这些储热的1％转化成电力，也将相当于有140亿千瓦装机容量，为美国现今发电能力的20倍以上。海洋能利用最早是从利用潮汐能开始的。11世纪就出现了潮汐磨坊。1966年法国建成朗斯潮汐电站，装机容量24万千瓦，是目前世界上规模最大的潮汐能发电站（见彩图）。1981年中国江厦潮汐试验电站第一台500千瓦机组正式投产。世界第一个波能转换装置的专利是法国于1779年取得的。1965年，日本研制用于航标灯的波力发电装置获得成功。现在日本、英国、挪威和中国等国家正在进行多种波力发电试验研究，其中较大型的是日本等5国在日本海试验的“海明号”波力发电船,第一期试验年发电量19万度,并初步成功地把电力输送到了岸上。日本还建立了岸式波力发电试验站。中国研制出采用对称翼型空气涡轮机的新型波力发电装置，装在南海海域航标灯浮上试用。1881年法国人首先提出海水温差能利用的原理。20世纪70年代以来，美国用在研究海洋热能转换的经费在世界上占居首位。1979年，美国在夏威夷岛海域驳船上进行了50千瓦装机容量海水温差发电试验。其后，日本在瑙鲁岛建立岸式试验性海水温差电站，装机容量100千瓦。二、海洋能资源的分布及特点。1、海洋温差发电是以非共沸介质（氟里昂-22与氟里昂-12的混合体）为媒质，输出功率是以前的1.1～1.2倍。一座75千瓦试验工厂的试运行证明，由于热交换器采用平板装置，所需抽水量很小，传动功率的消耗很少，其他配件费用也低，再加上用计算机控制，净电输出功率可达额定功率的70％。一座3000千瓦级的电站，每千瓦小时的发电成本只有50日元以下，比柴油发电价格还低。人们预计，利用海洋温差发电，如果能在一个世纪内实现，可成为新能源开发的新的出发点。2、潮汐发电汹涌澎湃的大海，在太阳和月亮的引潮力作用下，时而潮高百丈，时而悄然退去，留下一片沙滩。海洋这样起伏运动，日以继夜，年复一年，是那样有规律，那样有节奏，好像人在呼吸。海水的这种有规律的涨落现象就是潮汐。潮汐发电就是利用潮汐能的一种重要方式。据初步估计，全世界潮汐能约有10亿多千瓦，每年可发电2～3万亿千瓦时。我国的海岸线长度达18000千米，据1958年普查结果估计，至少有2800万千瓦潮汐电力资源，年发电量最低不下700亿千瓦时。世界著名的大潮区是英吉利海峡，那里最高潮差为14.6米，大西洋沿岸的潮差也达4～7.4米。我国的杭州湾的钱塘潮的潮差达9米。据估计，我国仅长江口北支就能建80万千瓦潮汐电站，年发电量为23亿千瓦时，接近新安江和富春江水电站的发电总量；钱塘江口可建500万千瓦潮汐电站，年发电量约180多亿千瓦时，约相当于10个新安江水电站的发电能力。早在12世纪，人类就开始利用潮汐能。法国沿海布列塔尼省就建起了潮磨，利用潮汐能代替人力推磨。随着科学技术的进步，人们开始筑坝拦水，建起潮汐电站。法国在布列塔尼省建成了世界上第一座大型潮汐发电站，电站规模宏大，大坝全长750米，坝顶是公路。平均潮差8.5米，最大潮差13.5米。每年发电量为5.44亿千瓦时。我国解放后在沿海建过一些小型潮汐电站。例如，广东省顺德县大良潮汐电站（144千瓦）、福建厦门的华美太古潮汐电站（220千瓦）、浙江温岭的沙山潮汐电站（40千瓦）及象山高塘潮汐电站（450千瓦）我国可开发潮汐能资源主要在福建和浙江两省，占全国的88.6％，在潮汐能利用上，我国与世界各国一样，尚处在试验阶段。虽然我国从1958年开始利用潮汐建设一些小发电站，但因当时技术条件所限，质量较差，大部分已报废拆除。我国已建成的最大的潮汐电站是浙江乐清县的江厦潮汐电站，装机容量3100千瓦，年发电量1070万千瓦时，已全部投产发电；其次为山东乳山县白沙口潮汐电站，设计装机容量960千瓦，年发电量191万千瓦时，已有2台机组共160千瓦并网发电。我国潮汐能资源理论蕴藏量占世界各国的3.7％，而可开发潮汐能资源按年发电量计算占世界各国的34％～44％。可见我国潮汐能资源的可开发程度很高，开发条件比较好。展望未来，潮汐发电具有诱人的前景。相信不久的将来咆哮的海潮将会被人类充分利用，从而得到电力和别的好处。3、波力发电无风三尺浪是奔腾不息的大海的真实写照。海浪有惊人的力量，5米高的海浪，每平方米压力就有10吨。大浪能把13吨重的岩石抛至20米高处，能翻转1700吨重的岩石，甚至能把上万吨的巨轮推上岸去。三、对海洋能的利用发展趋势的展望。海浪蕴藏的总能量是大得惊人的。据估计地球上海浪中蕴藏着的能量相当于90万亿千瓦时的电能。海洋能的利用目前还很昂贵，以法国的朗斯潮汐电站为例，其单位千瓦装机投资合1500美元（1980年价格），高出常规火电站。但在海洋能利用的过程中，还能获得其他综合效益。如潮汐电站的水库能兼顾水产养殖、交通运输；海洋热能转换装置获得的富含营养盐深层海水，可用于发展渔业；开路循环系统能淡化海水和提取含有用元素的卤水；大型波力发电装置可同时起到消波防浪，保护海港、海岸、海上建筑物和水产养殖场等的效果。目前在严重缺乏能源的沿海地区（包括岛屿），把海洋能作为一种补充能源加以利用还是可取的。随着世界能源需求的日益增长和海洋能利用技术的提高，从长远看，海洋能的利用将成为世界新能源的重要方面。四、总结中国利用海洋能是从潮汐能开始的，在沿海已建成一些潮汐发电站，其中建在浙江乐清湾内的江厦港电站是中国最大的潮汐发电站，也是世界上第三大潮汐发电站，80年代以来获得较快发展，航标灯浮用微型潮汐发电装置已趋商品化，与日本合作研制的后弯管型浮标发电装置，已向国外出口，该技术属国际领先水平。在珠江口大万山岛上研建的岸边固定式波力电站，第一台装机容量3KW的装置，1990年已试发电成功。中国潮流发电研究始于20世纪70年代末，首先在舟山海域进行了8KW潮流发电机组原理性试验。温差发电研究始于20世纪80年代初，国家海洋局第一海洋研究所在“十一五”期间重点开展了闭式海洋温差能利用的研究，完成了海洋温差能闭式循环的理论研究工作，并完成了250W小型温差能发电利用装置的方案设计。进入21世纪尤其是十八大以来，随着传统能源的不断枯竭以及环保的压力，海洋能的利用将成为我国新能源发展的重要项目。