潮汐能电技术资料

第七章潮汐能发电技术新能源发电技术2目录第7章潮汐发电技术7.1潮汐和潮汐能7.2潮汐能发电7.3世界潮汐能发电7.4中国潮汐能发电37.1潮汐和潮汐能47.1.1海洋能简介(1)海洋能概念海洋：地球上广大连续的水体,面积占地球70.9%海洋是吸能器和贮能器海洋能：海水中蕴藏着的巨大动力资源海洋能包括：潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能、海水盐差能等各种不同形态的能源。潮汐能：海水涨潮和落潮形成的水的动能和势能波浪能：海洋表面波浪所具有的动能和势能海流能：海水流动的动能，主要指海底水道和海峡中较为稳定的流动，以及由于潮汐导致的有规律的海水流动57.1.1海洋能简介(2)海洋能概念海水温差能：海洋表层海水和深层海水温度之差的热能海水盐差能：海水和淡水之间以及含盐浓度不同的两种海水之间的电位差能潮汐能和潮流能来源于星球之间的引力作用，其余各类均来源于太阳辐射能海洋能按照赋存形式分为机械能、热能、化学能机械能：潮汐能、海流能、波浪能热能：海水温差能化学能：海水盐差能67.1.1海洋能简介(3)海洋能特点能量蕴藏量巨大、可以再生海水温差能蕴藏500亿kW,可以开发20亿kW海洋波浪能蕴藏700亿kW,可以开发30亿kW潮汐能蕴藏30亿kW海流能蕴藏50亿kW,可以开发0.5亿kW海水盐差能蕴藏300亿kW,可以开发26亿kW能量密度低温差能低热头：较大温差为20-25度潮汐能是低水头：较大潮差为7-10米潮流能和海流能是低速头的：最大流速一般2m/s波浪能低密度：浪高3m的海面比燃煤电站热交换器的交换能量低一个数量级77.1.1海洋能简介(4)海洋能特点稳定性比其它自然能源好发生在广袤无垠的海洋中，开发技术难度大中国海岸和海洋能中国海岸线18400多km有6500多个岛屿，岛屿海岸线14000多km海域面积473万多km2中国海洋能蕴藏6.3亿kW潮汐能：1.9亿kW波浪能：1.5亿kW温差能：1.5亿kW海流能：0.3亿kW盐差能：1.1亿kW87.1.2潮汐和潮汐能定义(1)潮汐潮汐：由于太阳和月球对地球各处引力的不同所引起的海水有规律的周期性的涨落现象，叫海洋潮汐，简称潮汐潮位过程线：潮汐水位随时间变化的过程线潮差：每次潮汐的潮峰与潮谷的水位差潮汐的平均周期：潮汐的这次高潮或低潮到下次高潮或低潮的相隔的平均时间，一般12h25min潮：海水在白昼的涨落汐：海水在夜间的涨落97.1.2潮汐和潮汐能定义(2)潮汐的类型（按照涨落的周期分）半日潮：多数海区潮汐的涨落24h50min（天文学上称为一个太阴日）有两个周期,半日一个周期。如中国黄海、东海全日潮：一个太阴日出现一个高潮和低潮。北部湾混合潮：每日升降两次和一次混杂出现。中国南海不正规半日潮不正规全日潮潮汐主要是由于月球对地球的吸引造成的，其对地球的引潮力是太阳对地球引潮力的2.17倍107.1.2潮汐和潮汐能定义(3)潮汐能潮汐能：潮汐所具有的能量。潮汐涨落的动能和位能是一种取之不尽，用之不竭的动力资源，被誉为“蓝色煤海”潮汐能主要与潮差大小有关，一般浅海、海湾和河口地区潮差较大如杭州湾钱塘江怒潮，潮头高度可达3.5m，超差可达8.9m，蕴含巨大的能量。117.2潮汐能发电127.2.1潮汐能发电的原理及型式(1)潮汐能发电原理潮汐发电，就是利用海水涨落及其所造成的水位差来推动水轮机，再由水轮机带动发电机来发电。其发电的原理与一般的水力发电差别不大。不过，一般的水力发电的水流方向是单向的，而潮汐发电则不同。从能量转换的角度来说，潮汐发电首先是把潮汐的动能和位能通过水轮机变成机械能，然后再由水轮机带动发电机，把机械能转变为电能。137.2.1潮汐能发电的原理及型式(1)潮汐能发电原理潮汐发电按照能量形式的不同分为利用潮汐动能发电：利用涨落潮水的流速直接冲击水轮机发电。利用潮流动能发电一般流速大于1m/s,且潮流较强时考虑，其结构简单造价低但是，发电不稳定利用潮汐势能发电：在海湾或者河口修筑拦潮大坝，利用坝内外涨落潮时候的水位差来发电。利用势能发电造价高、发电量大147.2.1潮汐能发电的原理及型式(2)潮汐能发电站按照开发方式不同分为单库单向式：只在落潮时发电充水、等候、发电、等候工况（4个工况）投资少,发电少,单向发电,天均发电10-12h,效率22%单库双向式：在涨、落潮时都能发电等候,涨潮发电,充水,等候,落潮发电,泄水(6个工况)厂房水工建筑物的结构和水轮机发电机组的结构均要复杂一些，一般每天可发电16~20小时，能充分利用潮汐能双库单向式：可连续发电分为上水库和下水库工程量大、投资大，但可以连续发电，效率高发电结合抽水蓄能式：涨潮将水抽入水库，落潮将水抽出水库，增加有效水头，提高发电量157.2.2潮汐能发电站的组成(1)拦水堤坝：将河口或港湾水域与外海隔开，形成潮汐水库土坝石坝混凝土和钢筋混凝土坝水闸：调节水库的进出水量涨潮向水库进水落潮从水库往外放水发电厂：将潮汐能转变为电能的机构，主要设备是水轮发电机组竖轴式机组卧轴式机组贯流式机组：减小厂房长度167.2.3潮汐能可开发资源量计算(1)单向潮汐电站装机容量：N=200A2F(kW)年发电量：E=0.40×106A2F(kWh)A---平均潮差（m）F---水库面积（m2）双向潮汐电站装机容量：N=200A2F(kW)年发电量：E=0.55×106A2F(kWh)A---平均潮差（m）F---水库面积（m2）177.2.4潮汐能发电的若干技术问题(1)潮汐发电的关键技术问题低水头、大流量、变工况水轮发电机组电站运行和控制电站与海洋环境的相互作用–电站对环境的影响–海洋环境对电站的影响电站系统优化–协调电量、间断发电–设备造价和可靠性等电站设备海水中防腐蚀法国朗斯潮汐能电站，加拿大安纳波利斯潮汐能电站和中国江厦潮汐能电站，技术比较成熟187.2.4潮汐能发电的若干技术问题(2)潮汐发电要进一步研究解决的技术问题泥沙淤积问题：会使水库的容积缩小，通水渠道变窄，水库使用寿命缩短，发电量减少，加速水轮机叶片的磨损海工结构的防腐蚀和防海洋生物附着问题：使通流部分阻塞、转动部分失灵等影响电力的补偿问题：补偿不能发电的时段采用双水库：上下水库终日保持水位差旁加抽水蓄能电站另配置火电机组与河川水电站联合运行与较大电力系统相连调整适应间断供电的用电负荷197.2.4潮汐能发电的若干技术问题(3)确定建设潮汐能发电站应考虑的主要问题从当地工农业生产和人民生活用电的需要出发必须根据当地的自然条件、科学认真分析建设潮汐能发电的客观条件潮汐条件：根据一段时间的最大、最小、平均超差进行综合分析判断地形条件：选海湾内或通海河口作为建站地址地质条件：拦水坝建成以后，坝基的地质条件要足以承受坝体的质量；坝基和两岸地带还要满足不漏水的要求；进行投资和效率综合分析，选出最合理的方案建筑材料条件207.2.5潮汐能发电的优缺点及经济性(1)潮汐能发电优点能量可以再生，取之不尽潮汐涨落有规律，可以预报，没有枯水期清洁，不污染环境运行费用低基本没有淹地、移民问题除发电外可以农业、水产、灌溉综合利用潮汐能发电主要问题单位建设投资大，造价高水头低，机组耗钢多发电具有间断性工程上有泥沙、海水腐蚀和污黏等问题217.3世界潮汐能发电227.3.1潮汐能利用简史(1)潮汐能利用11-12世纪，法国英国等潮汐能水磨16世纪，俄国出现潮汐能水磨18世纪，潮汐能锯木厂19世纪末，法国出现建立潮汐能电站构想1913年，德国在北海海岸苏姆湾建立了世界上第一座潮汐发电站。后法国建立1865kW的潮汐能电站1957年,中国在山东建成中国第一座潮汐发电站1967年，法国朗斯潮汐发电站建成，这是世界上第一座具有经济价值，而且也是目前世界上最大的潮汐发电站。237.3.2世界潮汐能利用现状(1)目前，世界潮汐能发电站装机265MW，年发电量约6亿kWh，是海洋能中最成熟的，利用规模最大的一种法国1967年，朗斯电站投入运行世界上装机容量最大的潮汐能电站，位于法国西北部英吉利海峡沿岸24台1万kW的机组，机组利用率95％发电工程主要包括发电站厂房船闸泄水闸堆石坝247.3.2世界潮汐能利用现状(2)法国朗斯电站主要参数最大潮差：13m平均潮差：8.5m库容：1.84亿m3坝长：750m坝高：12m水库面积：22km2厂房总长384.5m机组型式：双向六工况灯泡贯流式机组年发电能力：6亿kWh总投资：4.8亿法郎控制方式：计算机控制系统发电成本：1975年0.0872法郎/kWh257.3.2世界潮汐能利用现状(3)前苏联1968年在乌拉湾建立基斯拉雅潮汐电站最大潮差：3.9m平均潮差：2m坝长：50m机组型式：灯泡贯流式机组装机容量:400kW英国塞汶河口潮汐能丰富,平均潮差8.8m,最大潮差15.6m。塞汶湾潮汐电站安装水轮发电机组160台，总装机容量7200MW，年发电量14.4TWh加拿大1972年成立“潮汐发电评议委员会”，提出计划。1984年建成的安纳波利斯潮汐能电站总装机为2万kW，是目前世界上单机容量最大的机组267.3.2世界潮汐能利用现状(4)日本1970年进行了理论探讨潮汐能不丰富，建设小型试验性潮汐能发电站朝鲜1974年开始建立试验性潮汐能电站有两台机组于1976年和1977年开始运转韩国正在规划建设潮汐能电站，装机容量为40万kW美国正在建设42.4万kW的潮汐电站277.4中国潮汐能发电287.4.1中国潮汐能开发利用简史(1)潮汐能利用1900年前东汉有人给出潮汐能的解释1000年前有了潮汐磨潮汐能当作动力来运石块制盐1955年建立中国第一座潮汐水能泵站，可进行抽水灌溉1958年广东顺德建了中国第一座潮汐能发电站——鸡州潮汐电站297.4.2中国潮汐能资源(1)潮汐能资源中国潮汐能堤线长2-5km以下、堤线下水深10m以下，平均潮差0.5m，500处潮汐能地址理论蕴藏量1.1亿kW分布于河北、天津、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和台湾–其中浙江福建两省的蕴藏量占80％以上–可开发装机2157.5万kW,年发电量618亿kWh,闽、浙两省可开发装机1912.6万kW具有开发价值的主要有福建大官坂、福建八尺门、浙江健跳港、浙江黄墩港杭州湾、乐清湾、长江口北支307.4.3中国潮汐能发电现状(1)总体潮汐能资源利用现状1958年来，共建设小型潮汐电站50多座到2002年，正在运行的潮汐电站8座，总装机容量10650kW江厦潮汐能发电站位于浙江乐清湾中国最大双向潮汐能发电站总装机3200kW卧轴双向灯泡贯流机组单机容量500、600、700kW317.4.3中国潮汐能发电现状(2)潮汐电站白沙口潮汐能发电站：山东省，总装机容量为640kW，由4台单机容量为160kW的竖轴贯流式机组组成沙山潮汐能发电站：浙江省，是一座蓄水式单项型的潮汐能发电站岳浦潮汐能发电站：浙江省，蓄水库面积约为1900m2，可蓄水40万m3，装机容量为150kW，由两台75kW的单机组成海山潮汐能发电站：浙江省，装机容量为150kW，由两台75kW的单机组成，采用双库单向式327.4.3中国潮汐能发电现状(2)潮汐电站浏河潮汐能发电站：江苏省，最低水头0.3m，设计水头1.2m，装有2台75kW卧轴半贯流式水轮发电机组设计年发电量为25万kWh甘竹滩洪潮发电站：广东省顺德县，水位差小，1.27m以下，流量大，达30m3/s，有22台贯流式水轮机组，总装机容量为5000kW幸福洋潮汐能发电站：福建省，4台320kW贯流式机组，总装机容