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1、海洋能 的开发和利用目 录一、什么是海洋能 二、海洋能的特点 三、海洋能的开发利用1、潮汐能及其利用2、波浪能及其利用3、温差能及温差发利用4、盐差能及盐差发电世界已探明能源储量 和可开采年限 石油：资源的储量为10195亿桶，可供 开采43年，高成本油田可供人类开采 240年； 天然气：埋藏量为144万亿立方米，可 开采63年，高成本气田可供开采452年 ； 煤炭：埋藏量10316亿吨，可开采231年一、什么是海洋能？ 定义： 蕴藏在海洋中的可再生能源。包括潮汐能 、波浪能、海洋温差能和海洋盐度差能二、海洋能的特点（优缺点 ）（1）总量大，密度小 （2）可再生 （3）污染小，是清洁 能源 （
2、4）时空分布不均空间上因地而异时间上有日变化、月 变化、年变化视频1：海洋能的利用三、海洋能开发利用1、潮汐能及利用 什么是潮汐能？潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水 的势能。潮汐能是以势能形态出现的海洋能， 是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能 。它包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的 能量，潮水在涨落中蕴藏着巨大能量，这种 能量是永恒的、无污染的能量。视频2：潮汐的形成与潮汐能潮汐能的利用潮汐能利用 的主要方式是发电 。原理：潮汐发电 利用潮水的涨、落 产生的水位差所具 有的势能来发电。 从能量的角度来看 ，就是将海水的势 能和动能，通过水 轮发电机组转化为 电能的过程。选址条件:选择浅窄的
3、海峡、海湾和河口 区域潮差足够大-取决于河口喇叭形的形状海岸能储蓄大量海水，并进行土建施工 -口小腹大，地形平坦的地区发电形式单库单向电站 ： 即只用一个水库，仅 在涨潮（或落潮）时发电单库双向电站 ： 用一个水库，但是涨 潮与落潮时均可发电，只是在平潮时不 能发电视频3：潮汐电站双库双向电站 ： 它是用二个相邻的水 库，使一个水库在涨潮时进水，另一个 水库在落潮时放水，这样前一个水库的 水位总比后一个水库的水位高，故前者 称为上水库，后者称为下水库。水轮发 电机组放在两水库之间的隔坝内，两水 库始终保持着水位差，故可以全天发电 。双库双向型，虽然可以连续发电，但 经济上不合算，未见实际应用。
4、 前景与现状由于常规电站廉价电费的竞争，建 成投产的商业用潮汐电站不多。然而， 由于潮汐能蕴藏量的巨大和潮汐发电的 许多优点，人们还是非常重视对潮汐发 电的研究和试验。 世界上： 最早-德国1912年建成的布苏姆潮汐电站 中国：广东顺德、东湾、山东乳山、上 海崇明视频4：爱尔兰大力开发潮汐能 世界上第一座潮 汐电站是法国的 郞斯河口电站， 其装机容量为24 千瓦 。 1980年建成的江 厦潮汐电站是我 国第一座双向潮 汐电站，总机容 量为 3200千瓦 已并入华东电网 运行。 我国潮汐能资源特点一）蕴藏量十分可观。 二）中国潮汐能资源的地理分布十 分不均匀。主要集中在华东沿海， 其中以福建、浙
5、江、上海长江北支 为最多，可开发潮汐能的88% 。 我国潮汐能资源特点三）地形地质方面，中国沿海主要为 平原型和港湾型两类，以杭州湾为界 ，杭州湾以北，潮差较小，且缺乏较 优越的港湾坝址；杭州湾以南，港湾 海岸较多，潮差较大，且有较优越的 发电坝址。渐、闽两省沿岸为虽有丰 富的潮汐能资源，但开发存在较大的 困难，需着重研究解决水库的泥沙淤 积问题。思考1、潮汐与水能发电工程建设的异同点是什么？ 修建大坝；坝址选择口小腹大地区；潮汐电站建在河 口海峡或海湾，水电站建在落差大的河段 2、沿海地区都能进行潮汐发电吗？ 要有足够的潮差；要有储蓄大量海水的海岸；要有 地形平坦，口小腹大的地区便 于土建工
6、程建设 3、一天中能进行几次的潮汐发电？4次2、波浪能及利用 什么是波浪能？ 定义：波浪能是指海洋表面波浪所具有的动 能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪 的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪 能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。 波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的， 它实质上是吸收了风能而形成的。能量传递 速率和风速有关，也和风与水相互作用的距 离有关。波浪可以用波高、波长和波周期等 特征来描述。波浪波浪波浪波浪波浪能的优点 1.波浪能以机械能形式出现，是海能 中品位最高的能量； 2.波浪能的能流密度最大，在太平 洋、大西洋东海岸纬度4060区 域，波浪能可达到3070kW/m，某
7、些地方达100kW/m 3.波浪能是海洋中分布最广的可 再生能源大海里很难找到没 有波浪的地方。波浪能的利用波浪发电是波浪能利用的主要方式， 此外，波浪能还可以用于抽水、供热 、海水淡化以及制氢等。 如何利用波浪能？ 波浪能利用的关键是波浪能转换装置。通 常波浪能 要经过三级转换： 第一级为受波体，它将大海的波浪能吸收 进来； 第二级为中间转换装置，它优化第一级转 换，产生出足够稳定的能量； 第三级为发电装置，与其它发电装置类似 。波浪能装置千变万化，但通常具有两 个部分：转换装置第一部分为采集系统， 作用是俘获波浪能；采 集系统的形式有振荡水 柱式（OWC）、振荡浮子 式（Buoy）、摆式
8、(Pendulum)、鸭式 (Duck)、筏式(Raft)、 收缩坡道式(Tapchan)、 蚌式(Clam)等视频：波浪发电1 视频：波浪发电2第二部分为转换系统，即把俘获的波浪 能转换为某种特定形式的机械能或电能 。转换系统有空气叶轮、低水头水轮机 、液压系统、机械系统以及发电机等国际上一些国家对波浪能的利用现状爱尔兰Wavebob公司研 制的装置在2005年现小 比例的实海况实验， 2006年开始正式发电。荷兰的Teamwork Tech nology BV公司研制的AWS振荡浮子式波 能装置（装机容量为2MW） 世界上第一个商业海浪发电厂“海 蛇”位于葡萄牙北部海岸，2008年刚刚 投
9、入运转。“海蛇”的发电机是一个150 米长的钢铰接结构，通过弯曲移动带动 水轮发电机发电，可产生750千瓦电量。 该装置名“水 蟒” 长约182米、宽 约6米，由橡胶 制成，其中充 满海水。 每当有波浪经过时，弹性极强的橡胶管 就会随之上下摆动，橡胶管内部就会产 生一股水流脉冲。脉冲汇集在尾部的发 电机中，最终产生电能，然后通过海底 电缆传输出去。国内对波浪能的利用现状我国政府“十五”期间共投入 经费435万，其中国家“十五 ”“863”计划支持120万，中国科 学院知识创新工程支持300万，广 东省科技计划项目支持15万，由中 国科学院广州能源研究所研制一座 波浪能独立发电系统。我国的利用区
10、域首选浙江、福建沿岸应用为重点开发 利用地区，其次是广东东部、长江口 和山东半岛南岸中段。这些地区具有 能量密度高、季节变化小、平均潮差 小、近岸水较深、均为基岩海岸；具 有岸滩较窄，坡度较大等优越条件， 是波浪能源开发利用的理想地点，应 做为优先开发的地区。3、温差能及温差发电海洋温差(ocean hermal energy) ：又称海洋热能。是利用海洋中受太 阳能加热的暖和的表层水与较冷的深 层水之间的温差进行发电而获得的能 量。什么是海洋温差能？利用热带及亚热带海洋表层和深层海 水间存在的温差发电。1881年，法国人达 松伐耳提出海洋温差发电的设想。1930年 ，法国人G.克劳德在古巴建
11、成陆基开式发 电装置。1979年8月，一个名为“MINI- OTEC”的漂浮式海洋温差电站在美国夏威 夷建成。这是世界上第一个有净功率 (15kW)输出的海洋温差发电装置。海洋温差能(也称海洋热能)十分稳定 ，无明显的昼夜变化，可开发量巨大，不 需储能装置即可提供基本负荷所需电力。 温差发电的基本原理就 是借助一种工作介质，使表 层海水中的热能向深层冷水 中转移，从而做功发电。例 如使用低沸点的二氧化硫、 氨或氟利昂做介质，在表层 温水热力作用下气化、沸腾 ，吹动透平机发电，再利用 深层冷水把工作介质凝结成 液态。使表层海水中的热能 向深层冷水中转移，从而做 功发电如此循环不息，保持 发电机运
12、行。 温差能发电机发电原理视频：温差发电海洋温差发电采 用兰金循环，其 实际热效率约为 2.5%。根据所用 工质及流程的安 排，分为闭式、 开式和混合式循 环。 转换技术闭式循 环系统混合式 循环系 统提升 式循环 和Kalina 循环转换技术开式循 环系统开式循环系统开式循环系统开式循环系统图开式循环不使用其他 介质，不需要海水与 工质的热交换，因此 可以减少二次热交换 而产生的热损失;也不 会因为工质的泄漏而 对环境造成破坏;结构 相对简单。如果开式 循环采用间壁式冷凝 器，则可得到淡水。闭式循环系统闭式循环系统闭式循环由于使用 了低沸点工质，使整 个装置、特别是透平 机组的尺寸大大缩小
13、，因此易于实现装置 的小型化以及规模的 大型化。没有不凝性 气体对系统的影响。通常采用低沸点工质 (如丙烷、异丁烷、氛里昂、氨等) 作为工作物质，吸收表层海水的热量而成为蒸汽，用来推动汽 轮发电机组发电。做完功的低沸点工质再送进冷凝器，由深层 的冷海水冷凝，通过泵把液态工质重新打入蒸发器，然后用表 层海水使工质再次蒸发而继续发电。混合式循环系统是在闭式循环的基础上结合开式循 环改造而成的。混合式循环系统有两种形式，一种是温 海水先闪蒸，闪蒸出来的蒸汽在蒸发器内加热工质的同 时被冷凝为淡水;另一种是温海水通过蒸发器加热工质 ，然后再在闪蒸器内闪蒸，闪蒸出来的蒸汽用从冷凝器 出来的冷海水冷凝。 混
14、合式循环系统既可发电，又可产生淡水，具有开 式循环和闭式循环的优点。混合式(1)系统 混合式(2)系统混合式循环系统混合式循环系统提升式循环和Kalina循环提升式循环采用多微孔( 约0.1微米孔径)组成的雾 化器，用海洋温水作热源 ，一小部分水在雾化器中 被蒸发，大部分水成雾状 。于是，汽液两相流在底 部和顶部的压差下由提升 管慢慢被提升到顶部的冷 凝器，再由深海的冷水进 行喷淋冷却，被冷却的水 以其势能推动水轮机旋转 ，带动发电机发电.Kalina 循环采用的工质是氨水混 合物。氨水混合物通过蒸发器，一 部分变为蒸汽，蒸汽通过气液分离 器之后再进入汽轮机做工;从气液 分离器中分离出来的液态
15、氨水，在 回热器内放热，预热将要进入蒸发 器内的氨水工质，然后进入冷凝器 ，和从汽轮机出来的氨水工质一起 被深层海水冷却。冷却的工质再次 被泵打入预热器，然后进入蒸发器 进行下一次循环。1 海水温差能实际上是蕴藏的太阳能，其利用不消耗材料 ，不排放有害的污染物，因此是可再生的洁净能源。2 海水温差能蕴藏量丰富。据预计，仅北纬20至南纬 20之间的海域，海水温差能大约可发电26亿千瓦。3 与潮汐能、波浪能受到季节的影响而有间歇性不同，海水温差基本恒 定，所以海水温差能较稳定，24小时不间断，昼夜波动小。4 能量密度低，热力循环和装置的效率低。在所有的热力循环中，努力 提高温差是提高循环效率的最有
16、效的途径，而海水温差始终在 2025之 间，温差小，从而使得循环效率较低。温差发电的优点国内 分部 中国的南海海域辽阔，水深大于800米的海域 约140150万平方公里，位于北回归线以南，太阳辐 射强烈，是典型的热带海洋，表层水温均在25C以上。 5000800米以下的深层水温在5C以下，表深层水温差在 2024C，蕴藏着丰富的温差能资源。据计算，南海温差能资源理论蕴藏量约为1.191.331019 千焦耳，技术上可开发利用的能量（热效率取7）约为（8.33 9.31）10取50，利用资源10）装机容量达13.21 14.76亿千瓦。中国温差能资源蕴藏量大，在各类海洋能资源中占居首位 ，这些资源主要分布在南海和台湾海域，尤其是南海中部的西 沙群岛海域和台湾以东海区，具有日照强烈，温差大且稳定， 全年可开发利用，冷水层离岸距离小，近岸海底地形陡峻等优 点，开发利用条件
