海洋能发电技术的发展现状与前景
海洋能量转换技术的现状与发展趋势

海洋能量转换技术的现状与发展趋势海洋,占据着地球表面约 71%的面积,蕴藏着无尽的能量资源。
随着全球对清洁能源的需求不断增长,海洋能量转换技术逐渐成为研究和开发的热点领域。
海洋能量主要包括海浪能、潮汐能、海流能、温差能和盐差能等多种形式,这些能量的开发和利用为解决能源危机和环境问题提供了新的途径。
目前,海洋能量转换技术在全球范围内取得了一定的进展。
潮汐能发电技术相对较为成熟,已经有一些商业运行的潮汐电站。
例如,法国的朗斯潮汐电站是世界上最大的潮汐电站之一,其装机容量达到 24万千瓦。
潮汐能发电的原理是利用潮汐的涨落驱动水轮机旋转,从而带动发电机发电。
这种技术的优点是能量输出相对稳定,可预测性强,但缺点是建设成本高,对海洋生态环境可能产生一定影响。
海浪能转换技术也在不断发展。
常见的海浪能转换装置有振荡水柱式、摆式和筏式等。
振荡水柱式装置通过海浪的上下运动推动空气在气室内压缩和膨胀,从而驱动涡轮机发电。
摆式装置则利用海浪的水平运动带动摆体摆动来发电。
然而,海浪能的能量密度较低且分布不均匀,导致目前海浪能发电的成本较高,效率有待提高。
海流能发电技术也逐渐受到关注。
海流能是指海洋中大规模的定向水流所蕴含的能量。
海流能发电装置通常类似于风力发电机,但工作在水下环境。
一些国家已经开展了海流能发电的试验项目,但目前仍面临着设备可靠性、维护成本高等挑战。
温差能和盐差能的开发利用则处于研究和试验阶段。
温差能利用海洋表层和深层的温度差来驱动热力循环系统发电。
盐差能则是基于海水和淡水之间的盐度差产生的能量。
这两种能源的开发面临着技术复杂、成本高昂等诸多难题。
在海洋能量转换技术的发展过程中,还面临着一些共同的问题和挑战。
首先,海洋环境复杂恶劣,对设备的耐腐蚀性、密封性和稳定性提出了很高的要求,这增加了设备的制造和维护成本。
其次,海洋能量的分布较为分散,能量收集和传输存在困难,需要研发高效的能量收集和传输系统。
此外,海洋生态环境保护也是不容忽视的问题,海洋能源开发项目必须确保对海洋生态系统的影响最小化。
海洋能发电技术的发展现状与前景

海洋能发电技术的发展现状与前景一、本文概述1、简述海洋能发电技术的概念海洋能发电技术,是指利用海洋中的可再生能源,如潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐度差能等,通过特定的装置或系统转换为电能的一种技术。
这些能源源于太阳辐射能,以热能、机械能等形式贮存于海洋之中,且可再生,因此被视为清洁、可持续的能源。
海洋能发电技术的开发利用,是对传统能源的一种补充和替代。
其核心技术在于如何将海洋中的自然能源有效转换为电能,这通常涉及到机械能、热能向电能的转换过程。
例如,潮汐能发电利用潮汐涨落产生的动力驱动水轮机转动,进而带动发电机发电;波浪能发电则是利用波浪装置将波浪能转换为装置的机械能,再驱动发电机发电。
随着全球能源需求的日益增长和对环境保护的日益重视,海洋能发电技术因其独特的优势,如储量丰富、清洁无污染、可再生等,越来越受到人们的关注和重视。
未来,随着技术的不断进步和成本的降低,海洋能发电技术有望在全球能源结构中占据更重要的地位。
2、阐述海洋能在全球能源结构中的重要性和意义在全球能源结构中,海洋能作为一种清洁、可再生的能源,具有极高的重要性和意义。
随着全球气候变化和环境问题日益严重,传统化石能源的消耗不仅加剧了温室气体的排放,也引发了资源枯竭的担忧。
因此,寻找可持续、环保的替代能源已成为全球共识。
海洋能,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐差能等多种形式,是地球上最为丰富的能源之一。
它不受地理位置、天气条件等因素的限制,分布广泛且稳定可靠。
更重要的是,海洋能的开发利用几乎不产生污染物和温室气体,对环境的破坏极小,符合可持续发展的要求。
从全球能源战略的角度来看,海洋能的发展对于优化能源结构、保障能源安全具有重要意义。
随着技术的不断进步和成本的降低,海洋能发电在全球能源供应中的比重有望逐渐提升,成为未来能源体系的重要组成部分。
海洋能的开发利用还能带动相关产业的发展,创造就业机会,促进经济增长。
海洋能发电技术的现状与未来发展趋势研究

海洋能发电技术的现状与未来发展趋势研究一、绪论海洋能作为一种新兴的可再生能源,具有广阔的开发潜力和巨大的能源储备,受到了世界各国的重视和关注。
海洋能发电技术是利用海洋涡轮、浪能、潮汐能等形式的能量转化为电能的技术,具有环境友好、稳定可靠等优点。
本报告旨在对海洋能发电技术的现状进行分析,并探讨未来的发展趋势,为海洋能的进一步发展提出对策建议。
二、海洋能发电技术的现状分析1. 海洋能资源分布情况海洋能资源主要包括浪能、潮汐能和温差能等。
全球海洋能资源分布广泛,其中北冰洋、南极洋、北太平洋和北大西洋的浪能资源最为丰富,潮汐能资源主要分布在潮汐能资源最为丰富。
2. 海洋能发电技术现状目前,海洋能发电技术主要包括浪能发电、潮汐能发电和海洋温差发电等。
浪能发电技术主要通过浮标式装置或潜水泵装置来捕捉海浪能量,目前已有多个国家在海洋能发电方面进行了试验和实践。
潮汐能发电技术利用潮汐运动产生的动能来发电,主要有潮汐水轮机和潮汐涡轮机两种方式。
海洋温差发电技术则是利用海水表面和海水底部的温差来驱动涡轮发电机产生电能。
3. 国内外海洋能发电项目目前,世界各国都在积极推动海洋能发电项目的发展。
欧洲国家在海洋能发电领域处于领先地位,拥有成熟的技术和大规模的海洋能发电项目。
而我国在海洋能发电方面也取得了一定进展,如长江口潮汐发电等项目。
三、海洋能发电技术存在的问题1. 技术不成熟海洋能发电技术相对于其他能源技术而言仍处于发展阶段,存在着技术不成熟的问题。
特别是在海洋环境恶劣、设备耐久性等方面仍有待提高。
2. 经济问题海洋能发电项目的建设和运营成本较高,投资回报周期较长,需要支持和逐步完善的市场机制。
3. 环境影响海洋能发电项目在建设和运营过程中可能对海洋生态环境造成一定影响,如影响海洋生物迁徙和繁殖等。
四、海洋能发电技术发展的对策建议1. 加强技术研发应不断加大海洋能发电技术的研发力度,提升技术水平,解决技术难题,降低成本,提高效率。
海洋能发电技术的发展与应用前景

海洋能发电技术的发展与应用前景近年来,随着能源需求的增加和可再生能源的重要性逐渐凸显,海洋能发电技术成为人们关注的焦点。
海洋能发电是指利用潮汐、波浪、海流、海洋温差等海洋能源来产生电能的技术。
本文旨在探讨海洋能发电技术的发展现状以及其应用前景。
一、潮汐能发电技术的发展与应用前景潮汐能是指利用潮汐的上升和下降来获得能量的一种海洋能发电技术。
潮汐能发电技术经过多年的发展,已经具备可行性和商业化应用的潜力。
目前主流的潮汐能发电技术主要包括潮汐发电机和潮汐涡轮发电机。
潮汐发电机利用潮汐涨落的动能,通过潮汐水流的驱动产生电能。
同时,潮汐涡轮发电机则通过在水中设置涡轮装置,通过潮汐水流的流动来驱动涡轮并产生电能。
这些技术的发展不仅可以满足当地的电力需求,还可以为周边地区提供可再生的清洁能源。
未来,潮汐能发电技术有望在全球范围内得到更广泛的应用。
二、波浪能发电技术的发展与应用前景波浪能发电技术是一种利用海洋波浪动能来产生电能的技术,具有丰富的资源和较高的能量密度。
目前,主要的波浪能发电技术包括浮动式波浪能转换器和压力差波浪能转换器。
浮动式波浪能转换器通过将浮标与发电机连系,当波浪推动浮标上下浮动时,通过机械装置将波浪动能转化为电能。
而压力差波浪能转换器则通过利用波浪对设备的压力差来产生电能。
这些技术在海洋能发电领域具有重要的应用前景。
三、海流能发电技术的发展与应用前景海流能发电技术是指利用海洋中的水流动能转化为电能的技术。
海流能发电技术具有稳定性和预测性强的特点,成为可再生能源领域的热门技术。
目前,主要的海流能发电技术包括水轮发电机和垂直轴悬浮式涡轮发电机。
水轮发电机是利用水流对叶轮的冲击力来产生转动,从而驱动发电机产生电能。
垂直轴悬浮式涡轮发电机则是通过将多个轮叶组合成悬浮式结构,使其可以自动调整叶尖挂角,并将旋转的动能转化为电能。
这些技术在海洋能发电领域的应用前景可观。
四、海洋温差能发电技术的发展与应用前景海洋温差能发电技术是指利用海洋中不同温度层之间的温差来产生电能的技术。
海流能发电技术的现状与发展趋势

海流能发电技术的现状与发展趋势引言:随着对可再生能源的需求不断增长,海流能作为一种潜在的清洁能源资源吸引了广泛关注。
海流能发电技术以海洋中的潮汐、洋流和海浪等动能为源泉,转化为电能供应一直以来被视为一种具有巨大潜力的可再生能源技术。
本文将评估海流能发电技术的现状,探讨其发展趋势,并对其局限性和挑战进行分析。
一、海流能发电技术的现状1.海流能发电技术的概述海流能发电技术可以分为潮汐能发电、洋流能发电和波浪能发电。
潮汐能发电利用潮汐运动中的涨落差来转化为电能,洋流能发电通过利用洋流的动能将其转化为电能,波浪能发电则利用波浪的起伏运动来产生电能。
2.潮汐能发电技术的现状潮汐能发电技术是海流能发电技术中发展最为成熟的一种。
目前已经有多个国家采用了潮汐能发电技术,如法国的圣马洛海峡潮汐电站和加拿大的贝尔岛潮汐能发电站等。
这些项目利用海流的涨落差,在数百个涡轮机中产生电力。
然而,潮汐能发电技术的效率还有待提高,并且选址限制较多。
3.洋流能发电技术的现状洋流能发电技术利用洋流的运动动能转化为电能。
目前,洋流能发电技术仍处于早期阶段,研究和开发工作仍在进行中。
有一些试点项目已经开始尝试,如苏格兰南部的潮流能项目。
然而,由于海洋环境的复杂性,洋流能发电技术面临着许多挑战,如设备的耐久性和维护成本等。
4.波浪能发电技术的现状波浪能发电技术是海流能发电技术中相对较新的一种。
目前,波浪能发电技术还处于研究和实验阶段。
许多国家和地区正在探索波浪能发电技术的潜力,如葡萄牙和澳大利亚等。
波浪能发电技术的挑战主要包括海洋环境的压力和设备的稳定性。
二、海流能发电技术的发展趋势1.技术改进和成本降低随着对海流能发电技术的研究不断深入,技术改进将会带来效率的提高和成本的降低。
例如,利用先进的涡轮机设计来提高转化效率,采用先进材料和制造工艺来降低设备制造成本。
2.深水技术的发展海流能发电技术的研究正逐渐向深水区域扩展。
在深水区域,海流的速度更快,能量更丰富。
海洋能技术的现状及前景分析

海洋能技术的现状及前景分析随着世界能源需求的不断增长,传统能源资源已经开始紧缺,为了满足未来能源需求和环保的双重目标,人们开始挖掘更多的可再生能源,海洋能技术就是其中非常重要的一种。
本文将分析海洋能技术的现状及前景。
一、海洋能技术的定义及分类海洋能技术指的是利用海洋资源和海洋力量来生产能源的一种技术,包括潮汐能、浪能、温差能、盐度差能等。
潮汐能是指海洋潮汐的差异产生的能量;浪能是指海洋波浪的能量;温差能是指海洋不同温度层之间温差的能量;盐度差能是指海洋不同盐度层之间盐度差的能量。
二、海洋能技术的现状及应用目前,海洋能技术在世界范围内得到了广泛的应用。
2017年,全球潮汐能的装机容量已经达到了1.5GW,其中法国是最大的潮汐能生产国。
挪威、英国和加拿大等国家也在积极推进潮汐能、浪能、温差能等技术的开发和应用。
海洋能技术目前的应用领域主要集中在电力生产方面。
海上风力发电作为一种成熟的技术已经应用广泛,海洋潮汐发电、海浪发电等技术正在快速发展。
此外,海洋能技术也可以应用于海洋水深探测、海洋环境监测等领域。
三、海洋能技术的前景随着全球对可再生能源的需求不断增长,海洋能技术有望成为未来的一种主流能源。
目前海洋能技术还处于起步阶段,但是已经有许多国家和地区开始着手开发和应用这种新型能源技术。
未来,海洋能技术将面临许多挑战。
首先要解决的是技术问题,包括如何提高海洋能技术的转化效率、如何提高海洋能技术的稳定性等。
其次是海洋环境问题,如何保护和管理海洋生态环境,避免对海洋产生不可逆转的破坏。
总的来说,海洋能技术的前景是十分广阔的。
未来随着技术的进步和社会的推广,海洋能技术将有望成为可再生能源领域的重要组成部分,为人类的能源安全和可持续发展作出贡献。
海洋能利用技术的发展现状及前景研究
海洋能利用技术的发展现状及前景研究海洋是地球上最珍贵的资源之一,不仅是人类生存和发展的重要基石,而且是全球生态系统稳定的保障。
近年来,随着全球气候变化的加剧和能源需求的不断增长,利用海洋能源的技术研究和开发越来越受到世界各国的重视。
本文将探讨海洋能利用技术的现状及前景研究。
一、海洋能利用技术的现状分析1、潮汐能利用技术潮汐能是利用潮汐能量发电的一种方式。
目前,全球利用潮汐能的技术主要分为潮汐发电和潮汐能量利用。
我国近年来也开始了潮汐能的开发利用,因为中国东海潮汐能资源丰富,开发潮汐能发电技术具有广阔的发展前景。
同时,潮汐能量供能的可靠性和稳定性很高,具有长期可持续发展的特点。
2、海洋风能利用技术海洋风能利用技术是利用海域中风浪能量来发电的一种形式,比较常见的有陆上风电和海上风电。
其中,海上风电的潜在规模是陆上风电的数倍以上。
海上风电技术可有效利用海洋能源资源,同时具备环保、清洁的特点,成为全球清洁能源未来的重要方向。
3、海洋温差能利用技术海洋温差能是指利用海洋水体中不同温度的热能差,将其转换为有用的能源形式。
海洋温差能利用技术是开发海洋能源资源的一条新途径。
我国南北温差大,南方和北方海域交界处温差也大,适合开发温差发电。
4、海洋光电能利用技术海洋光电能利用技术是指利用海洋中的光能并转化为电能的一种形式。
海洋光电能是可再生、无污染的清洁能源,具有很好的环保性和经济性,并且在碳中和领域具有潜在的应用前景。
二、海洋能利用技术的前景研究1、海洋能开发利用将成为未来清洁能源的重要领域随着全球经济的发展和人口的不断增加,全球能源需求不断上升,以化石燃料为主的现有能源极为有限,清洁能源发展迫在眉睫。
海洋能作为典型清洁能源之一,开发利用前景广阔。
未来,海洋能发电的规模有望不断扩大,将成为未来清洁能源的重要领域。
2、技术突破将成为海洋能利用技术发展的关键目前,海洋能利用技术在技术成熟度和应用范围上还存在诸多问题,需要进一步加强基础理论研究和技术创新,以提高海洋能利用技术的发展水平。
海洋潮汐能发电技术的创新与发展研究
海洋潮汐能发电技术的创新与发展研究一、现状分析海洋潮汐能作为一种可再生能源,具有广阔的发展前景。
通过利用潮汐涨落产生的动能来发电,不仅可以减少对传统能源的依赖,降低对环境的破坏,还可以提升能源利用效率。
目前,全球各国对海洋潮汐能的开发利用皆有积极的探索与实践,但仍面临诸多挑战与问题。
1.1 海洋潮汐能发电技术现状目前,海洋潮汐能发电技术主要包括潮汐水轮机、潮汐能发电站等。
其中,潮汐水轮机是一种常见的发电设备,通过水流驱动水轮机发电。
潮汐能发电站则是将多台潮汐水轮机串联在一起,形成一个潮汐发电系统。
这些技术在一定程度上实现了海洋潮汐能的开发利用,但在实际应用中存在一些问题。
1.2 存在问题在海洋潮汐能发电技术的开发与应用过程中,存在着一些问题:潮汐能资源的不稳定性是当前技术发展的主要挑战之一。
潮汐水位变化不仅受到月相、季节等自然因素的影响,还受到地理位置、水文地质等地方性因素的影响,导致潮汐能资源的分布不均匀、利用效率低下。
海洋环境的恶劣条件也是制约海洋潮汐能发电技术发展的关键因素之一。
海洋潮汐能发电设备需要长期浸泡在海水中,受到海浪、海流等自然环境的影响,容易受损,维护成本高,运行稳定性不高。
再者,海洋潮汐能发电技术的成本仍然较高,投资回报周期长,限制了技术的推广和应用范围。
1.3 对策建议针对以上存在问题,为了促进海洋潮汐能发电技术的创新与发展,需要采取以下对策建议:应加强对潮汐资源的调查与研究,建立全面准确的资源数据库,深入分析潮汐能的变化规律,优化潮汐发电系统的设计与布局,提高资源利用效率。
应加强海洋环境监测与预警系统的建设,提高潮汐发电设备的适应性与抗风浪能力,减少受损风险,降低维护成本,延长设备使用寿命。
再者,应加大科研投入,不断提升潮汐发电技术的研发水平,降低生产成本,提高发电效率,加快技术进步与推广应用速度。
应加强制定与支持,建立健全潮汐能发电产业体系,鼓励企业加大投入,推动技术创新,促进潮汐能发电技术的商业化应用。
海洋能开发利用技术的现状与前景
海洋能开发利用技术的现状与前景近年来,随着能源需求的不断增长和对环境保护的日益重视,海洋能成为了人们关注的焦点。
海洋能开发利用技术的现状与前景备受关注,其潜力巨大,可以为人类提供可再生的清洁能源。
一、海洋能开发利用技术的现状1. 潮汐能利用技术潮汐能是指利用潮汐涨落产生的动能。
目前,潮汐发电技术已经比较成熟,主要有潮汐发电机和潮汐涡轮发电机两种。
潮汐发电机利用潮汐水位的变化来驱动涡轮发电机发电,而潮汐涡轮发电机则通过利用潮汐水流的动能来发电。
这些技术已经在一些国家得到了应用,如英国、法国等。
2. 波浪能利用技术波浪能是指利用海洋波浪产生的机械能。
目前,波浪能发电技术主要包括浮动式波浪发电机和压力式波浪发电机。
浮动式波浪发电机通过浮动装置将波浪能转化为机械能,然后再通过发电机将机械能转化为电能。
压力式波浪发电机则是利用波浪的压力差来产生机械能。
这些技术还处于发展阶段,但已经取得了一些突破。
3. 海洋热能利用技术海洋热能是指利用海水温差产生的能量。
目前,海洋热能利用技术主要包括海洋温差发电和海洋热泵技术。
海洋温差发电是利用海水温差驱动发电机发电,而海洋热泵技术则是利用海水的温差来进行供暖和制冷。
这些技术还处于研究阶段,但具有很大的潜力。
二、海洋能开发利用技术的前景1. 可再生能源替代传统能源海洋能是一种可再生的清洁能源,利用海洋能可以减少对传统能源的依赖,降低能源消耗对环境的影响。
海洋能开发利用技术的发展将推动能源结构的转型,实现可持续发展。
2. 促进经济发展海洋能开发利用技术的推广应用将带动相关产业的发展,如潮汐发电设备制造、波浪能发电装置研发等。
这将促进相关产业的发展,创造就业机会,推动经济的发展。
3. 保护海洋生态环境海洋能开发利用技术的推广应用将促进海洋保护和生态环境的改善。
相比传统能源开采,海洋能开发利用对海洋生态环境的影响较小,可以有效保护海洋生态系统的完整性。
4. 国际合作与技术创新海洋能开发利用技术的前景需要各国共同努力和合作。
海洋能源的发展现状及未来趋势分析
海洋能源的发展现状及未来趋势分析随着全球经济的快速发展和能源需求的日益增长,传统能源资源逐渐竭泽而渔。
在这个背景下,海洋能源成为了备受关注的发展方向之一。
本文将就海洋能源的发展现状及未来趋势进行分析,探讨其在能源产业中的潜力和挑战。
一、海洋能源的发展现状1. 海洋风力发电近年来,海洋风力发电成为了海洋能源的热门发展方向。
高速稳定的海洋风流使得海上风力发电场成为了风能资源开发的理想选择。
比如,位于丹麦的霍尔斯海斯海上风电场,利用了海洋风力资源,成功地提供了大量的清洁能源。
不仅如此,海洋风力发电技术的进步也使得海上风力发电成本逐渐降低,增强了其竞争力。
2. 潮汐能发电潮汐能作为一种可再生能源,在海洋能源中具有广阔的应用前景。
潮汐能发电利用了潮汐能的周期性变化,通过潮汐能转换设备将其转化为电能。
例如,法国的拉鲁让尼海峡潮动能项目成为欧洲规模最大的潮汐能发电项目之一。
此外,英国和加拿大等国家也在积极开发潮汐能发电项目,实现了清洁能源的可持续利用。
二、海洋能源的未来趋势1. 技术创新的推动随着科技的发展,新能源技术的涌现将进一步推动海洋能源的发展。
例如,第五代海上风力设备采用垂直轴设计,提高了风能的转化效率和发电能力。
此外,潮汐能、波能和海流能等能源的开发和利用技术也将不断突破,为海洋能源的实际应用提供了更多可能性。
2. 能源转型的需求世界各国为了应对气候变化和环境保护的需求,正在加大对可再生能源的发展和利用。
海洋能源作为一种绿色、清洁的能源形式,将成为能源转型的重要组成部分。
未来,在政府政策的推动下,海洋能源将迎来更加广阔的市场和应用前景。
三、海洋能源的挑战与展望1. 投资成本高与传统能源相比,海洋能源的投资成本较高。
海上设备的建设和维护费用、电力传输线路的建设等都需要大量资金投入。
因此,解决海洋能源的投资问题是未来发展的关键。
2. 环境保护问题尽管海洋能源是一种清洁能源,但其建设和使用过程中也会对海洋生态环境造成一定的影响。
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海洋能发电技术的发展现状与前景摘要: 海洋能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。
海洋能多种多样, 主要包括波浪能、潮流能、潮汐能和温差能等。
利用海洋能发电能够改善能源结构和环境, 有利于海洋资源开发, 受到许多国家的重视。
文中对各种海洋能发电系统的主要技术原理、特点和技术现状作了综述和评价, 最后指出海洋能利用的意义和前景。
关键词: 海洋能波浪能潮流能潮汐能环境保护海洋能是指依附在海水中的能源。
海洋通过各种物理过程或化学过程接收、存储和散发能量, 这些能量以波浪、海流、潮汐、温差等形式存在于海洋之中。
海洋面积占地球总面积的71%, 到达地球的各种来自宇宙的能量, 大部分落在海洋上空和海水中,部分转化为各种形式的海洋能。
海洋能的大部分来自于太阳的辐射和月球的引力。
例如: 太阳辐射到地球表面的太阳能大部分被海水吸收, 使海洋表层水温升高, 形成深部海水与表层海水之间的温差, 因而形成由高温到低温的温差能;太阳能的不均匀分布导致地球上空气流运动, 进而在海面产生波浪运动, 形成波浪能;由地球之外其他星球( 主要由月球)的引力导致的海面升高形成位能, 称为潮汐能;由上述引力导致的海水流动( 其特征是在一日内发生的、有规则的双向流动) 的动能称为潮流能;非潮流的海流( 其特征是一日内不发生双向的流动) 的成因有受风驱动或海水自身密度差驱动等, 归根结蒂是由太阳能造成的, 其动能称为海流能。
海洋能是清洁的可再生能源, 开发和利用海洋能对缓解能源危机和环境污染问题具有重要的意义, 许多国家特别是海洋能资源丰富的国家, 大力鼓励海洋能发电技术的发展。
由于海洋能发电系统的运行环境恶劣, 与其他可再生能源发电系统, 如风电、光伏发电相比, 发展相对滞后, 但是随着相关技术的发展, 以及各国科技工作者的努力, 近年来, 海洋能发电技术取得了长足的进步, 陆续有试验电站进入商业化运行。
可以预见, 不远的将来, 随着海洋能发电技术日益成熟, 将会有越来越多的海洋能发电系统接入电网运行。
由于海洋蕴涵量巨大, 海洋能必将成为能源供给的重要组成部分。
1.发展现状目前,只有潮汐能发电技术比较成熟,其他形式海洋能的应用大都还停留在探索阶段。
1.1 潮汐能潮汐能是海水受到月球、太阳等天体引力作用而产生的一种周期性海水自然涨落现象,是人类认识和利用最早的一种海洋能。
潮汐能发电与水力发电的原理、组成基本上是一样的,也是利用水的能量使水轮发电机发电。
问题是如何利用海潮所形成的水头和潮流量,去推动水轮发电机运转。
海水的垂直涨落运动称为潮汐,海水水平运动叫潮流。
人们通常把潮汐和潮流中所包含的机械能统称为潮汐能。
潮汐能利用一般分两种形式:一是利用潮汐的动能,直接利用潮流前进的力量来推动水车、水泵或水轮发电机;一是利用潮汐的位能,在电站上下游有落差时引水发电。
由于利用潮汐的动能比较困难,效率又低,所以潮汐发电多采用后一种形式,潮汐电站就是利用海洋潮位涨、落与库水位形成落差进行涨落潮发电。
利用潮汐能发电可以采用单库单向、单库双向或双库单向等三种形式。
国外利用潮汐发电始于欧洲,20世纪初德国和法国已开始研究潮汐发电。
世界上最早利用潮汐发电的是德国1912年建成的布苏姆潮汐电站,而法国则于1966年在希列塔尼米岛建成一座最大落差为13.5m、坝长750m、总装机容量24万kW的朗斯河口潮汐电站,年均发电量为5.44亿hkw•,它使潮汐电站进入了实用阶段。
之后,美、英、加拿大、前苏联、瑞典、丹麦、挪威、印度等国都陆续研究开发潮汐发电技术,兴建各具特色的潮汐电站,并已取得巨大成功。
我国大陆海岸线长1.8万km,曲折的海岸线,众多的潮汐河流,蕴藏着丰富的潮汐能源。
潮汐能利用的近代发展,起始于20世纪50年代后期。
从1958年起,我国陆续在广东顺德、东湾、山东乳山、上海崇明等地建立了几十座潮汐能发电站,其中浙江省温岭市西南角乐清湾江厦潮汐试验电站装机容量最大,功率为3 200kW,仅次于法国的郎斯潮汐发电站和加拿大安纳波利斯潮汐发电站,是亚洲最大的潮汐电站。
1.2 波浪能波浪能发电是继潮汐发电之后发展最快的一种海洋能源利用措施。
波浪能是由大气层和海洋在相互影响的过程中,由于在风和海水重力作用下形成永不停息、周期性上下波动的波浪,这种波浪具有一定的动能和势能。
波浪能的大小与波高的平方和波动水域面积成正比。
目前,日本、英国、美国、德国、加拿大、中国等都在研究波浪能发电,以日本、英国、挪威等国开发利用的水平较高。
解决波浪能发电的关键是波浪能转换装置。
目前,人们运用最多的几种方式有气动式波浪能发电、液动式波浪能发电、蓄水波浪能发电等。
气动式波浪能发电是利用波浪的起伏力量,均匀地把波浪能转换成气流能,以推动空气涡轮机发电。
世界上第一台小型气动式波浪能发电装置是日本人益田在1964年发明的。
液动式波浪能发电装置是把波浪能转换成液压能,再通过液压电机发电。
比较典型的是英国人索尔特博士发明的“点头鸭”式波浪发电装置,“鸭体”吸收波浪能效率可达80%~90%。
1985年,英国在苏格兰的艾莱岛建造了一座75kW的振荡水柱波力电站,1995年又建成一座输出功率为2MW的波浪能发电站,可满足2000户家庭用电。
蓄水波浪能发电是利用气泵原理,使海浪“聚集”,并提高波浪的高度,以涌进岸边高处的蓄水池,再用高水头来冲击水轮电机发电。
我国波浪能资源丰富,估计约有5亿kW以上。
但我国波浪能发电的研究起步较晚,1990年才在大万山岛建成第一座20kW级的试验性波浪发电站。
1.3 温差能温差能是由于深部海水与表面海水温度差而产生的能量。
温差能发电与地热能发电相似,其方式有三种:第一种是开放循环式,即将海水直接在低压下蒸发,产生蒸汽,去推动涡轮发电机发电。
最早提出开放循环式温差发电的是法国的阿松瓦尔,他的学生克劳德在1926年试验成功海水温差发电,并于1930年在古巴海滨建成世界上第一座海水温差发电站,功率为10kW。
1948年,法国在非洲象牙海岸建造了一座7000kW的海水温差发电站。
开放循环式发电除得到电能外,还可以得到大量的淡水和副产品。
第二种是封闭循环式,即利用海水上下温度差来使低沸点物质(如氟里昂、氨等)产生蒸汽,再用蒸汽推动涡轮发电机发电。
闭路循环式是美国安德森父子1964年提出来的,1979年美国在夏威夷正式建成闭路循环式发电站,发电能力为50kW。
闭路循环式发电可大大提高进排气之间的压力差和涡轮机的工作效率。
第三种是混合循环式,它具有以上两种发电方式的特点,且效率更高。
目前,全世界已建有8座温差能发电站。
预计到2010年全球将有1030座海洋温差能发电站问世。
美、日等国是研究温差能发电的先进国家。
美国在夏威夷建有一座闭路循环温差发电站,输出功率50kW,还将建一座发电能力达16万kW的温差能发电站。
日本于20世纪80年代分别在南太平洋的瑙鲁岛和鹿儿岛建成100kW 和MW级两座温差能电站。
我国海域辽阔,东海、黄海、南海的平均水温都比较高,特别是南海夏季平均可达36℃以上,且大部分地区水深在1000m以上,自表层向下500~1000m即可得到5℃的冷水,具有利用海水温差发电的有利条件和广阔前景。
中国科学院广州能源研究所于20世纪80年代中期曾在实验室进行过开放式温差能装置的模拟研究。
1.4 海流能海流亦称洋流,是海洋中的海水朝一个方向不断流动,尤如河流具有固定流动路线一样,会产生一种不易觉察的海流动力。
海流主要分布在大西洋的西部边界,那里有强大的黑潮海流、墨西哥海流,此外,世界上还有日本海流、北太平洋海流、南极环海流等。
海流能的主要用途是发电。
它的发电原理就是利用海流的冲击力使水轮机高速旋转,再带动发电机发电。
美国设计了一个最宏伟的海流能利用装置,就放在佛罗里达半岛外侧的墨西哥海流上,还将一艘海流发电船长年停泊在强劲的海流上发电。
我国海流能发电起步较晚,1994年才在浙江省岱山县官山岛建成第一座海流能发电站。
目前,世界海流能发电技术仍处于试验研究阶段。
2.海洋能利用前景2.1 各种海洋能技术评价从目前技术发展来看,潮汐能发电技术最为成熟,已经达到了商业开发阶段,已建成的法国朗斯电站、加拿大安纳波利斯电站、中国的江厦电站均已运行多年;波浪能和潮流能还处在技术攻关阶段,英国、丹麦、挪威、意大利、澳大利亚、美国、中国建造了多种波浪能和潮流能装置,试图改进技术,逐渐将技术推向实用;温差能还处于研究初期,只有美国建造了一座温差能电站,进行技术探索。
从能流密度来看,波浪能、海流能的能流密度最大,因此这2种能量转换装置的几何尺度较小,其最大尺度通常在10m左右,可达到百千瓦级装机容量;温差能利用需要连通表层海水与深部海水,因此其最大尺度通常在几百米量级,可达到百千瓦级净输出功率;潮汐能能流密度较小, 需要建立大坝控制流量,以增大坝两侧的位差,从而在局部增大能流密度,计入大坝尺度,潮汐能的最大尺度在千米量级,装机容量可达到兆瓦级。
尺度小带来许多便利之处: 一是应用灵活, 建造方便,一旦需要可以在短时间内完成, 因此具有军用前景;二是规模可大可小,大规模可以通过适当装机容量的若干装置并联而成;三是对环境的影响较小。
因此,人们普遍认为波浪能和潮流能对环境的影响不大,而潮汐能对环境的影响较大。
基于以上理由,目前国外发展最快的是波浪能和海流能。
而波浪能由于比海流能的分布更广, 因而更加受到人们的关注。
2.2 海洋能利用的意义2.2.1 开发海洋能可以缓解能源紧缺能源是世界经济增长的动力, 经济的增长总是伴随着能源消耗的增长。
在20 世纪的100 年内, 世界能源消耗量增加了约9 倍。
根据国际能源署(IEA) 的预测, 未来25 年内, 世界能源需求总量还将增加近1 倍。
期间, 发达国家能源消费增长速度将减慢, 但在世界能源消费总量中仍占相当比重, 以亚太地区为主的发展中国家能源消费依然处于高增长状态。
与此同时,中国的化石能源资源非常有限。
以石油为例,截至2004年底,中国石油剩余可采储量为81023•t,位居世界第13位,但仅占世界总量的1.4%,石油储采比13.4,远低世界平均水平的40.5。
中国经济的增长在能源供应和需求问题上面临着严峻挑战。
2004年的电荒已经凸显电力对经济发展的强力制约。
可以预见,在不远的将来,中国有相当一部分能源需求不能由现在常规的能源供应来满足,也必须寻求新的办法来解决能源长期的需求短缺问题。
海洋能作为一种新型的可再生能源,全球的可开发量远远超过目前的发电功率,大规模地开发海洋能可以缓解能源紧缺,是解决中国能源问题的一条有效途径。
中国沿海地区的经济发展水平在国内位居前列,但又是化石能源资源相对匮乏的地区,随着能源取得成本的日益上升,例如: 浙江省90%以上的化石能源要从外省输入,平均运输距离在1500 km以上,价格也由此而上升了1倍。