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深入解读:现代海洋能发电技术

  海洋能利用的基本原理

  海洋能是各种可再生能源中类型最多的一种,其基本转换原理所涉及的学科较多,包括流体力学与流体机械,工程热物理和电化学等。本节将分别介绍各种海洋能转换的基本原理及研究的关键技术问题。

  潮汐发电的原理与技术

  潮汐能利用的主要方式是发电。通过贮水库,在涨潮时将海水贮存在贮水库内,以势能的形式保存,然后,在落潮时放出海水,利用高、低潮位之间的落差,推动水轮机旋转,带动发电机发电。潮汐电站的功率和落差及水的流量成正比。但由于潮汐电站在发电时贮水库的水位和海洋的水位都是变化的(海水由贮水库流出,水位下降,同时,海洋水位也因潮汐的作用而变化),因此,潮汐电站是在变工况下工作的,水轮发电机组和电站系统的设计要考虑变工况、低水头、大流量以及防海水腐蚀等因素,远比常规的水电站复杂,效率也低于常规水电站。

  潮汐电站按照运行方式和对设备要求的不同,可以分成单库单向型、单库双向型和双库单向型三种。

  单库单向型

  单库单向型是在涨潮时将贮水库闸门打开,向水库充水,平潮时关闸;落潮后,待贮水库与外海有一定水位差时开闸,驱动水轮发电机组发电。单库单向发电方式的优点是设备结构简单,投资少;缺点是发电断续,1天中约有65%以上的时间处于贮水和停机状态。

  单库双向型

  单库双向型有两种设计方案。第一种方案利用两套单向阀门控制两条向水轮机引水的管道。在涨潮和落潮时,海水分别从各自的引水管道进入水轮机,使水轮机单向旋转带动发电机。第二种方案是采用双向水轮机组。

  双库单向型

  这个方案采用两个水力相联的水库,可实现潮汐能连续发电。涨潮时,向高贮水库充水;落潮时,由低贮水库排水,利用两水库间的水位差,使水轮发电机组连续单向旋转发电;其缺点是要建两个水库,投资大且工作水头降低。

  潮汐发电的关键技术主要包括低水头、大流量、变工况水轮机组设计制造;电站的运行控制;电站与海洋环境的相互作用,包括电站对环境的影响和海洋环境对电站的影响,特别是泥沙冲淤问题;电站的系统优化,协调发电量、间断发电以及设备造价和可靠性等之间的关系;电站设备在海水中的防腐等。

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