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深入解读:现代海洋能发电技术

  海流能利用的关键技术

  海流能的利用方式主要是发电,其原理和风力发电相似,几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流发电装置。但由于海水的密度约为空气的1000倍,且装置必须放于水下。故海流发电存在一系列的关键技术问题,包括安装维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安全性能等。此外,海流发电装置和风力发电装置的固定形式和透平设计也有很大的不同。海流装置可以安装固定于海底,也可以安装于浮体的底部,而浮体通过锚链固定于海上。海流中的透平设计也是一项关键技术。

  盐差能的转换

  盐差能的利用主要是发电。其基本方式是将不同盐浓度的海水之间的化学电位差能转换成水的势能,再利用水轮机发电,具体主要有渗透压式、蒸汽压式和机协化学式等,其中渗透压式方案最受重视:

  将一层半透膜放在不同盐度的两种海水之间,通过这个膜会产生一个压力梯度,迫使水从盐度低的一侧通过膜向盐度高的一侧渗透,从而稀释高盐度的水,直到膜两侧水的盐度相等为止。此压力称为渗透压,它与海水的盐浓度及温度有关。下面介绍两种渗透压式盐差能转换方法。

  水压塔渗透压系统

  压塔渗透压系统主要由水压塔、半透膜、海水泵、水轮机一发电机组等组成。其中水压塔与淡水问由半透膜隔开,而塔与海水之间通过水泵连通)系统的工作过程如下:先由海水泵向水压塔内充入海水。伺时,由于渗透压的作用,淡水从半透膜向水压垮内渗透,使水压塔内水位上升。当塔内水位上升到一定高度后,便从塔顶的水槽溢出,冲击水轮机旋转,带动发电机发电。为了使水压塔内的海水保持一定的盐度、必须用海水泵不断向塔内打入海水,以实现系统连续工作,扣除海水泵等的动力消耗,系统的总效率约为20%左右。

  强力渗压系统

  强力系统的能量转换方法是在河水与海水之间建两座水坝分别称为前坝和后坝,并在两水坝之间挖一低于海平面约200m的水库。前坝内安装水轮发电机组,使河水与低水库相连,而后坝底部则安装半透膜渗流器,使低水库与海水相通。系统的工作过程为:当河水通过水轮机流入低水库时,冲击水轮机旋转并带动发电机发电。同时,低水库的水通过半透膜流入海中,以保持低水库与河水之间的水位差。理论上这一水位差可以达到240m。但实际上要在比此压差小很多时,才能使淡水顺利通过透水而不透盐的半透膜直接排人海中。此外,薄膜必须用大量海水不断地冲洗才能将渗透过薄膜的淡水带走,以保持膜在海水侧的水的盐度,使发电过程可以连续。

  渗透压式盐差能发电系统的关键技术是膜技术和膜与海水介面间的流体交换技术。

 

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