海洋可再生能源复习资料

海洋可再生能源技术复习资料

1海洋可再生能源的分类和基本原理。

(1)潮汐能原理：潮汐发电与普通水力发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将

海水储存在水库内，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。

(2)潮流能原理:直接利用涨落潮水的水流冲击叶轮等机械装置来发电

(3)波浪能原理：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。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。（如点头鸭式、振荡水柱式等）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。

(4)温差能原理：温差发电，利用海水的温差进行发电。海洋不同水层之间的温

差很大，一般表层水温度比深层或底层水高得多。发电原理是，温水流入蒸发室之后，在低压下海水沸腾变为流动蒸气或丙烷等蒸发气体作为流体，推动透平机旋转，启动交流电机发电；用过的废蒸气进入冷凝室被海洋深层水冷却凝结，再进行循环。（简答：即利用高温热源与低温热源之间的温差将热能直接转换成电能。）

(5)盐差能原理：是将不同盐浓度海水之间的化学电位差能转换成水的势能,再驱

动水轮机发电

(6)生物质能原理：主要是让生物质发热,利用其产生的热能发电

2潮汐能发电的主要形式和特点、和潮流能的区别。

答：1、主要形式和特点：潮汐发电有以下三种形式：1）单库单向发电：只建一个水库来调节进出水量，水流只在潮落时单方向通过水轮机组发电；

2）单库双向发电：也只用一个水库，但在潮涨潮落时都能发电；3）双库单向发电：建两个水库，一个设有进水闸，只在潮位比水库水位高时引水入库；另一个设有泄水闸，只在潮水位比水库水位低时泄水出库

2、区别：潮汐能发电，需要建水库，将水储存起来，利用其势能发电；潮流能发电，直接在水下放叶轮即可，利用水的动能发电

3波浪能发电装置的分类、各类的基本原理和特点。

答：（1）“点头鸭”式波浪能发电装置。鸭体在波浪中，遇波峰时抬头，波谷时低头，鸭体上下摇摆时的机械能经过一系列转换，最终带动发电机发电。“点头鸭”式装置很多部件直接与海水接触，极易损坏。

（2）振荡水柱式：水柱在波浪的作用下做上下往复运动，导致水柱自由表面上部的空气柱产生振荡运动，空气在气室上方的出气孔流经一个往复透平，从而将高速空气的动能转换为电能

（3）推摆式:是利用装置的运动部件，在波浪的推动下，通过摆体作前后或上下摆动，将波浪能转换成摆轴的动能。与摆轴相连的是液压装置，它将摆轴的动能转换成液力泵的动能，再带动发电机发电。

（4）聚波蓄能式:是利用狭道把广范围的波能聚集在很小的范围内，这是一

种提高能量密度的方式。波浪在逐渐变窄的波道中，波高不断地被放大，直到波峰高过波道的边墙，将波浪能转换成势能贮存在蓄水库中，可利用水轮发电机组进行发电。

(5)振荡浮子式:是在振荡水柱式装置的基础上发展起来的波浪能发电装置。装置通过振荡浮子将波浪能转换成驱动液压泵的往复机械能，再通过能量缓冲区将不稳定的液压能转换成稳定的液压能，通过液压马达将稳定的液压能转换成稳定的旋转机械能，再通过发电机发出稳定的电能。

(6)阀式:是波面阀通过铰链相互铰接在一起，能量转换装置置于每一铰接处，波浪的运动使波面阀沿着铰接处弯曲，从而反复压缩液力活塞并输出机械能。当装置的固有频率与波浪的频率相一致或接近时，装置的输出效率最高。

各个特点如下：

波浪能发电装置的中间转换环节的分类和特点。

1机械转换

机械式把机械能经过齿轮、杠杆等实现传动和增速,用单向离合器等只能作单方向运动。机械转换主要由齿轮等机构组成。K。Rhinefrank[18]等设计一种由2个浮漂和Spar平台组成的点吸收波能装置。它利用密封的驱动轴和齿轮机构，将波浪垂荡和摆荡能量传递给电磁感应发电机。HadanoK[19]等设计了平衡式点吸收波能装置，该装置利用转动离合器和增速转换机构进行能量传递。机械转换是传统的波能转换方法，技术成熟；缺点是效率较低。

2液压转换

水力式系以液压系统将机械运动增速、传动和调节液压传动是近代成熟的技术,在传输、调节上较为灵活方便。该装置利用十字连接结构和液压缸连接浮筒，浮筒相对转动能能够转换成液压能。液压能能够存贮，便于控制，适合波浪能换能装置能量转换。

3、气动转换

气动转换通常以空气为介质，将空气动能转换为涡轮机动能。涡轮机主要分

为单向整流涡轮机和双向涡轮机，单向涡轮机效率较高，结构庞大。双向涡轮机常用的是威尔斯涡轮，无需整流，效率高；缺点攻角过大，容易产生失速现象。

4、非接触转换技术

非接触转换是利用永磁铁和铁非接触作用力，通过滚珠丝杠和滚珠螺母将直线运动转化为旋转运动，带动发电机产生电能。该装置尽可能少地利用机械或液压装置，密封良好波浪能中间转换技术主要集中在液压转换技术和气动转换技术领域。

●为什么要使用海水（或水）液压系统替代传统油压

系统。

水液压技术的优点：

（1）无污染众所周知，液压系统中油的泄漏是其工作环境污染的主要因素。在21 世纪，随着人们对环境保护的认识不断增强，纯水液压技术会越来越受到重视。（2）成本低天然淡水特别是海水不仅自身的成本非常低，而且，其泄漏处理成本可忽略。这对使用液压油的纺织行业来说其前景十分看好。如果水液压技术能全面

取代现有的纺织液压系统，则生产成本将大大降低。

（3）无燃性在高温环境中采用无燃性的纯水是非常安全的，特别是在海军潜水艇中的应用更能显出其价值。

（4）损失小纯水的粘度非常低，大约是矿物型液压油粘度的1/40~1/50（21℃时水的运动粘度为0.984×10-6m2/s）。在同等压力下，系统沿程损失和局部损失约为油

的1/2[2]。

（5）响应快，传动效率高由于水的可压缩性比油小得多，其动态性能要优于液压油。

因此，采用纯水作为工作介质可以使液压伺服系统的执行机构实现更准确定位。

●温差发电的不同循环形式有什么区别，各有什么特

点。

热力循环：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。海洋温差发电还有可能采用其他热力循环，如雾滴(或泡沫)提升循环或全流循环。还可采用热电效应发电。

闭式循环：使用低沸点物质，如氨、氟里昂等作工质，在一封闭回路中完成兰金循环。其特点是，系统处于正压下，工质蒸汽密度大，体积流量小，通流部分尺寸不致过大。但其蒸发器和凝汽器须用表面式换热器，体积巨大，消耗大量金属，维护困难。

开式循环：以水为工质，凝结水不返回循环中。其闪蒸器和凝汽器可使用混合式换热器，结构简单，维护方便。若用表面式凝汽器，则可副产淡水。但低温水蒸气饱和压力极低，比容巨大，通流部分尺寸过大。

混合循环：基本与闭式循环相同，但用温海水闪蒸出来的低压蒸汽来加热低沸点工质。

●利用渗透压进行盐差能发电的基本原理和关键技

术是什么。

工作原理：被半透膜隔开得不同盐浓度海水之间的化学电位差能转换成水的势能，再驱动水轮机发电。

关键技术：

1水压塔渗透压技术：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。

2强力渗压技术：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。

3.压力延滞渗透发电技术

折

●海上风电与陆上风电相比，有哪些特点和优势。

特点：海上风电技术远比陆地风电复杂，要克服盐雾腐蚀、海浪载荷、海冰冲撞、台风破坏等制约因素，牵扯到海域功能的区分，航道，电缆的铺设，海上风机的设计、施工和安装，并网，环保，甚至国防安全等一系列问题

优势：

1、海上的风平稳

2. 风机利用率更高

3. 单机装机容量更大

4. 不占地、不扰民

5. 距离用电负荷近

●海上风电的基础形式及其特点。

根据结构的具体构造将海上风电机组的支撑结构分为桩基础结构、导管架基础结构、重力式结构、负压桶式结构和漂浮结构等个类型。其中前四种属于固定基础，最后一种属于浮动基础。而在实际应用中也可能会采用复合结构。

单桩钢管基础：

优点：无需海床准备、安装简便；

缺点：移动困难；

多桩基础

优点：适用于各种地质条件、水深，重量较轻，建造和施工方便，无需做任何海床准备；

缺点：建造成本高，安装需要专用设备，施工安装费用较高，达到工作年限后很难移动。

重力式：

优点：这种基础结构简单、造价低、受海床沙砾影响不大，抗风暴和风浪袭击性能好，其稳定性和可靠性是所有基础中最好的。

缺点：需要预先海床准备，海上施工周期较长；由于其体积大、重量大，使得安装起来不方便且运输费用较大；适用水深范围过狭窄

●海上试验场的功能和意义是什么。

功能：

1、海洋仪器设备及海洋模型的检验与评价

2、海洋高技术成果转化的中试基地

3、提供卫星遥感试验及定标／检验

4、为海洋可再生能源开发提供试验平台

5、提供军事海洋环境保障技术装备试验服务

意义：

1、海上试验场的建设对我国海洋科技和海洋经济的快速发展将具有明显的

促进作用。

2、将对于快速提升我国海洋技术装备和海洋科学研究水平具有重要意义。

3、海上试验场的建设将填补国内该领域的空白

4、大大提高我国对风暴潮、台风、内波等现象的实时监测和预报预警水平，

进而提升我国防灾减灾和海洋资源开发的能力。

5、对于维护我国海洋安全有重要军事意义