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新能源课程设计论文

海洋能的开发和利用

系别：

电气工程与自动化

专业：

电气工程及其自动化

班级:

姓名:

学号:

摘要

海洋能是海水运动过程中产生的可再生能，主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。

潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其他星球引力，其他海洋能均源自太阳辐射。

关键词：

海洋能源海洋能发电

Thedevelopmentoftheoceanenergy

Abstract:

Theoceanenergycanbeintheseawaterrateprocessproducesrenewablyenergy,mainlyincludesthetemperaturedifferencetobeable,thetidalenergy,thewavetobeable,thetidalcurrenttobeable，theoceancurrenttobeable，thesaltydifferencetobeableandsoon。

ThetidalenergyandthetidalcurrentenergyfromtheMoon,solarandotherstarballattraction,otherseacancomefromthesolarradiation。

Keyword：

ocean，energy，oceanenergy，electricitygeneration

1绪论

1.1海洋资源的现况

海洋资源是国民经济与社会发展的重要物质基础.传统的仅考虑生产要素的投入产出评价模型,不能真实地反映资源开发对全社会的净贡献，造成环境退化、资源浪费。

因此，如何将资源因素纳入国民经济核算体系和各种资源开发评价模型中，改变过去无偿使用资源并将资源环境成本转嫁给社会的作法，实现“持续发展”目标导向下资源——经济一体化评价（即绿色评价），是当今人类社会发展过程中一个重要命题，亦是目前世界各国政府及理论界普遍关注的焦点问题。

1.2海洋资源的前景

由于海洋资源开发的绿色评价模型将资源开发过程中的生产成本、环境成本、资源成本以及直接效益、间接效益纳入模型，可以很好地反映资源开发对国民经济真实的贡献，成为评价海洋资源不同开发利用方式优劣的一种有力工具.首先通过海洋资源特点、战略地位、开发过程中存在问题及原因分析，提出建立模型必要性和意义；接着对模型借鉴的两种核心思维,边际机会成本和国民经济评价理论进行了阐述，分析了如何建立模型过程并介绍了模型的构成、内容和特点，并着重探讨了环境成本和使用者成本如何分析

2海洋能利用

2。

1海洋能利用历史

最早被人们认识并利用的是潮汐能，一千多年前的唐朝，我国沿海居民就利用潮力碾谷子,在山东地区就发现早期的潮汐磨。

11世纪的欧洲西海岸的潮汐磨房使早期工业国家走上发财至富的道路，并把它带到美洲新大陆。

1600年法国人在加拿大东海岸建起美洲第一个潮汐磨.在英国萨福尔克至今还保留着一个12世纪的潮汐磨，还在碾谷子供游客参观。

20世纪50年代中期，在我国沿海出现潮汐能利用高潮，群众自力更生、土法上马兴建了40多座小型潮汐电站和一些水轮泵站。

由于发电与灌溉、交通的矛盾，加上水库淤积、设备简陋等原因,保留下来的只有浙江省沙山40kW潮汐电站。

人们对波浪能感受最深，全世界利用波浪能的设想数以千计，见于有文字的波能装置专利可追述到1799年，仅英国，从1856年至1973年就有350项，是发明家的乐园。

一位日本海军士官益田先生，于1965年率先将他发明的微型航标灯用波力发电装置商品化.

利用海洋温差发电的概念，一百多年以前已被人们所知。

1881年,法国物理学家阿松瓦尔在报纸上发表《太阳海洋能》的论文，提出海洋吸收并储存太阳能，利用表面温海水与下面冷海水的温差使热机做功。

1930年，另一位法国科学家克劳德在古巴建了一座岸式开式循环发电装置，功率22kW，可是发出的电小于运行所消耗的电.尽管如此,这项尝试证明海洋温差有发电的可能。

在海上航行的水手们都懂得借助海流和潮流行船，现代人想的是利用海流和潮流发电。

人们形象地把海流和潮流发电装置比喻成水下风车。

我国舟山群岛的潮流速度一般为3~4节,最大可达7节（3。

6m/s），为世人瞩目.农民企业家何世钧先生,从小感受发生在自己家门口的潮流所蕴藏的能量,1987年他将自制的螺旋桨安装在小船上，在潮流推动下，通过液压传动装置带动发电机发电，最大输出功率达5。

6kW。

2。

2海洋能的“新”

根据能源使用的类型又可分为常规能源和新型能源.常规能源包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源。

新型能源是相对于常规能源而言的,包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能以及用于核能发电的核燃料等能源。

由于新能源的能量密度较小，或品位较低，或有间歇性，按已有的技术条件转换利用的经济性尚差，还处于研究、发展阶段，只能因地制宜地开发和利用；但新能源大多数是再生能源。

资源丰富,分布广阔，是未来的主要能源之一.

随着全球各国经济发展对能源需求的日益增加,现在许多发达国家都更加重视对可再生能源、环保能源以及新型能源的开发与研究；同时我们也相信随着人类科学技术的不断进步，专家们会不断开发研究出更多新能源来替代现有能源,以满足全球经济发展与人类生存对能源的高度需求，而且我们能够预计地球上还有很多尚未被人类发现的新能源正等待我们去探寻与研究。

2。

3海洋能的原理

海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。

　　海水温差能是一种热能。

低纬度的海面水温较高,与深层水形成温度差，可产生热交换。

其能量与温差的大小和热交换水量成正比。

潮汐能、潮流能、海流能、波浪能都是机械能。

潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比。

波浪的能量与波高的平方和波动水域面积成正比。

在河口水域还存在海水盐差能（又称海水化学能）,入海径流的淡水与海洋盐水间有盐度差，若隔以半透膜,淡水向海水一侧渗透，可产生渗透压力,其能量与压力差和渗透能量成正比。

2。

4海洋能的显著特点

1、海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。

这就是说，要想得到大能量，就得从大量的海水中获得。

　2、海洋能具有可再生性。

海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力，只要太阳、月球等天体与地球共存,这种能源就会再生，就会取之不尽，用之不竭。

　　3、海洋能有较稳定与不稳定能源之分.较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能.不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。

属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。

人们根据潮汐潮流变化规律，编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报,预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱.潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。

既不稳定又无规律的是波浪能。

4、海洋能属于清洁能源，也就是海洋能一旦开发后，其本身对环境污染影响很小。

3海洋能的主要能量形式概述

3.1　潮汐能

　　因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量成为潮汐能.

　　潮汐与潮流能来源于月球、太阳引力，其它海洋能均来源于太阳辐射,海洋面积占地球总面积的71％，太阳到达地球的能量,大部分落在海洋上空和海水中，部分转化成各种形式的海洋能。

　　潮汐能的主要利用方式为发电,目前世界上最大的潮汐电站是法国的朗斯潮汐电站，我国的江夏潮汐实验电站为国内最大.

3.2波浪能

　　波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能，是一种在风的作用下产生的，并以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能。

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.

3.3海水温差能

　　海水温差能是指涵养表层海水和深层海水之间水温差的热能，是海洋能的一种重要形式.低纬度的海面水温较高，与深层冷水存在温度差，而储存着温差热能，其能量与温差的大小和水量成正比。

　　温差能的主要利用方式为发电，首次提出利用海水温差发电设想的是法国物理学家阿松瓦尔,1926年，阿松瓦尔的学生克劳德试验成功海水温差发电.1930年，克劳德在古巴海滨建造了世界上第一座海水温差发电站，获得了10kW的功率.

　　温差能利用的最大困难是温差大小，能量密度低，其效率仅有3％左右，而且换热面积大，建设费用高，目前各国仍在积极探索中。

　3.4盐差能

　　盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能，是以化学能形态出现的海洋能。

主要存在与河海交接处.同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。

盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。

　　据估计，世界各河口区的盐差能达30TW，可能利用的有2.6TW。

我国的盐差能估计为1。

1×10^8kw,主要集中在各大江河的出海处，同时，我国青海省等地还有不少内陆盐湖可以利用。

盐差能的研究以美国、以色列的研究为先，中国、瑞典和日本等也开展了一些研究。

但总体上，对盐差能这种新能源的研究还处于实验室实验水平,离示范应用还有较长的距离。

3。

5海流能

　　海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动所产生的能量，是另一种以动能形态出现的海洋能。

　　海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似。

全世界海流能的理论估算值约为10^8kW量级。

利用中国沿海130个水道、航门的各种观测及分析资料，计算统计获得中国沿海海流能的年平均功率理论值约为1.4X10^7kW。

属于世界上功率密度最大的地区之一，其中辽宁、山东、浙江、福建和台湾沿海的海流能较为丰富，不少水道的能量密度为15~30kW／m^2,具有良好的开发值.特别是浙江的舟山群岛的金塘、龟山和西候门水道,平均功率密度在20kW／m2以上,开发环境和条件很好.

4海洋能的利用的必要性和意义

上述不同形式的能量有的已被人类利用，有的已列入开发利用计划，但人们对海洋能的开发利用程度至今仍十分低.尽管这些海洋能资源之间存在着各种差异，但是也有着一些相同的特征。

每种海洋能资源都具有相当大的能量通量：

潮汐能和盐度梯度能大约为2TW;波浪能也在此量级上；而海洋热能至少要比此大两个数量级.但是这些能量分散在广阔的地理区域，因此实际上它们的能流密度相当低，而且这些资源中的大部分均蕴藏在远离用电中心区的海域。

因此只能有一小部分海洋能资源能够得以开发利用。

海洋能的强度较常规能源为低。

海水温差小,海面与500～1000米深层水之间的较大温差仅为20℃左右；潮汐、波浪水位差小，较大潮差仅7—10米，较大波高仅3米；潮流、海流速度小,较大流速仅4～7节.即使这样，在可再生能源中，海洋能仍具有可观的能流密度。

以波浪能为例，每米海岸线平均波功率在最丰富的海域是50千瓦，一般的有5～6千瓦；后者相当于太阳能流密度1千瓦／米2）.又如潮流能，最高流速为3米／秒的舟山群岛潮流，在一个潮流周期的平均潮流功率达4。

5千瓦／米2。

海洋能作为自然能源是随时变化着的。

但海洋是个庞大的蓄能库，将太阳能以及派生的风能等以热能、机械能等形式蓄在海水里，不象在陆地和空中那样容易散失.海水温差、盐度差和海流都是较稳定的，24小时不间断，昼夜波动小，只稍有季节性的变化。

潮汐、潮流则作恒定的周期性变化，对大潮、小潮、涨潮、落潮、潮位、潮速、方向都可以准确预测。

海浪是海洋中最不稳定的，有季节性、周期性，而且相邻周期也是变化的。

但海浪是风浪和涌浪的总和,而涌浪源自辽阔海域持续时日的风能,不象当地太阳和风那样容易骤起骤止和受局部气象的影响。

海洋能的利用目前还很昂贵，以法国的朗斯潮汐电站为例，其单位千瓦装机投资合1500美元（1980年价格）,高出常规火电站。

但在目前严重缺乏能源的沿海地区（包括岛屿）,把海洋能作为一种补充能源加以利用还是可取的。

5。

结论

由此可见，海洋中蕴藏着巨大的能量，只要海水不枯竭,其能量就生生不息.作为新能源，海洋能源已吸引了越来越多的人们的兴趣。

加快海洋能开发利用是非常重要的，如研究建设万千瓦级潮汐电站、小型实用波浪能发电站，与其他可再生能源互补，建立海岛自然能源多能互补综合利用示范工程、南海岛屿温差能利用基地，解决海岛能源供应.通过海洋能开发利用示范工程的运行，以点带面,稳步推进。

使海洋能开发利用向更广、更深的领域不断拓展。

为人类的进一步发展奠定坚实的基础。

参考文献

【1】能源科学/编写马峰北京-中国建材工业出版社1998

【2】能源利用/（美）KateBoehmJerome著北京-外语教学与研究出版社2003

【3】另类能源/马雷克·瓦利西维茨著北京—生活·读书·新知三联书店2004

【4】海洋能资源开发利用/褚同金编著北京—化学工业出版社2005。

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【5】能源百科全书/《能源百科全书》编辑委员会，中国大百科全书出版社编辑部编