高中地理 5_3 海洋能的開發(fā)利用課件2 新人教版選修21

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1、 1. 海 洋 能 簡 介2. 潮 汐 能3. 波 浪 能4. 海 流 能 (潮 流 能 )5. 海 水 溫 差 能6. 海 水 鹽 差 能 海 水 中 蘊 藏 著 的 這 一 巨 大 的 動 力 資 源 的 總 稱 就 叫 做 海 洋 能 （ 1） 能 量 蘊 藏 量 大 ， 并 且 可 以 再 生 。 據(jù) 統(tǒng) 計 ， 地 球 上 海 水 溫 差 能 的 理 論 蘊 藏 量 約 500億 kw， 可 能 開 發(fā) 利 用的 約 20億 kW； 全 球 海 洋 波 浪 能 的 蘊 藏 旦 約 700億 kw、 可 開 發(fā) 利 用 的 約30億 kw； 全 世 界 潮 汐 能 的 理 論 蘊 藏

2、量 約 30億 kw； 世 界 海 流 能 (潮 流 能 )的 總 功 率 約 50億 kW， 其 中 可 發(fā) 利 用 的 約 為 0.5億 kW；（ 3） 穩(wěn) 定 性 比 其 他 自 然 能 源 好 。 海 水 溫 差 能 和 海 流 能 比 較 穩(wěn) 定 ， 潮 汐 能 與 潮 流 能 的 變 化 有 規(guī) 律 可 循 .（ 4） 發(fā) 生 在 廣 闊 的 海 洋 環(huán) 境 中 。 海 洋 是 一 個 水 深 、 缺 氧 、 高 壓 的 世 界 ， 因 而 開 發(fā) 利 用 海 洋 能 的 技 術(shù) 難 度 大 ，對 材 料 和 設(shè) 備 的 要 求 比 較 高 。（ 2） 能 量 密 度 低 。海 水

3、 溫 差 能 是 低 熱 頭 的 ， 較 大 溫 差 為 2025 ： 潮 汐 能 是 低 水 頭 的 ， 較 大潮 差 為 710m； 潮 流 能 和 海 流 能 是 低 速 度 頭 的 ， 最 大 流 速 一 般 僅 2m/s左 右 ； 一 、 潮 汐 能 發(fā) 電 的 原 理 及 型 式1、 原 理 ： 圖 1； 圖 2 潮 汐 發(fā) 電 ， 就 是 利 用 海 水 漲 落 及 其 所 造 成 的 水 位 差來 推 動 水 輪 機 ， 再 由 水 輪 機 帶 動 發(fā) 電 機 來 發(fā) 電 。 其 發(fā) 電 的 原 理 與 一 般 的 水 力 發(fā) 電 差 別 不 大 。 不過 一 般 的 水 力

4、發(fā) 電 的 水 流 方 向 是 單 向 的 ， 而 潮 汐發(fā) 電 則 不 同 。 從 能 量 轉(zhuǎn) 換 的 角 度 來 說 ， 潮 汐 發(fā) 電 首 先 是 把 潮 汐 的動 能 和 位 能 通 過 水 輪 機 變 成 機 械 能 ， 然 后 再 由 水 輪機 帶 動 發(fā) 電 機 ， 把 機 械 能 轉(zhuǎn) 變 為 電 能 。 電 站 外 景 圖 2、 型 式 ：（ 1） 潮 汐 發(fā) 電 可 按 能 量 形 式 的 不 同 分 為 兩 種 ： 1） 一 種 是 利 用 潮 汐 的 動 能 發(fā) 電 ， 就 是 利 用 漲 落 潮水 的 流 速 直 接 去 沖 擊 水 輪 機 發(fā) 電 ； 2） 一 種 是

5、 利 用 潮 汐 的 勢 能 發(fā) 電 ， 就 是 在 海 灣 或 河口 修 筑 攔 潮 大 壩 ， 利 用 壩 內(nèi) 外 漲 、 落 潮 時 的 水 位差 來 發(fā) 電 。 （ 2） 按 其 開 發(fā) 方 式 的 不 同 分 為 如 下 4種 型 式 。 1)單 庫 單 向 型 ， 只 能 在 落 潮 時 發(fā) 電 。 四 個 工 況 2)單 庫 雙 向 型 ： 在 漲 、 落 潮 時 都 能 發(fā) 電 。 工 況 3)雙 庫 單 向 型 ： 可 以 連 續(xù) 發(fā) 電 ， 但 經(jīng) 濟 上 不 合 算 ， 介 紹 4） 發(fā) 電 結(jié) 合 抽 水 蓄 能 式 ： 介 紹 潮 汐 能 發(fā) 電 站 是 由 幾 個

6、單 項 工 程 綜 合 而 成 的 建 設(shè) 工 程 ，主 要 由 攔 水 堤 壩 、 水 閘 和 發(fā) 電 廠 三 部 分 組 成 。 有 通 航 要求 的 潮 汐 能 發(fā) 電 站 還 應(yīng) 設(shè) 置 船 閘 。（ 1） 攔 水 堤 壩 作 用 ： 是 利 用 堤 壩 構(gòu) 成 水 庫 內(nèi) 、 外 的 水 位 差 ， 并 控 制 水庫 內(nèi) 的 水 量 ， 為 發(fā) 電 提 供 條 件 。 堤 壩 種 類 ： 按 所 用 材 料 的 不 同 ， 可 分 為 土 壩 、 石 壩 和 鋼筋 混 凝 土 壩 等 (2)水 閘 及 作 用 水 閘 用 來 調(diào) 節(jié) 水 庫 的 進 出 水 量 ， 在 漲 潮 時 向

7、 水 庫 進水 ， 在 落 潮 時 從 水 庫 往 外 放 水 ， 以 調(diào) 節(jié) 水 庫 的 水 位 ，加 速 漲 、 落 潮 時 水 庫 內(nèi) 、 外 水 位 差 的 形 成 ， 從 而 縮短 電 站 的 停 機 時 間 ， 增 加 發(fā) 電 量 。 它 的 另 一 作 用 ， 是 在 洪 澇 和 大 潮 期 間 用 以 加 速 庫 內(nèi)水 量 的 外 排 ， 或 阻 擋 潮 水 侵 入 ， 控 制 庫 內(nèi) 最 高 、 最低 水 位 ， 使 水 庫 迅 速 恢 復(fù) 到 正 常 的 蓄 水 狀 態(tài) ， 同 時滿 足 防 洪 、 排 澇 、 擋 潮 、 抗 旱 、 航 運 等 多 方 面 的 水利 要

8、求 。 (3)發(fā) 電 廠 。 1） 發(fā) 電 廠 的 主 要 設(shè) 備 ： 水 輪 發(fā) 電 機 組 、 輸 配 電 設(shè) 備 、 起 吊 設(shè) 備 、中 央 控 制 室 和 下 層 的 水 流 通 道 及 閥 門 等 。 2） 作 用 ： 它 是 直 接 將 潮 汐 能 轉(zhuǎn) 變 為 電 能 的 機 構(gòu) 。 其 中 最 關(guān) 鍵 的設(shè) 備 是 水 輪 發(fā) 電 機 組 。 3） 對 機 組 的 主 要 要 求 為 ： 應(yīng) 滿 足 潮 汐 低 水 頭 、 大 流 量 的 水 力 特 性 ； 機 組 一 般 在 水 下 運 行 ， 因 而 對 機 組 的 防 腐 、 防 污 、 密 封 和 對 發(fā)電 機 的 防

9、 潮 、 絕 緣 、 通 風(fēng) 、 冷 印 、 維 護 等 要 求 高 ； 機 組 隨 潮 汐 漲 落 發(fā) 電 ， 開 、 停 機 次 數(shù) 頻 繁 ， 因 而 要 選 用 適 應(yīng) 頻繁 起 動 和 停 止 的 開 關(guān) 設(shè) 備 ； 對 雙 向 發(fā) 電 機 組 ， 由 于 正 、 反 問 旋 轉(zhuǎn) ， 相 序 也 相 應(yīng) 變 換 ， 因 而在 設(shè) 計 電 氣 主 接 線 時 ， 要 考 慮 安 裝 倒 向 開 關(guān) ， 使 電 源 接 人 系 統(tǒng)或 負 荷 時 ， 保 證 相 序 固 定 不 變 。 潮 汐 電 站 的 水 輪 發(fā) 電 機 組 的 3種 基 本 型 式 ：1)豎 軸 式 機 組 。 圖

10、特 點 ： 即 將 軸 流 式 水 輪 機 和 發(fā) 電 機 的 軸 豎 向 連 接在 一 起 ， 垂 直 于 水 面 。2)臥 軸 式 機 組 。 圖 特 點 ： 臥 軸 式 機 組 即 將 機 組 的 軸 臥 置 。 這 種 型 式的 機 組 進 水 管 較 短 ， 并 且 進 水 管 和 尾 水 管 的 彎 度均 大 大 減 少 ， 因 而 廠 房 的 結(jié) 構(gòu) 簡 單 水 流 能 量 損失 也 較 少 ， 因 而 性 能 比 豎 軸 式 機 組 優(yōu) 越 。 但 仍 然需 要 很 長 的 尾 水 管 ， 所 以 需 要 廠 房 仍 然 較 長 。3)貫 流 式 機 組 。 圖 特 點 ： 機

11、 組 主 要 有 兩 種 ： 一 種 是 燈 泡 貫 流 式 機 組 ；另 一 種 是 全 貫 流 式 機 組 。 在 整 個 潮 汐 周 期 內(nèi) ， 電 站 的 運 行 按 下 列 4個 工 況 進 行 ： 充 水 工 況 ： 電 站 停 止 發(fā) 電 ， 開 啟 水 閘 ， 潮 水 經(jīng) 水 閘 和 水 輪 機進 人 水 庫 ， 至 水 庫 內(nèi) 外 水 位 齊 平 為 止 ； 等 候 工 況 ； 關(guān) 閉 水 閘 ， 水 輪 機 停 止 過 水 ， 保 持 水 庫 水 位 不 變 ，海 洋 側(cè) 則 因 落 潮 而 水 位 下 降 ， 直 到 水 庫 內(nèi) 外 水 位 差 達 到 水 輪 機組 的

12、啟 動 水 頭 ； 發(fā) 電 工 況 ： 開 動 水 輪 發(fā) 電 機 組 進 行 發(fā) 電 ， 水 庫 的 水 位 逐 漸 下降 ， 直 到 水 庫 內(nèi) 外 水 位 差 小 于 機 組 發(fā) 電 所 需 要 的 最 小 水 頭 為 止 ； 等 候 工 況 ： 機 組 停 止 運 行 ， 水 輪 機 停 止 過 水 保 持 水 庫 水 位不 變 ， 海 洋 側(cè) 水 位 因 漲 潮 而 逐 步 上 升 ， 直 到 水 庫 內(nèi) 外 水 位 齊 平 ，轉(zhuǎn) 入 下 一 周 期 。 單 庫 雙 向 式 潮 汐 電 站 有 等 侯 、 漲 潮 發(fā) 電 、 充 水 、等 侯 、 落 潮 發(fā) 電 、 泄 水 6個 工

13、 況 。 雙 庫 單 向 式 潮 汐 能 發(fā) 電 站 需 要 建 造 兩 座 相 互 毗 鄰的 水 庫 （ 高 水 庫 和 低 水 庫 ） ， 這 種 型 式 的 電 站 、 需 建 2座 或 3座 堤 壩 、 兩 座 水 閘 ，工 程 量 和 投 資 較 大 。 但 由 于 可 連 續(xù) 發(fā) 電 ， 故 其 效 率 較 第 一 種 型 式 的 電站 要 高 34 左 右 。 同 時 ， 也 易 于 和 火 電 、 水 電 或核 電 站 并 網(wǎng) ， 聯(lián) 合 調(diào) 節(jié) 。 這 種 電 站 的 工 作 原 理 是 ： 在 潮 汐 電 站 水 庫 水 位 與潮 位 接 近 并 且 水 頭 小 時 ， 用

14、 電 網(wǎng) 的 電 力 抽 水 蓄 能 。 漲 潮 時 將 水 抽 入 水 庫 ， 落 潮 時 將 水 庫 內(nèi) 的 水 往 海中 抽 、 以 增 加 發(fā) 電 的 有 效 水 頭 ， 提 高 發(fā) 電 量 。 海 洋 溫 差 能 與 溫 差 發(fā) 電1） 溫 差 能 資 源 特 點 約 幾 萬 億 瓦 ， 表 層 水 溫 與 1000 m以 下 溫 差 相 差 20 0C以 上 ， 熱 能 轉(zhuǎn) 換所 需 的 最 小 溫 差 。2） 海 洋 溫 差 能 技 術(shù) 海 洋 熱 能 轉(zhuǎn) 換 電 站 分 ： 開 式 循 環(huán) 、 閉 式 循 環(huán) 和 混 合 式 循 環(huán) 開 式 循 環(huán) ： 表 層 水 在 小 于

15、其 蒸 汽 壓 得 壓 力 下 蒸 發(fā) ， 蒸 汽 流 經(jīng) 經(jīng) 渦 輪 機 ，然 后 在 閉 式 循 環(huán) 路 中 進 行 冷 卻 和 冷 凝 。 閉 式 循 環(huán) ： 利 用 海 洋 表 層 的 溫 水 來 蒸 發(fā) 氨 或 氟 里 昂 等 工 作 流 體 ， 蒸 汽流 經(jīng) 渦 輪 機 后 ， 再 由 從 海 洋 深 處 抽 上 來 的 冷 水 冷 凝 成 液 體 。 混 合 式 循 環(huán) ： 開 式 循 環(huán) 與 閉 式 循 環(huán) 的 組 合 。3） 發(fā) 電 效 率 溫 差 20 0C時 轉(zhuǎn) 換 效 率 6.8%（ 理 論 ） 溫 差 27 0C時 為 9% （ 理 論 ） 實 際 效 率 為 2.5

16、%-4%之 間 34） 負 面 影 響 大 量 抽 取 冷 水 和 排 放 水 ， 對 魚 卵 、 幼 魚 有 傷 害 海 區(qū) 鹽 度 和 溫 度 的 改 變 ， 影 響 當(dāng) 地 的 生 態(tài) 系 統(tǒng) ， 危 及 珊 瑚 等 生 物。 蒸發(fā)器汽輪機冷凝器開式循環(huán)溫差發(fā)電系統(tǒng)蒸發(fā)器汽輪機冷凝器閉式循環(huán)溫差發(fā)電系統(tǒng) 脫氣器閃蒸器蒸發(fā)器混合循環(huán)溫差發(fā)電系統(tǒng)冷凝器由 溫 水 泵 抽 上 的 溫 海 水 經(jīng) 脫 氣 器 脫 氣 后 ， 進 入 閃 蒸 器 中 進 行 閃 蒸 ， 形 成 的 純蒸 汽 進 入 工 作 流 體 的 蒸 發(fā) 器 ， 在 蒸 發(fā) 器 中 進 行 熱 交 換 。 用 這 種 方 法 可 將 在 閉式 循 環(huán) 系 統(tǒng) 中 蒸 發(fā) 器 側(cè) 的 生 物 污 染 物 排 除 ， 同 時 還 可 以 得 到 副 產(chǎn) 品 淡 水 。采 用 這 種 循 環(huán) 系 統(tǒng) 只 需 附 加 閃 蒸 器 和 脫 氣 器 設(shè) 備 。