一.潮汐能發(fā)電原理概述
1.1潮汐能概述
能源作為人類生產(chǎn)生活和國家發(fā)展的重要資源,成為當今世界政治、經(jīng)濟、科技、 軍事、外交等各個領(lǐng)域中所備受關(guān)注的熱點。隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展、人口的迅速 膨脹以及社會發(fā)展的需求,能源對于人類的生產(chǎn)和生活顯得日益重要。同時,由于常 見能源的過度開采而造成的資源匱乏、氣候變暖和環(huán)境污染等問題也日漸顯著。大力 發(fā)展可再生能源,在保證經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的前提下,減輕因過度開采而對人類生存環(huán) 境造成的破壞和壓力,推進人類發(fā)展質(zhì)量已經(jīng)成為世界的共識。
潮汐是一種蘊藏量極大、取之不盡、用之不竭、不需開采和運輸、潔凈無污染的可再生能源。
在海灣或感潮河口,可見到海水或江水每天有兩次的漲落現(xiàn)象,早上的稱為潮,晚上的稱為汐。
潮汐作為一種自然現(xiàn)象,為人類的航海、捕撈和曬鹽提供了方便。這種現(xiàn)象主要是由月球、太陽的引潮力以及地球自轉(zhuǎn)效應所造成的。漲潮時,大量海水洶涌而來,具有很大的動能;同時,水位逐漸升高,動能轉(zhuǎn)化為勢能。落潮時,海水奔騰而歸,水位陸續(xù)下降,勢能又轉(zhuǎn)化為動能。海水在運動時所具有的動能和勢能統(tǒng)稱為潮汐能。
1.2 潮汐發(fā)電方式
有單庫單向式、單庫雙向式、雙庫式、發(fā)電結(jié)合抽水蓄能式等。
只筑一水庫,安裝單向水輪發(fā)電機組,在落潮或漲潮時發(fā)電。因落潮發(fā)電可利用的水庫容量和水位差比漲潮大,故一般采用落潮發(fā)電方式。在一個潮汐周期內(nèi),電站依充水、等候、發(fā)電和等候四個工況運行。
①充水工況:停止發(fā)電,開啟水庫,海側(cè)上漲的潮水經(jīng)水閘和水輪機進入水庫,至庫內(nèi)外水位齊平為止。
②等候工況:關(guān)閉水閘,水輪機停止過水,水庫水位保持不變。海側(cè)水位因落潮逐漸下降,直至水庫內(nèi)外水位差達到機組起動水頭。
③發(fā)電工況:機組發(fā)電,水庫水位逐漸下降至與海側(cè)水位差小于機組發(fā)電所需的最低水頭。
④等候工況:機組停機,也不讓過水。水庫水位保持不變,海側(cè)水位因漲潮逐漸上升,至水庫兩側(cè)水位齊平,轉(zhuǎn)入下一周期。
只筑一水庫,安裝漲落潮均可發(fā)電的機組,或在水工布置上滿足雙向發(fā)電。在一個潮汐周期內(nèi),電站依等候、漲潮發(fā)電、充水、等候、落潮發(fā)電和泄水六個工況運行。一般以落潮發(fā)電為主。
目前我國已有一批專家學者和科研團隊在此領(lǐng)域開展研究工作,并且已經(jīng)取得了具有較高科學價值的相關(guān)數(shù)據(jù)。今后,潮汐能發(fā)電裝置的設計可能會有不同的發(fā)展方向與側(cè)重點,克服不足,追求更高的效率、更高的可靠性以及降低制造與維修成本,轉(zhuǎn)入大規(guī)模商業(yè)化運作將是任何波潮汐發(fā)電裝置發(fā)展的主旋律。
基于以上背景,進行相關(guān)潮汐能發(fā)電的科研平臺建設將非常重要,本方案針對XXX 的實際需求,定制開發(fā)研發(fā)平臺,將對后續(xù)研宄提供強大支撐;
二、系統(tǒng)設計
潮汐發(fā)電與普通水利發(fā)電原理類似,通過出水庫,在漲潮時將海水儲存在水庫內(nèi),以勢能的形式保存,然后,在落潮時放出海水,利用高、低潮位之間的落差,推動水輪機旋轉(zhuǎn),帶動發(fā)電機發(fā)電。差別在于海水與河水不同,蓄積的海水落差不大,但流量較大,并且呈間歇性,從而潮汐發(fā)電的水輪機結(jié)構(gòu)要適合低水頭、大流量的特點。
潮汐能發(fā)電系統(tǒng)由潮汐能模擬單元,發(fā)電單元,整流單元,升壓單元,蓄電池儲能單元、直流供電單元(直流變換器),交流供電單元(含逆變器)及交直流負載組成。
整個系統(tǒng)的最終目標是為了給交流負載和直流負載供電,從潮汐能發(fā)電機中發(fā)出的交流電,通過整流變成直流電,再升壓到穩(wěn)定的、較高的電壓等級以確保能夠正常逆變出常規(guī)交流用電設備所需的電壓。