1. 海洋热能发电方式
火力发电,利用燃烧煤炭、石油、液化天然气等燃料产生的热能,使锅炉水管中的水受热成为高温高压的蒸汽,并推动汽轮机转动,进而带动发电机发电。
水力发电,通过筑坝将位于高处的水向低处流动时的位能转换为动能,此时装设在水道低处的水轮机受到水流的推动而转动,将水轮机和发电机相连接,带动发电机转动,将机械能转换为电能。
核能发电,如利用核能将反应堆中的水加热产生蒸汽,在蒸汽的推动下,汽轮机带动发电机转动产生电能。
风力发电,利用风力推动风车带动发电机发电。
太阳能热发电,利用聚热装置将太阳热能聚集并加热水管中的水产生蒸汽,进而带动涡轮发电机发电。
太阳能光发电,将具有光电效应的硅材料制成太阳能电池板,通过接受太阳光能的照射将光能转变成电能。
还有其他的发电方式:
磁流体发电。
潮汐发电。
海洋温差发电。
波浪发电。
地热发电。
生物质能发电。
2. 海洋能发电基本原理
海底星空是在海底的黑暗环境中,由发光生物体和化学反应等多种因素共同作用形成的自然景观。
其中,发光生物体如发光水母、发光珊瑚、发光蠕虫等,会通过自身发光来吸引猎物或伴侣,或者是用于自身的保护。这些生物体的发光是由特殊的细胞和发光物质产生的,能够发出蓝色、绿色、黄色、橙色等各种颜色的光。
此外,海底还存在一些能够产生化学反应的物质,如氧化铜、碘化铜、硫酸铜等金属盐,它们会在受到光的照射下发生化学反应,产生出美丽的蓝色或绿色的光芒,形成海底星空的效果。
在这些因素的共同作用下,海底星空就会呈现出璀璨的星空般美景。它不仅是大自然的奇观,也是海洋生物的生命表现和生态环境的体现。
3. 海洋热能是电能的来源之一
太阳能。
在各种海洋能之中,海洋温差能属于海洋热能,其能量的主要来源是蕴藏在海洋中的太阳辐射能。海洋温差能具有储量巨大以及随时间变化相对稳定的特点,因此,利用海洋温差能发电有望为一些地区提供大规模的、稳定的电力。
世界大洋的面积浩瀚无边,热带洋面也相当宽。海洋热能用过后即可得到补充,很值得开发利用。
据计算,从南纬20度到北纬20度的区间海洋洋面,只要把其中一半用来发电,海水水温仅平均下降l℃,就能获得600亿千瓦的电能,相当于目前全世界所产生的全部电能。
4. 海洋热能发电方式有哪些
海水温差发电是一种可再生能源,主要是利用表层海水与深层海水的温度不同来进行发电。
☞工作原理
海洋温差发电是利用热交换的原理来发电。首先需要抽取温度较高的海洋表层水,将热交换器里面沸点很低的工作流体(working fluid,如氨、氟利昂等)蒸发气化,然后推动涡轮发电机而发出电力;再把它导入另外一个热交换器,利用深层海水的冷度,将它冷凝而回归液态,这样就完成了一个循环,周而复始的工作。
在热交换技术平台,目前有封闭式循环系统、开放式循环系统、混合式循环系统等,其中以封闭式循环系统技术较成熟。而在地点的设置上,则有岸基式、离岸式差别。
☞封闭式循环系统
随着海水深度的变化,表层海水受到阳光照射,吸收能量而温度较高;而在海平面200米以下,阳光几乎无法到达,因此温度较低。海水深度越深,其温度也就越低。海水温差发电时,需抽取表层温度较高的海水,使热交换机内的低沸点液体〈例如氨〉沸腾为蒸气,然后推动发电机发电,再将其导入另一热交换机,使用深层海水将其冷却,如此完成一个循环。
☞开放式循环系统
将表层海水引入真空状态的蒸发槽中,因低压下水的沸点极低而沸腾为水蒸气,再引至凝结槽,以深层海水使之凝结为水。此过程中会在蒸发槽与凝结槽之间因压力差因而形成蒸汽流,在其间加上涡轮机即可发电。另外,使用开放式循环系统发电会在凝结槽中形成淡水,可供使用。排出的淡水,这是它的有利之处。
☞混合式循环系统
开始时类似开放式循环,将温暖的海面水引进真空容器使其闪蒸成蒸气,蒸气再进入氨的蒸发器(vaporizer),使工作流体(氨)气化来转动涡轮机发电,如同封闭式循环一般,因此混合式循环兼具开放式循环与封闭式循环两者的特性。
☞岸基式温差发电厂
建置深海水管,将深层海水取至岸边发电厂,此过程容易使冷水管之温度上升,从而使发电效率更低,另外深海抽水管的建置难度较高。
☞离岸式温差发电厂
发电厂建置在海上作业平台上,将深层海水抽取至作业平台,温水与冷水的交换在海上作业平台上完成发电,再由电缆供电至岸边。离岸式海上作业平台类似钻油平台,因此水下作业需要锚固深海海底及锚定电缆。其优点是发电效率相对较高,可降低发电成本。
☞优点
不消耗任何燃料
无废料
不会制造空气污染、水污染、噪音污染
整个发电过程几乎不排放任何温室气体,例如二氧化碳
全年且一天中所有时间段皆可发电,十分稳定
副产品是淡水,可供使用
☞缺点
资金庞大
发电成本高
深海冷水管路施工风险高
影响周遭海域生物的生存权
5. 海洋热能发电方式有几种
常见的发电方式:
1、水力发电:水力发电的基本原理是利用水位落差,配合水轮发电机产生电力,也就是利用水的位能转为水轮的机械能,再以机械能推动发电机,而得到电力。科学家们以此水位落差的天然条件,有效的利用流力工程及机械物理等,精心搭配以达到最高的发电量,供人们使用廉价又无污染的电力。
2、火力发电:火力发电指利用可燃物(中国多为煤)燃烧时产生的热能,通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。火力发电厂的主要设备系统包括:燃料供给系统、给水系统、蒸汽系统、冷却系统、电气系统及其他一些辅助处理设备。
3、核能发电:核能发电的核心装置是核反应堆。核反应堆按引起裂变的中子能量分为热中子反应堆和快中子反应堆。
4、风力发电:把风能转变为电能是风能利用中最基本的一种方式。风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。
5、地热发电:地热发电是利用地下热能发电的,与火力发电类似。
6、人力发电:能产生力的东西皆能发电,像水力和风力似的,人力也能发电。因此产生了手摇和脚踏之类的发电机,将人在运动中产生的能量转换成电能。
发电即利用发电动力装置将水能、化石燃料(煤炭、石油、天然气等)的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电能。
20世纪末发电多用化石燃料,但化石燃料的资源不多,日渐枯竭,人类已渐渐较多的使用可再生能源(水能、太阳能、风能、地热能、海洋能等)来发电。
6. 海洋热能转换
海洋温差能形成原因是太阳能。海du洋温差能也叫zhi海洋热能,海洋中上层水温的差异蕴藏着一定的能量,被称为海水温差能。
到达水面的太阳辐射能大约有60%透射到1米的水深处。有18%能够到达海面以下10米深度,少量的太阳辐射能甚至透射到水下100米以下的深度。海水温度随水深而变化,一般深海区大约可以分为三层,第一层是海面到深度约60米左右的地方,称作表层,该层海水一方面吸收着太阳的辐射能,一方面受到风浪的影响,使海水互相混合,这一层海水温度变化比较小。水温大约在26到27摄氏度,第二层从水深60米至130米,海水温度随着深度加深急剧递减,温度变化比较大成为变温层。第三层深度在300米以上,这层海水由于受到从极地流来的冷水的影响,温度降低到4摄氏度左右。表层海水和深层海水之间存在着20摄氏度以上的温差,是巨大的能量来源。
7. 海洋热能发电原理
就业前景非常好。
海洋能源包括海上风电、潮流、洋流、潮差、波浪能、海洋热能、盐度梯度和生物能等。利用海洋能的主要方式是发电。小功率海洋能装置可用于海岛灯塔、航道灯标,以及海洋观测浮标系统;大功率海洋能装置可实现并网或独立供电,为偏远海岛及海洋资源开发设施等提供清洁能源。所以海洋能源就业前景非常好。
8. 海洋能资源及海洋能发电技术
最重要的应该是要注意海洋生态的保护,保护海洋环境 ,维持海洋生态安全。一,保护海洋资源,实现海洋资源可持续利用;
二,防止海洋环境污染,保护海洋环境;海洋的能源资源属于可再生资源。其中以波浪发电和潮汐发电的技术比较成熟,如日本、英国等国已研制成功了波浪发电装置和法国郎斯潮汐电站。关于“海洋油气开发”:海底石油开采,可追溯到19世纪末,1896年,美国开始在加利福尼亚的圣巴巴腊海峡钻井;1947年,美国在墨西哥湾钻出第一口商业性油井,这是浅海开发石油的起点。从此,海底采油技术不断发展。1973年,爆发第四次中东战争,阿拉伯石油禁运和不断上涨的油价,使得海底开采石油的利润大大提高。现在,海底油气资源勘探、开发,已成为沿海国家的重要经济活动内容,成为某些国家的经济支柱。据估计,世界海底石油的潜在可采储量约有3000亿吨,基本集中在大陆边缘地区,其中80%-95%分布在离岸200海里范围内,包括大陆架和上部陆坡。大陆架面积约为2750万平方千米,可能蕴藏海底石油总储藏量的55%-70%。
9. 海洋能发电优缺点
(1)优点
太阳能光伏发电过程简单,没有机械转动部件,不消耗燃料,不排放包括温室气体在内的任何物质,无噪声、无污染;太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。因此,与风力发电、生物质能发电和核电等新型发电技术相比,光伏发电是一种最具可持续发展理想特征(最丰富的资源和最洁净的发电过程)的可再生能源发电技术,具有以下主要优点。
①太阳能资源取之不尽,用之不竭,照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。而且太阳能在地球上分布广泛,只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统,不受地域、海拔等因素的限制。
②太阳能资源随处可得,可就近供电,不必长距离输送,避免了长距离输电线路所造成的电能损失。
③光伏发电的能量转换过程简单,是直接从光能到电能的转换,没有中间过程(如热能转换为机械能、机械能转换为电磁能等)和机械运动,不存在机械磨损。根据热力学分析,光伏发电具有很高的理论发电效率,可达80%以上,技术开发潜力巨大。
④光伏发电本身不使用燃料,不排放包括温室气体和其它废气在内的任何物质,不污染空气,不产生噪声,对环境友好,不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击,是真正绿色环保的新型可再生能源。
⑤光伏发电过程不需要冷却水,可以安装在没有水的荒漠戈壁上。光伏发电还可以很方便地与建筑物结合,构成光伏建筑一体化发电系统,不需要单独占地,可节省宝贵的土地资源。
⑥光伏发电无机械传动部件,操作、维护简单,运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电,加之自动控制技术的广泛采用,基本上可实现无人值守,维护成本低。
⑦光伏发电系统工作性能稳定可靠,使用寿命长(30年以上)。晶体硅太阳能电池寿命可长达20~35年。在光伏发电系统中,只要设计合理、选型适当,蓄电池的寿命也可长达10~15年。
⑧太阳能电池组件结构简单,体积小、重量轻,便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短,而且根据用电负荷容量可大可小,方便灵活,极易组合、扩容。
太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能光伏发电与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染;太阳能电池可以大中小并举,大到百万千瓦的中型电站,小到只供一户用电的独立太阳能发电系统,这些特点是其他电源无法比拟的。
(2)缺点
当然,太阳能光伏发电也有它的不足和缺点,归纳起来有以下几点。
①能量密度低。尽管太阳投向地球的能量总和极其巨大,但由于地球表面积也很大,而且地球表面大部分被海洋覆盖,真正能够到达陆地表面的太阳能只有到达地球范围太阳辐射能量的10%左右,致使在陆地单位面积上能够直接获得的太阳能量较少。通常以太阳辐照度来表示,地球表面辐照度最高值约为1.2kw/㎡,且绝大多数地区和大多数日照时间内都低于1kw/㎡。太阳能的利用实际上是低密度能量的收集、利用。
②占地面积大。由于太阳能能量密度低,这就使得光伏发电系统的占地面积会很大,每10kw光伏发电功率占地约需100㎡,平均每平方米面积发电功率为100w。随着光伏建筑一体化发电技术的成熟和发展,越来越多的光伏发电系统可以利用建筑物、构筑物的屋顶和立面,将逐渐克服光伏发电占地面积大的不足。
③转换效率低。光伏发电的最基本单元是太阳能电池组件。光伏发电的转换效率指光能转换为电能的比率。目前晶体硅光伏电池转换效率为13%~17%,非晶硅光伏电池只有5%~8%。由于光电转换效率太低,从而使光伏发电功率密度低,难以形成高功率发电系统。因此,太阳能电池的转换效率低是阻碍光伏发电大面积推广的瓶颈。
④间歇性工作。在地球表面,光伏发电系统只能在白天发电,晚上不能发电,除非在太空中没有昼夜之分的情况下,太阳能电池才可以连续发电,这与人们的用电需求不符。
⑤受气候环境因素影响大。太阳能光伏发电的能源直接来源于太阳光的照射,而地球表面上的太阳照射受气候的影响很大,长期的雨雪天、阴天、雾天甚至云层的变化都会严重影响系统的发电状态。另外,环境因素的影响也很大,比较突出的一点是,空气中的颗粒物(如灰尘)等沉落在太阳能电池组件的表面,阻挡了部分光线的照射,这样会使电池组件转换效率降低,从而造成发电量减少甚至电池板的损坏。
⑥地域依赖性强。地理位置不同,气候不同,使各地区日照资源相差很大。光伏发电系统只有应用在太阳能资源丰富的地区,其效果才会好。
⑦系统成本高。由于太阳能光伏发电的效率较低,到目前为止,光伏发电的成本仍然是其他常规发电方式(如火力和水力发电)的几倍,这是制约其广泛应用的最主要因素。但是也应看到,随着太阳能电池产能的不断扩大及电池片光电转换效率的不断提高,光伏发电系统的成本也下降得非常快。太阳能电池组件的价格几十年来已经从最初的每瓦70多美元下降至目前的每瓦2美元左右。
⑧晶体硅电池的制造过程高污染、高能耗。晶体硅电池的主要原料是纯净的硅
10. 海洋热能发电方式是什么
海洋温差能形成原因是太阳能。海洋温差能也叫海洋热能,海洋中上层水温的差异蕴藏着一定的能量,被称为海水温差能。到达水面的太阳辐射能大约有60%透射到1米的水深处。有18%能够到达海面以下10米深度,少量的太阳辐射能甚至透射到水下100米以下的深度。海水温度随水深而变化,一般深海区大约可以分为三层,第一层是海面到深度约60米左右的地方,称作表层,该层海水一方面吸收着太阳的辐射能,一方面受到风浪的影响,使海水互相混合,这一层海水温度变化比较小。水温大约在26到27摄氏度,第二层从水深60米至130米,海水温度随着深度加深急剧递减,温度变化比较大成为变温层。第三层深度在300米以上,这层海水由于受到从极地流来的冷水的影响,温度降低到4摄氏度左右。表层海水和深层海水之间存在着20摄氏度以上的温差,是巨大的能量来源。
11. 海洋能发电技术的分类
潮汐发电要建水库,形成水头并保持水位平稳,利用水位差来发电,潮汐发电有单库单程电站、单库双程电站和双库双程电站。
(1)单库单程式:仅有一个水库,水轮机是单向式的,在潮落时发电。其工作过程为涨潮时进水,不发电,因为水位差不够和水轮机的单向性也无法发电。落潮时,先不发电,在落潮过程中,落到一定程度,与水库水位差足够时,才可以发电。整个过程是不连续的,但发电过程是稳定的。
(2)单库双程式:一个水库,用双向水轮机,涨潮落潮时都发电。其工作过程为涨潮时先不进水,由于是双向水轮机,等有一定水位差时再发电,同时也给水库充水。退潮时,水库水位差不够时停止发电,直到足够的水位差时,水轮机反向运转发电。
(3)双库式:两个水库,涨落潮时都发电。其工作过程为一个高位水库,一个低位水库,增加了水位调节的能力,实现了不间断发电,水的流向永远是从高水位库流到低水位库,发电也是单向的。如果进水阀门与泄水阀门控制得当,可使水轮机水头保持稳定。
B、海洋能水轮发电机组
(1)轴流式水轮机组。水轮机轴是垂直的,水流从侧面的叶片方向流入,改变方向沿轴下部流出。发电机是立式的,在水轮机上与水轮机同轴。这是老式发电机组,效率低、功率小,但寿命长。
(2)贯流式水轮机组。水轮机和发电机均沿水平方向安装,通过一个竖井的皮带连接,中间安装齿轮变速箱。水经闸门流道落下,改变方向沿水平方向经叶片流出。其特点是效率低,但简单,易安装与维修。
(3)流线型的灯泡式水轮机组。像一个光滑的灯泡或炸弹,全封闭,水平安装,大头装有发电机,小头装有水轮机,水流先经过大头密封的发电机,再流向水轮机。尽管机组占有不少体积,但由于采取紧凑同轴发电机与水轮机,其效率高。缺点是整个发电机在水下密封维修不便,发电机在流道里使能量损失。
(4)全贯流水轮机组。水轮机和转子装在流道中阻力小、效率高;定子装在流道外。
(5)国产化水轮机组。灯泡贯流式机组具有适用水头范围大、效率高、运行稳定等优点。电站建设土地淹没少、移民少,对降低工程造价、提高经济效益十分有利,具有广泛的市场前景。
C、波浪发电
(1)一般收集波浪动能有四种方式:
a.运动型,收集一定方向的机械能。
b.震荡型,把震动的水柱变成变化的气柱,有个震荡腔,如果能产生共振,效果就更佳,震动变为旋转也较容易。
c.水流型,改变水流形状,形成压差,就可做推动力。
d.压力型,比较直观,直接用波浪来压缩空气,作为动力。
(2)通过适当的转换就变为推动水轮机的动力。这种转换方式大致为:
a.机械式的,用齿轮、杠杆;
b.水动式的,用液压系统;
c.气动式的,用空气泵。