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海流能利用原理

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发布日期:2019-04-16 浏览次数:24
核心提示:海流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。海流能的利用形式主要是发电,海流能发电技术比陆地上的河流发电优越得多,是一种非常可靠的能源。

中国对海流能的利用与研发始于20世纪70年代末,海流能是一种非常可靠的可再生能源,其发电技术比陆地上的河流发电优越得多,既不受洪水的威胁,又不受枯水季节的影响,水量和流速常年不变。海流能的能量与流速的平方和流量成正比。相对波浪而言,海流能的变化要平稳且有规律得多。潮流能随潮汐的涨落每天两次改变大小和方向。一般来说,最大流速在2m/s以上的水道,其海流能均有实际开发的价值。

所谓海流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。其中一种是海水环流,是指大量的海水从一个海域长距离地流向另一个海域。这种海水环流通常由两种因素引起:其中一种是海水环流,是指大量的海水从一个海域长距离地流向另一个海域。这种海水环流通常由两种因素引起:首先海面上常年吹着方向不变的风,如赤道南侧常年吹着不变的东南风,而其北侧则是不变的东北风。风吹动海水,使水表面运动起来,而水的动性又将这种运动传到海水深处。随着深度增加,海水流动速度降低;有时流动方向也会随着深度增加而逐渐改变,甚至出现下层海水流动方向与表层海水流动方向相反的情况。在太平洋和大西洋的南北两半部以及印度洋的南半部,占主导地位的风系造成了一个广阔的,也是按反时钟方向旋转的海水环流。在低纬度和中纬度海域,风是形成海流的主要动力。其次不同海域的海水其温度和含盐度常常不同,它们会影响海水的密度。海水温度越高,含盐量越低,海水密度就越小。这种两个邻近海域海水密度不同也会造成海水环流。海水流动会产生巨大能量。据估计全球海流能高达5TW。

海流能的利用方式主要是发电,其原理和风力发电相似,几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流发电装置。但由于海水的密度约为空气的1000倍,且装置必须放于水下。故海流发电存在一系列的关键技术问题,包括安装维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安全性能等。此外,海流发电装置和风力发电装置的固定形式和透平设计也有很大的不同。海流装置可以安装固定于海底,也可以安装于浮体的底部,而浮体通过锚链固定于海上。海流中的透平设计也是一项关键技术。

海流发电也受到许多国家的重视。1973年,美国试验了一种名为“科里奥利斯”的巨型海流发电装置。该装置为管道式水轮发电机。机组长l10米,管道口直径170米,安装在海面下30米处。在海流流速为2.3米/秒条件下,该装置获得8.3万千瓦的功率。日本、加拿大也在大力研究试验海流发电技术。我国的海流发电研究也已经有样机进入中间试验阶段。

海流发电技术,除上述类似江河电站管道导流的水轮.机外还有类似风车桨叶或风速计那样机械原理的装置。一种海流发电站,有许多转轮成串地安装在两个固定的浮体之间,在海流冲击下呈半环状张开,被称为花环式海流发电站。另外,前面提到的水轮机潮流发电船,也能用于海流发电。

尽管人们逐渐意识到海流能利用的优势与可行性,但在对海流能利用过程中依然存在很多问题有待解决,如海水腐蚀和海洋生物附着问题、漂浮式装置存在抗台风问题等。

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