海洋技術(shù)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文范文

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　　摘要：海洋是一個(gè)巨大的能源寶庫(kù)，僅大洋中的波浪、潮汐、海流等動(dòng)能和海洋溫度差能、鹽度差能等的存儲(chǔ)量就高達(dá)天文數(shù)字。這些海洋能源都是取之不盡、用之不竭的可再生能源。海洋能源的開(kāi)發(fā)對(duì)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。在查閱了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)之上，本文主要對(duì)海洋能的發(fā)展背景、海洋能的主要內(nèi)容以及海洋能的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)這三個(gè)方面做一些介紹。

　　關(guān)鍵詞：海洋能源 發(fā)電技術(shù) 發(fā)展現(xiàn)狀 趨勢(shì)

　　一、海洋能源的發(fā)展背景

　　隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的增加，社會(huì)生活水平的不斷提高，各國(guó)對(duì)能源的需求迅速增長(zhǎng)，可以說(shuō)沒(méi)有能源就沒(méi)有人類(lèi)的文明。在當(dāng)前的世界能源結(jié)構(gòu)中，人類(lèi)所利用的能源主要是石油、天然氣、煤炭等化石燃料，這些燃料是不可再生的。正是化石能源的大量利用使其日漸枯竭，同時(shí)也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，已引起世界各國(guó)的高度重視。隨著全球范圍內(nèi)能源危機(jī)的沖擊，以及對(duì)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的要求，從能源長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略來(lái)看，人類(lèi)必須尋求一條發(fā)展?jié)崈裟茉吹牡缆贰ｉ_(kāi)發(fā)利用新能源和可再生能源成為大多發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家21世紀(jì)能源發(fā)展戰(zhàn)略的基本選擇。

　　我國(guó)能源更是倚重化石燃料，尤其是煤炭資源，因而引起的環(huán)境污染更為嚴(yán)重。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源供需緊張狀況日益嚴(yán)重，并已持續(xù)多年。21世紀(jì)，我國(guó)在能源開(kāi)發(fā)利用方面面臨資源和環(huán)境兩大壓力，因此，必須改變我國(guó)當(dāng)前能源的開(kāi)發(fā)、利用方式，著重開(kāi)發(fā)新能源和可再生能源，走適合我國(guó)國(guó)情，有利于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展之路。 包括太陽(yáng)能、海洋能、生物質(zhì)能、地?zé)崮�、風(fēng)能和氫能在內(nèi)的新能源和可再生能源被人們普遍認(rèn)為是無(wú)污染的能源資源。因此，大力開(kāi)發(fā)和利用新能源和可再生能源成為減少污染，減排溫室氣體，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一條重要途徑。

　　海洋占地球表面的71%，作為資源的寶庫(kù)，是地球上尚未充分開(kāi)發(fā)利用的最大領(lǐng)域，同時(shí)又是一種有利于環(huán)保清潔可再生的新能源。由于海洋處于十分重要的地位，因此各國(guó)都在加強(qiáng)發(fā)展海洋科學(xué)技術(shù)，這有利于正在開(kāi)拓中的海洋可再生能源在不久的未來(lái)形成具備一定規(guī)模的海洋產(chǎn)業(yè)。

　　充分利用海洋潮汐發(fā)電，已成為人類(lèi)理想的新能源之一。海洋能的利用雖然問(wèn)題很多，難度很大，但是，隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的不斷發(fā)展，人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用海洋能的前景越來(lái)越廣闊。有關(guān)專(zhuān)家預(yù)言：隨著世界科技的飛速發(fā)展，本世紀(jì)將是人類(lèi)進(jìn)入海洋能源開(kāi)發(fā)利用的新時(shí)代。

　　二、海洋能源的主要內(nèi)容

　　海洋能通常是指海洋本身所蘊(yùn)藏的能量，它包括潮汐能、波浪能、溫差能、鹽差能和海流能等，不包括海底或海底下儲(chǔ)存的煤、石油、天然氣等化石能源和“可燃冰”，也不含溶解于海水中的鈾、鋰等化學(xué)能源。

　　2-1潮汐能

　　潮汐能是漲落的潮水中蘊(yùn)藏的動(dòng)能。潮汐是指海水在月球和太陽(yáng)等天體引力作用下所產(chǎn)生的周期性的自然漲落現(xiàn)象。據(jù)理論計(jì)算，月亮的引潮力可使海面升高0.563m，太陽(yáng)的引潮力可使海面升高0.246m，兩者合計(jì)，即潮汐的最大幅度約為0.8m。因此，一般海面的潮汐現(xiàn)象并不顯著。然而，在某些地狹淺的海峽、海灣和河口地帶，由于地形等因素的影響，潮汐往往十分發(fā)達(dá)，潮差可達(dá)7~8m甚至十幾米。

　　潮汐發(fā)電為把海洋中的潮汐能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N發(fā)電形式。其原理和水力發(fā)電相似，也是利用水的力量，通過(guò)水輪機(jī)變成機(jī)械能，再由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)變成電能。

　　2-2波浪能

　　起伏的波浪所蘊(yùn)藏的勢(shì)能和動(dòng)能稱為波浪能。波浪是由海面上風(fēng)的吹動(dòng)以及大氣壓力的變化和海底地殼的活動(dòng)(如地震、火山爆發(fā)等)引起的。

　　所謂波浪能發(fā)電，即把海洋中的波浪能轉(zhuǎn)換成電能的一種發(fā)電方式。根據(jù)基本原理，波浪能發(fā)電裝置大致可分為四種：利用波浪上下運(yùn)動(dòng)，直接轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng);利用波浪上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生氣流或水流去驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng);利用波浪裝置的擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生氣流或水流驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電;把低壓大波浪變?yōu)樾◇w積高壓水，然后引入高位蓄水池產(chǎn)生水龍頭帶動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。根據(jù)波浪能發(fā)電裝置的固定位置，又可分為兩大類(lèi)：海洋式波浪發(fā)電裝置和海岸式波浪能發(fā)電站。

　　2-3溫差能

　　海水溫差能，又稱海洋熱能，為海水吸收和儲(chǔ)存的太陽(yáng)輻射能。海洋是地球上吸收太陽(yáng)能的.最大熱庫(kù)。溫差能就是利用海洋中受太陽(yáng)能加熱的暖和的表層水與較冷的深層水之間的溫差進(jìn)行發(fā)電而獲得的能量。

　　海水溫差發(fā)電技術(shù)，是以海洋受太陽(yáng)能加熱的表層海水(25℃～28℃)作高溫?zé)嵩矗�而�?00米～l000米深處的海水(4℃～7℃)作低溫?zé)嵩�，用熱機(jī)組成的熱力循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)。從高溫?zé)嵩吹降蜏責(zé)嵩�，可能獲得總溫差15℃～20℃左右的有效能量。最終可能獲得具有工程意義的11℃溫差的能量。

　　2-4鹽差能

　　由于江河淡水和海洋咸水交匯時(shí)兩者的含鹽量不同，在兩種水體的接觸面上新生的一種物理化學(xué)能，利用這種能量進(jìn)行發(fā)電，稱為海洋鹽差發(fā)電。

　　鹽差能發(fā)電的原理并不復(fù)雜：當(dāng)把兩種濃度不同的鹽溶液倒在同一容器中時(shí)，那么濃溶液中的鹽類(lèi)離子就會(huì)自發(fā)地向稀溶中擴(kuò)散，直到兩者濃度相等為止。所以，鹽差能發(fā)電，就是利用兩種含鹽濃度不同的海水化學(xué)電位差能，并將其轉(zhuǎn)換為有效電能。

　　2-5海流能

　　海流能是指海水流動(dòng)的動(dòng)能，主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動(dòng)以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動(dòng)所產(chǎn)生的能量，是另一種以動(dòng)能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。

　　然而，海流發(fā)電并非容易之事。其發(fā)電的基本原理是利用海流的沖擊力，使水輪機(jī)的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在目前形形色色的海流發(fā)電裝置中，以降落傘集流式，螺旋槳式和貫流式最為突出。

　　三、海洋能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

　　3-1潮汐能發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

　　中國(guó)海岸線曲折漫長(zhǎng)，潮汐能資源蘊(yùn)藏量約為1.1億kW，可開(kāi)發(fā)總裝機(jī)容量為2179萬(wàn)kW，年發(fā)電量可達(dá)624億kWh，主要集中在福建、浙江、江蘇等省的沿海地區(qū)。中國(guó)潮汐能的開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過(guò)多年來(lái)對(duì)潮汐電站建設(shè)的研究和試點(diǎn)，我國(guó)潮汐發(fā)電行業(yè)不僅在技術(shù)上日趨成熟，而且在降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益方面也取得了較大進(jìn)展，已經(jīng)建成一批性能良好、效益顯著的潮汐電站。

　　近年來(lái)，我國(guó)潮汐能開(kāi)發(fā)進(jìn)程加速，潮汐電站建設(shè)掀起新高潮。2008年，福建八尺門(mén)潮汐能發(fā)電項(xiàng)目正式啟動(dòng)。2009年5月，浙江三門(mén)2萬(wàn)千瓦潮汐電站工程啟動(dòng)。浙江江廈潮汐試驗(yàn)電站是我國(guó)目前已建成的最大潮汐電站，總裝機(jī)容量3900千瓦，規(guī)模位居世界第三。截至2010年底，江廈潮汐試驗(yàn)電站累計(jì)發(fā)電量已逾16382萬(wàn)千瓦時(shí)。2010年江廈潮汐試驗(yàn)電站發(fā)電量達(dá)731.74萬(wàn)千瓦時(shí)，創(chuàng)建站20多年來(lái)最高水平。

　　電力供應(yīng)不足是制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，尤其是在東部沿海地區(qū)。另一方面我國(guó)海岸線較長(zhǎng)，東南沿海潮汐能資源豐富。潮汐能具有可再生性、清潔性、可預(yù)報(bào)性等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)升級(jí)的大背景下，發(fā)展潮汐發(fā)電順應(yīng)社會(huì)趨勢(shì)，有利于緩解東部沿海地區(qū)的能源短缺。潮汐電站建設(shè)可創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，投資潛力巨大。根據(jù)國(guó)家規(guī)劃，到2020年，我國(guó)潮汐發(fā)電裝機(jī)容量有望達(dá)到30萬(wàn)千瓦，潮汐發(fā)電將迎來(lái)又一個(gè)發(fā)展春天。

　　3-2波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

　　中國(guó)是世界上主要的波能研究開(kāi)發(fā)國(guó)家之一。中國(guó)波浪能的理論存儲(chǔ)量為7000萬(wàn)千瓦左右，可開(kāi)發(fā)利用量約3000萬(wàn)-3500萬(wàn)千瓦，建立波浪能發(fā)電系統(tǒng)有較大發(fā)展?jié)摿ΑＶ袊?guó)波浪發(fā)電雖然起步較晚，但發(fā)展勢(shì)頭良好。微型波力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟，小型岸式波力發(fā)電技術(shù)已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。

　　中國(guó)首座波力獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)汕尾100千瓦岸式波力電站于1996年12月開(kāi)工，2001年進(jìn)入試發(fā)電和實(shí)海況試驗(yàn)階段，2005年第一次實(shí)海況試驗(yàn)獲得成功。該電站建于廣東省汕尾市遮浪鎮(zhèn)最東部，為并網(wǎng)運(yùn)行的岸式振蕩水柱型波能裝置，設(shè)有過(guò)壓自動(dòng)卸載保護(hù)、過(guò)流自動(dòng)調(diào)控、水位限制、斷電保護(hù)、超速保護(hù)等功能。

　　2009年以來(lái)，中國(guó)積極推進(jìn)新能源開(kāi)發(fā)利用。隨著一大批清潔能源發(fā)電項(xiàng)目建成投產(chǎn)，中國(guó)的發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步得到優(yōu)化，新能源發(fā)電呈加速發(fā)展態(tài)勢(shì)。中國(guó)波浪能資源蘊(yùn)藏量豐富，清潔無(wú)污染，再生能力強(qiáng)，波浪發(fā)電產(chǎn)業(yè)得到國(guó)家政策的鼓勵(lì)和扶持，投資前景良好。根據(jù)規(guī)劃，到2020年，中國(guó)將在山東、海南、廣東各建1座1000千瓦級(jí)的岸式波浪發(fā)電站。

　　3-3溫差能發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

　　我國(guó)南海海域遼闊，水深大于800米的海域約140-150萬(wàn)平方公里，位于北回歸線以南，太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，是典型的熱帶海洋。表層水溫均在25℃以上。500-800米以下的深層水溫在5℃以下，表深層水溫度在20℃-24℃，蘊(yùn)藏著豐富的溫差能資源。據(jù)初步計(jì)算，南海溫差能資源理論蘊(yùn)藏量約為1.19-1.33×1019千焦耳，技術(shù)上可開(kāi)發(fā)利用的能量(熱效率取7%)約為8.33-9.31×1017千焦耳，實(shí)際可供利用的資源潛力(工作時(shí)間取50%，利用資源10%)裝機(jī)容量達(dá)13.21-14.76億kW。

　　我國(guó)臺(tái)灣島以東海域表層水溫全年在24℃-28℃，500-800米以下的深層水溫5℃以下，全年水溫差20℃-24℃，據(jù)臺(tái)灣電力專(zhuān)家估計(jì)，該區(qū)域溫差能資源蘊(yùn)藏量約為2.16×1014千焦耳。

　　我國(guó)溫差能資源蘊(yùn)藏量大，在各類(lèi)海洋能資源中占居首位，這些資源主要分布在南海和臺(tái)灣以東海域，尤其是南海中部的西沙群島海域和臺(tái)灣以東海區(qū)，具有日照強(qiáng)烈、溫差大且穩(wěn)定、全年可開(kāi)發(fā)利用、冷水層與岸距離小、近岸海底地形陡峻等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)利用條件良好，可作為我國(guó)溫差能資源開(kāi)發(fā)的先期開(kāi)發(fā)區(qū)。

　　3-4海流能發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

　　世界上從事海流能開(kāi)發(fā)的主要有美國(guó)、英國(guó)、加拿大、日本、意大利和中國(guó)等。70年代末，舟山的何世鈞先生曾進(jìn)行過(guò)海流能開(kāi)發(fā)研究，建造了一個(gè)試驗(yàn)裝置并得到了6.3千瓦的電力輸出。80年代初，哈爾濱工程大學(xué)開(kāi)始研究一種直葉片的新型海流透平，獲得較高的效率，并于1984年完成60瓦模型的實(shí)驗(yàn)室研究，之后又開(kāi)發(fā)出千瓦級(jí)裝置在河流中進(jìn)行試驗(yàn)。

　　90年代以來(lái)，中國(guó)開(kāi)始計(jì)劃建造海流能示范應(yīng)用電站，在 “八五”、“九五“科技攻關(guān)中均對(duì)海流能進(jìn)行連續(xù)支持。目前，哈爾濱工程大學(xué)正在研建75千瓦的潮流電站。意大利與中國(guó)合作在舟山地區(qū)開(kāi)展了聯(lián)合海流能資源調(diào)查，計(jì)劃開(kāi)發(fā)140千瓦的示范電站。 3-5鹽差能發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

　　中國(guó)西安冶金建筑學(xué)院于1985年對(duì)水壓塔系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。上水箱高出滲透器約10米，用3O公斤于鹽可以工作8-14小時(shí)，發(fā)電功率為0.9-1.2瓦。 鹽差能開(kāi)發(fā)的技術(shù)關(guān)鍵是膜技術(shù)。除非半滲透膜的滲透流量能在目前水平的基礎(chǔ)上再提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，并且海水可以不經(jīng)預(yù)處理，否則，鹽差能利用難以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

　　四、總結(jié)

　　隨著海洋科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)在海洋能的利用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤黄�。同時(shí)，在開(kāi)發(fā)海洋能的過(guò)程中，也將不斷提高能源利用率，降低環(huán)境污染，節(jié)約生產(chǎn)成本，讓海洋能這種清潔的可再生能源更好的造福全人類(lèi)。