潮汐發(fā)電
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
潮汐發(fā)電的實(shí)例教程
背景
潮汐發(fā)電被認(rèn)為是最具實(shí)用可能的海洋可再生能源，關(guān)
于它的能源效率研究正在不斷地推進(jìn)。
根據(jù)九州大學(xué)應(yīng)用力學(xué)研究所的大屋教授的發(fā)明，在渦輪葉片的外圍安裝環(huán)狀擴(kuò)壓器（diffuser）的“集流罩風(fēng)車”（Wind Lens Windmill）有提高能源效率的效果。為了證明這個(gè)技術(shù)在潮汐發(fā)電的水輪上也有同樣效果，對(duì)“帶集流罩水輪”和“無集流罩水輪”進(jìn)行了CFD仿真，并對(duì)兩者的水流分布和功率系數(shù)做了比較。
仿真結(jié)果
仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較
小結(jié)
利用
MSC Cradle的移動(dòng)網(wǎng)格功能進(jìn)行“有集流罩水輪”和“無集流罩水輪”的仿真，通過仿真結(jié)果的可視化，驗(yàn)證了集流罩?jǐn)U壓器導(dǎo)致流速和壓力變化的效果。從仿真結(jié)果推算出衡量功率產(chǎn)生效率的功率系數(shù)。其中“有集流罩水輪”的功率系數(shù)是“無集流罩水輪”的2倍以上。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了基本一致趨勢(shì)，說明CFD仿真是評(píng)估“集流罩水輪”性能的有效工具。
（此文由MSC Cradle技術(shù)部提供
）
展開 背景
潮汐發(fā)電被認(rèn)為是最具實(shí)用可能的海洋可再生能源，關(guān)
于它的能源效率研究正在不斷地推進(jìn)。
根據(jù)九州大學(xué)應(yīng)用力學(xué)研究所的大屋教授的發(fā)明，在渦輪葉片的外圍安裝環(huán)狀擴(kuò)壓器（diffuser）的“集流罩風(fēng)車”（Wind Lens Windmill）有提高能源效率的效果。為了證明這個(gè)技術(shù)在潮汐發(fā)電的水輪上也有同樣效果，對(duì)“帶集流罩水輪”和“無集流罩水輪”進(jìn)行了CFD仿真，并對(duì)兩者的水流分布和功率系數(shù)做了比較。
仿真結(jié)果
仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較
小結(jié)
利用
MSC Cradle的移動(dòng)網(wǎng)格功能進(jìn)行“有集流罩水輪”和“無集流罩水輪”的仿真，通過仿真結(jié)果的可視化，驗(yàn)證了集流罩?jǐn)U壓器導(dǎo)致流速和壓力變化的效果。從仿真結(jié)果推算出衡量功率產(chǎn)生效率的功率系數(shù)。其中“有集流罩水輪”的功率系數(shù)是“無集流罩水輪”的2倍以上。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了基本一致趨勢(shì)，說明CFD仿真是評(píng)估“集流罩水輪”性能的有效工具。
展開 11.江廈潮汐試驗(yàn)電站1號(hào)機(jī)組
江廈潮汐試驗(yàn)電站是我國(guó)目前最大的潮汐能發(fā)電站，裝機(jī)容量4100千瓦，在世界在運(yùn)的潮汐電站中位居第四。電站共安裝6臺(tái)雙向燈泡貫流式潮汐發(fā)電機(jī)組，其中1號(hào)機(jī)組單機(jī)容量500千瓦。
江廈潮汐試驗(yàn)電站1號(hào)機(jī)組增效擴(kuò)容改造工程，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，在國(guó)際上首次研發(fā)了三葉片可六工況雙向高效運(yùn)行的潮汐發(fā)電機(jī)組，新機(jī)組擴(kuò)容40%，容量達(dá)到700千瓦，極大地豐富了我國(guó)雙向潮汐發(fā)電機(jī)組的系列型譜。自投運(yùn)以來，新機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，工程效益顯著。從2015年6月28日順利并網(wǎng)，截止2017年12月31日，新機(jī)組已累計(jì)利用潮汐能發(fā)電311萬千瓦時(shí)。同時(shí)，可充分利用海域潮汐能資源，有利于改善大氣環(huán)境和水環(huán)境。社會(huì)效益方面，通過工程實(shí)施，徹底消除了電站的安全隱患。
12.荔灣3-1氣田開發(fā)
荔灣3-1氣田開發(fā)工程是為統(tǒng)籌開發(fā)在南海發(fā)現(xiàn)的荔灣3-1、番禺34-1/35-1/35-2等多個(gè)氣田，在陸坡淺水區(qū)建立的集輸處理中心及油氣輸送干線。工程包括一座中心平臺(tái)、一條海底管線及一座陸上終端。
荔灣3-1氣田是我國(guó)在南海開發(fā)的首個(gè)水深達(dá)1500米的氣田，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)海洋工程裝備制造、材料、冶金、精密儀器等行業(yè)向“高精尖”發(fā)展，為東南地區(qū)提供優(yōu)質(zhì)清潔能源，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提升和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式優(yōu)化，對(duì)實(shí)現(xiàn)國(guó)家能源安全及中海油深水戰(zhàn)略的實(shí)施均具有重要意義。
13.天津臨港濱海生態(tài)修復(fù)
天津臨港濱海生態(tài)修復(fù)工程是在大型工業(yè)區(qū)內(nèi)，建立的以水處理為主題兼具景觀效果的生態(tài)濕地公園，占地面積約63萬平方米。工程通過對(duì)工業(yè)區(qū)內(nèi)的污水和雨水進(jìn)行有效收集，采用國(guó)際先進(jìn)的污水處理生態(tài)技術(shù)，進(jìn)行水的凈化處理和循環(huán)利用，不僅可以削減污染物排放，保證污水的再生和利用，也為臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)增添了一座獨(dú)特的人工生態(tài)濕地景觀，是濱海新區(qū)的民心工程和低碳減排項(xiàng)目。
展開 △ 圖1 雙相不銹鋼和奧氏體不銹鋼在50%醋酸和不同含量甲酸的沸騰混合溶液中的腐蝕（來源：Sandvik）
△ 圖2 非焊接態(tài)奧氏體不銹鋼（左）和固溶退火的雙相不銹鋼（右）的臨界點(diǎn)蝕（CPT）和縫隙腐蝕溫度（CCT）（按照ASTM G482 在6% FeCl3溶液中測(cè)量）
應(yīng)用潛力大
隨著能源、環(huán)保問題的日益推進(jìn)，潮汐發(fā)電、核電等新能源逐漸受到人們青睞。潮汐發(fā)電設(shè)備中的水輪機(jī)殼體、葉片，核電中的閥門，一些脫硫裝置中的葉輪等大多采用鑄造雙相不銹鋼。對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的雙相不銹鋼鑄件，鑄造難度較大，且容易產(chǎn)生缺陷，從而降低了鑄造雙相不銹鋼的機(jī)械性能和耐蝕性能，限制了其發(fā)展。
金屬3D打印技術(shù)又稱增材制造技術(shù)(AM），屬于一種快速成型技術(shù)，是以構(gòu)建的數(shù)字化模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用金屬粉末，通過逐層打印并疊加不同形狀的連續(xù)層，用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。與傳統(tǒng)的鑄造工藝相比，3D打印的最大優(yōu)勢(shì)在于可以從原料直接自由制造復(fù)雜零件的能力，無需涉及諸如擠壓、鍛造、鑄造和二次加工等傳統(tǒng)制造方法即可獲得所需的形狀，且材料機(jī)械性能可以達(dá)到或超過鑄造水平，達(dá)到鍛造水平。
據(jù)南極熊了解，遼寧冠達(dá)新材料科技有限公司自2021年8月立項(xiàng)開始進(jìn)行系列雙相不銹鋼金屬粉末的研發(fā)。公司的研發(fā)工程師們結(jié)合2205、2507等雙相不銹鋼成分特點(diǎn)進(jìn)行了合金化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，詳細(xì)分析各類原材料對(duì)成分的影響，確定最優(yōu)的物料配比。另外此類雙相不銹鋼N含量較高且成分區(qū)間較窄，如何精確、穩(wěn)定地控制合金中的N含量也是技術(shù)難點(diǎn)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)以N合金化熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)計(jì)算為依據(jù)，制定了可調(diào)的N合金化控制工藝，為穩(wěn)定、精確控N提供了技術(shù)支撐。
展開 為了將水的能量轉(zhuǎn)化為電能，人類先是發(fā)明了河流水輪，然后出現(xiàn)了水力發(fā)電站和潮汐發(fā)電廠。盡管非常有效，但所有這些方法都需限定在特定位置上，甚至需要特定時(shí)間（潮汐）或季節(jié)（水位）。由于這些限制，水能轉(zhuǎn)化為電能的應(yīng)用，無法做到個(gè)性化和分散式。
然而，我們經(jīng)?？梢栽谙麓笥甑臅r(shí)候，聽見類似擊鼓的聲音，尤其是撐傘時(shí)，或者在有頂?shù)耐づ_(tái)下面，等等。為什么不試著把它變成電力呢？不幸的是，單一雨滴的能量實(shí)在太小，無法通過傳統(tǒng)技術(shù)來獲取并轉(zhuǎn)換為電力：發(fā)電廠使用的電磁發(fā)電機(jī)需要大量的水才可發(fā)電。而且每天拖著這樣的設(shè)備，那是多么不方便。目前為止，能夠克服這些缺陷的壓電器件效率都很低，還缺乏利用這些小功率電涌的有效手段。
北京科技大學(xué)廖慶亮、張躍和同事在Advanced Functional Materials上發(fā)表了一篇論文，介紹了一種液壓摩擦納米發(fā)電機(jī)（H-TENG），可以作為一種經(jīng)濟(jì)、輕便和高效的可穿戴水能轉(zhuǎn)化設(shè)備。為了獲得穩(wěn)定的直流電，而非降雨本身產(chǎn)生的不穩(wěn)定交流電，研究人員將T-TENG集成了阻抗匹配的光纖超級(jí)電容器。該裝置的兩親性使其具備了方便的自清潔功能。
該設(shè)備可以作為發(fā)電雨衣，淋雨產(chǎn)生的電力可以驅(qū)動(dòng)LED 300秒。為了實(shí)現(xiàn)其在智能服裝和可穿戴設(shè)備的商業(yè)應(yīng)用，研究人員還需要提高功率密度和改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
張躍教授希望他的工作能夠?qū)纱┐髟O(shè)備、智能家居和物聯(lián)網(wǎng)的電力系統(tǒng)的未來發(fā)展有所啟發(fā)，特別是利用與水有關(guān)的清潔能源。
全文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201803117
來源：Wiley
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潮汐發(fā)電的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
潮汐發(fā)電的最新內(nèi)容
交鑰匙
產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)和工程服務(wù)
Romax還通過應(yīng)用解決方案提供完整的交鑰匙產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)和工程服務(wù)：
■ 我們?yōu)槿蚨鄠€(gè)行業(yè)的客戶提供傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)，包括汽車、電驅(qū)動(dòng)、航空航天和可再生能源等領(lǐng)域
■ 我們擁有多年傳動(dòng)鏈開發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn)，提供從概念設(shè)計(jì)到最終交付的傳動(dòng)鏈全壽命周期設(shè)計(jì)開發(fā)解決方案
■ 我們的可再生能源解決方案涵蓋了所有的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)解決方案，包括風(fēng)力、波浪、潮汐和水力發(fā)電齒輪箱
為了證明這個(gè)技術(shù)在潮汐發(fā)電的水輪上也有同樣效果，對(duì)“帶集流罩水輪”和“無集流罩水輪”進(jìn)行了CFD仿真，并對(duì)兩者的水流分布和功率系數(shù)做了比較。
智能電網(wǎng)是通過各種整流單元到直流微電網(wǎng)：
（1）直流微電網(wǎng)適用于：工業(yè)企業(yè)園區(qū)、綜合建筑園區(qū)、數(shù)據(jù)中心園區(qū)等；
（2）新能源及儲(chǔ)能應(yīng)用包括：風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電、水力發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、太陽能（光伏）、燃料電池發(fā)電、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)等；
（3）配電輸出：制冷負(fù)載、直流負(fù)載、電機(jī)負(fù)載、儲(chǔ)能負(fù)載、照明負(fù)載等；
（4）多站合一帶來的優(yōu)勢(shì)：數(shù)據(jù)中心、變配電站、分布式能源發(fā)電站、5G基站、電動(dòng)汽車充電站、儲(chǔ)能站
它是指海洋微生物、動(dòng)物和植物在船體等設(shè)備表面吸附、生長(zhǎng)和繁殖所形成的生物垢，不僅會(huì)增大船舶航行阻力，增加其能耗和二氧化碳排放；還會(huì)堵塞核電站、熱電站的冷卻水管路，降低其冷熱交換效率，阻礙波浪能發(fā)電、潮汐發(fā)電等裝備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；此外，它還會(huì)堵塞海水養(yǎng)殖網(wǎng)箱的網(wǎng)孔，導(dǎo)致大面積魚蝦死亡，降低海洋養(yǎng)殖產(chǎn)能等。
△ 圖1 雙相不銹鋼和奧氏體不銹鋼在50%醋酸和不同含量甲酸的沸騰混合溶液中的腐蝕（來源：Sandvik）
△ 圖2 非焊接態(tài)奧氏體不銹鋼（左）和固溶退火的雙相不銹鋼（右）的臨界點(diǎn)蝕（CPT）和縫隙腐蝕溫度（CCT）（按照ASTM G482 在6% FeCl3溶液中測(cè)量）
應(yīng)用潛力大
隨著能源、環(huán)保問題的日益推進(jìn)，潮汐發(fā)電、核電等新能源逐漸受到人們青睞。
常見的發(fā)電廠有很多種，如火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠和太陽能發(fā)電廠等。這些發(fā)電廠由于使用不同的動(dòng)力能源，所以其排放廢氣的量和廢氣中的污染物也不盡相同。其中，水力、原子能、地?zé)?、風(fēng)力、潮汐和太陽能發(fā)電廠使用的都是比較干凈的能源，所以它們對(duì)大氣環(huán)境的影響比較??；而火力發(fā)電站由于多使用燃煤鍋爐，其所排廢氣的量大，煙氣成分復(fù)雜，對(duì)大氣造成的污染嚴(yán)重。
仿真正在助力制造商研發(fā)聚焦可持續(xù)發(fā)展的新產(chǎn)品，如碳捕捉技術(shù)、潮汐能發(fā)電機(jī)和更優(yōu)質(zhì)的電池。企業(yè)也在運(yùn)用仿真理解如何重新設(shè)計(jì)現(xiàn)有產(chǎn)品以減少碳足跡，這包括了他們制造產(chǎn)品的方式和產(chǎn)品在其生命周期中所形成的能耗。
運(yùn)用仿真支持可持續(xù)發(fā)展在航空航天領(lǐng)域和汽車領(lǐng)域卓有成效。在這兩個(gè)領(lǐng)域，輕量級(jí)材料意味著可減少燃料耗用或延長(zhǎng)電池續(xù)航里程。
一些仍處于實(shí)驗(yàn)階段的可持續(xù)能源，比如可以從軌道上無線傳輸太陽能的衛(wèi)星，和一些已經(jīng)從原型發(fā)展到商業(yè)演示的可持續(xù)能源，比如利用潮汐運(yùn)動(dòng)發(fā)電的水下渦輪機(jī)。
以下是利用空氣、太陽、水和地球能源進(jìn)行發(fā)電的可持續(xù)能源的最新發(fā)展。
仿真正在助力制造商研發(fā)聚焦可持續(xù)發(fā)展的新產(chǎn)品，如碳捕捉技術(shù)、潮汐能發(fā)電機(jī)和更優(yōu)質(zhì)的電池。企業(yè)也在運(yùn)用仿真理解如何重新設(shè)計(jì)現(xiàn)有產(chǎn)品以減少碳足跡，這包括了他們制造產(chǎn)品的方式和產(chǎn)品在其生命周期中所形成的能耗。
運(yùn)用仿真支持可持續(xù)發(fā)展在航空航天領(lǐng)域和汽車領(lǐng)域卓有成效。在這兩個(gè)領(lǐng)域，輕量級(jí)材料意味著可減少燃料耗用或延長(zhǎng)電池續(xù)航里程。
仿真正在助力制造商研發(fā)聚焦可持續(xù)發(fā)展的新產(chǎn)品，如碳捕捉技術(shù)、潮汐能發(fā)電機(jī)和更優(yōu)質(zhì)的電池。企業(yè)也在運(yùn)用仿真理解如何重新設(shè)計(jì)現(xiàn)有產(chǎn)品以減少碳足跡，這包括了他們制造產(chǎn)品的方式和產(chǎn)品在其生命周期中所形成的能耗。
運(yùn)用仿真支持可持續(xù)發(fā)展在航空航天領(lǐng)域和汽車領(lǐng)域卓有成效。在這兩個(gè)領(lǐng)域，輕量級(jí)材料意味著可減少燃料耗用或延長(zhǎng)電池續(xù)航里程。
