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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(guó)家發(fā)展的重要資源，成為當(dāng)今世界政治、經(jīng)濟(jì)、科技、 軍事、外交等各個(gè)領(lǐng)域中所備受關(guān)注的熱點(diǎn)。隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人口的迅速 膨脹以及社會(huì)發(fā)展的需求，能源對(duì)于人類的生產(chǎn)和生活顯得日益重要。同時(shí)，由于常 見(jiàn)能源的過(guò)度開(kāi)采而造成的資源匱乏、氣候變暖和環(huán)境污染等問(wèn)題也日漸顯著。大力 發(fā)展可再生能源，在保證經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的前提下，減輕因過(guò)度開(kāi)采而對(duì)人類生存環(huán) 境造成的破壞和壓力，推進(jìn)人類發(fā)展質(zhì)量已經(jīng)成為世界的共識(shí)。
潮汐是一種蘊(yùn)藏量極大、取之不盡、用之不竭、不需開(kāi)采和運(yùn)輸、潔凈無(wú)污染的可再生能源。
在海灣或感潮河口，可見(jiàn)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(yáng)的引潮力以及地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)所造成的。漲潮時(shí)，大量海水洶涌而來(lái)，具有很大的動(dòng)能；同時(shí)，水位逐漸升高，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能。落潮時(shí)，海水奔騰而歸，水位陸續(xù)下降，勢(shì)能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。海水在運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為潮汐能。
1.2 潮汐發(fā)電方式
有單庫(kù)單向式、單庫(kù)雙向式、雙庫(kù)式、發(fā)電結(jié)合抽水蓄能式等。
只筑一水庫(kù)，安裝單向水輪發(fā)電機(jī)組，在落潮或漲潮時(shí)發(fā)電。因落潮發(fā)電可利用的水庫(kù)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(gè)潮汐周期內(nèi)，電站依充水、等候、發(fā)電和等候四個(gè)工況運(yùn)行。
①充水工況：停止發(fā)電，開(kāi)啟水庫(kù)，海側(cè)上漲的潮水經(jīng)水閘和水輪機(jī)進(jìn)入水庫(kù)，至庫(kù)內(nèi)外水位齊平為止。
②等候工況：關(guān)閉水閘，水輪機(jī)停止過(guò)水，水庫(kù)水位保持不變。海側(cè)水位因落潮逐漸下降，直至水庫(kù)內(nèi)外水位差達(dá)到機(jī)組起動(dòng)水頭。
③發(fā)電工況：機(jī)組發(fā)電，水庫(kù)水位逐漸下降至與海側(cè)水位差小于機(jī)組發(fā)電所需的最低水頭。
④等候工況：機(jī)組停機(jī)，也不讓過(guò)水。水庫(kù)水位保持不變，海側(cè)水位因漲潮逐漸上升，至水庫(kù)兩側(cè)水位齊平，轉(zhuǎn)入下一周期。
只筑一水庫(kù)，安裝漲落潮均可發(fā)電的機(jī)組，或在水工布置上滿足雙向發(fā)電。在一個(gè)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(gè)工況運(yùn)行。一般以落潮發(fā)電為主。
目前我國(guó)已有一批專家學(xué)者和科研團(tuán)隊(duì)在此領(lǐng)域開(kāi)展研究工作，并且已經(jīng)取得了具有較高科學(xué)價(jià)值的相關(guān)數(shù)據(jù)。今后，潮汐能發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)可能會(huì)有不同的發(fā)展方向與側(cè)重點(diǎn)，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(yùn)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(jìn)行相關(guān)潮汐能發(fā)電的科研平臺(tái)建設(shè)將非常重要，本方案針對(duì)XXX 的實(shí)際需求，定制開(kāi)發(fā)研發(fā)平臺(tái)，將對(duì)后續(xù)研宄提供強(qiáng)大支撐；
二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
潮汐發(fā)電與普通水利發(fā)電原理類似，通過(guò)出水庫(kù)，在漲潮時(shí)將海水儲(chǔ)存在水庫(kù)內(nèi)，以勢(shì)能的形式保存，然后，在落潮時(shí)放出海水，利用高、低潮位之間的落差，推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)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(jī)結(jié)構(gòu)要適合低水頭、大流量的特點(diǎn)。
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?jiǎn)卧铍姵貎?chǔ)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(fù)載組成。
整個(gè)系統(tǒng)的最終目標(biāo)是為了給交流負(fù)載和直流負(fù)載供電，從潮汐能發(fā)電機(jī)中發(fā)出的交流電，通過(guò)整流變成直流電，再升壓到穩(wěn)定的、較高的電壓等級(jí)以確保能夠正常逆變出常規(guī)交流用電設(shè)備所需的電壓。
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