乳山口潮汐能现状及可利用量评估研究

摘要

海洋能是清洁的可再生能源,科学的开发和利用海洋可再生能源对解决能源危机和环境污染问题具有重要的意义。开展潮汐能资源的勘查及评估工作,这是对潮汐电站建设至关重要的过程,而潮汐能计算模型以及计算方法的建立和研究对于潮汐能资源的科学准确评价和估算意义重大,也是目前潮汐能开发利用的难点和瓶颈,对于潮汐电站装机设计、工程投资及可行性研究等意义重大。
　　本文通过引入海洋无结构网格有限体积法模型(FVCOM),以乳山口潮汐电站为主要研究对象,对其潮汐能现状及其可开发利用量进行系统评估,并且计算了不同水闸设置位置和水闸设置方式的潮汐能量变化,择优对比计算了乳山口潮汐电站的装机规模、年发电量、年发电小时等。模型计算结果及分析表明乳山口海区潮汐性质判别数在0.3674-0.3859之间,属于正规半日潮,M2、S2分潮都是由东南外海传入,分别向西南和西北传播,传播过程随着近岸水深逐渐变浅,振幅增加,等振幅线大致平行于岸线。潮波从东北开边界附近海域传至湾内,M2分潮迟角偏转约7°,振幅增加约0.075m,S2分潮迟角偏转约8°,振幅增加约0.022m,潮流运动的形式属于往复流。由于工程堤坝的阻挡,堤坝湾内、湾外两侧流速小,最大流速减小可高达30cm/s,并在堤坝开口处沿水道主轴向湾内形成一道急流,最大流速可达340cm/s;建坝后余流强度增大,湾口至东、西汊道分岔口处区域出现两个半径大致相等,旋转方向相反的涡旋。选湾口最窄处的琵琶岛沿线为坝址,乳山口潮汐能理论功率为4.28×104kW,年发电量为37500万度。通过模拟计算结果表明乳山口潮汐电站的装机容量控制在3万千瓦至5万千瓦之间,乳山口潮汐能的理论年可开发量为8436-10362万千瓦时之间。在确定方案布置的前提下,增大装机容量,有利于获得更多的发电量,当装机容量超过4.5万千瓦时,增加的发电量并不显著。双向发电发电时间更长,但是发电量仅增加15％以下,增加效果并不明显。在考虑潮汐电站建设经济性的情况下,采用4万千瓦装机容量,并采取单向发电的方式,性价比较高,推荐可行,年发电量为8098万千瓦时,潮汐电站的建设对于潮能具有一定的影响。

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1 前言

1.1 研究内容

1.2 研究目的及意义

2 乳山口区域自然环境

2.1气象

2.2水文

2.3地形地貌

2.4泥沙来源及沿岸输沙

3 数据来源及研究方法

3.1 数据来源

3.2 数值模拟

4 利用潮位观测数据进行潮能估算

4.1 设计高低潮位计算

4.2 传统方法潮汐能估算

5数值模型建立与验证

5.1 FVCOM模式介绍

5.2 模型配置

5.3 模型验证

6 乳山口潮汐与潮流特征

6.1 潮汐特征

6.2潮流分布特征

7 基于数值模拟的潮汐发电量评估

7.1水闸方案比选

7.2 潮汐发电量计算

8 结论

参考文献

致谢