SYXNY-CX01型海洋潮汐能发电实验系统

一.潮汐能发电原理概述

1.1潮汐能概述

能源作为人类生产生活和国家发展的重要资源，成为当今世界政治、经济、科技、 军事、外交等各个领域中所备受关注的热点。随着世界经济的快速发展、人口的迅速 膨胀以及社会发展的需求，能源对于人类的生产和生活显得日益重要。同时，由于常 见能源的过度开采而造成的资源匮乏、气候变暖和环境污染等问题也日渐显著。大力 发展可再生能源，在保证经济可持续发展的前提下，减轻因过度开采而对人类生存环 境造成的破坏和压力，推进人类发展质量已经成为世界的共识。

潮汐是一种蕴藏量极大、取之不尽、用之不竭、不需开采和运输、洁净无污染的可再生能源。

在海湾或感潮河口，可见到海水或江水每天有两次的涨落现象，早上的称为潮，晚上的称为汐。

潮汐作为一种自然现象，为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便。这种现象主要是由月球、太阳的引潮力以及地球自转效应所造成的。涨潮时，大量海水汹涌而来，具有很大的动能；同时，水位逐渐升高，动能转化为势能。落潮时，海水奔腾而归，水位陆续下降，势能又转化为动能。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。

1.2 潮汐发电方式

有单库单向式、单库双向式、双库式、发电结合抽水蓄能式等。

单库单向式

只筑一水库，安装单向水轮发电机组，在落潮或涨潮时发电。因落潮发电可利用的水库容量和水位差比涨潮大，故一般采用落潮发电方式。在一个潮汐周期内，电站依充水、等候、发电和等候四个工况运行。

①充水工况：停止发电，开启水库，海侧上涨的潮水经水闸和水轮机进入水库，至库内外水位齐平为止。

②等候工况：关闭水闸，水轮机停止过水，水库水位保持不变。海侧水位因落潮逐渐下降，直至水库内外水位差达到机组起动水头。

③发电工况：机组发电，水库水位逐渐下降至与海侧水位差小于机组发电所需的最低水头。

④等候工况：机组停机，也不让过水。水库水位保持不变，海侧水位因涨潮逐渐上升，至水库两侧水位齐平，转入下一周期。

单库双向式

只筑一水库，安装涨落潮均可发电的机组，或在水工布置上满足双向发电。在一个潮汐周期内，电站依等候、涨潮发电、充水、等候、落潮发电和泄水六个工况运行。一般以落潮发电为主。

目前我国已有一批专家学者和科研团队在此领域开展研究工作，并且已经取得了具有较高科学价值的相关数据。今后，潮汐能发电装置的设计可能会有不同的发展方向与侧重点，克服不足，追求更高的效率、更高的可靠性以及降低制造与维修成本，转入大规模商业化运作将是任何波潮汐发电装置发展的主旋律。

基于以上背景，进行相关潮汐能发电的科研平台建设将非常重要，本方案针对XXX 的实际需求，定制开发研发平台，将对后续研宄提供强大支撑；

二、系统设计

潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。

潮汐能发电系统由潮汐能模拟单元，发电单元，整流单元，升压单元，蓄电池储能单元、直流供电单元（直流变换器），交流供电单元（含逆变器）及交直流负载组成。

整个系统的最终目标是为了给交流负载和直流负载供电，从潮汐能发电机中发出的交流电，通过整流变成直流电，再升压到稳定的、较高的电压等级以确保能够正常逆变出常规交流用电设备所需的电压。