【摘要】：海洋能是清潔的可再生能源，科學(xué)的開發(fā)和利用海洋可再生能源對解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問題具有重要的意義。開展潮汐能資源的勘查及評估工作，這是對潮汐電站建設(shè)至關(guān)重要的過程，而潮汐能計算模型以及計算方法的建立和研究對于潮汐能資源的科學(xué)準(zhǔn)確評價和估算意義重大，也是目前潮汐能開發(fā)利用的難點(diǎn)和瓶頸，對于潮汐電站裝機(jī)設(shè)計、工程投資及可行性研究等意義重大。本文通過引入海洋無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格有限體積法模型（FVCOM），以乳山口潮汐電站為主要研究對象，對其潮汐能現(xiàn)狀及其可開發(fā)利用量進(jìn)行系統(tǒng)評估，并且計算了不同水閘設(shè)置位置和水閘設(shè)置方式的潮汐能量變化，擇優(yōu)對比計算了乳山口潮汐電站的裝機(jī)規(guī)模、年發(fā)電量、年發(fā)電小時等。模型計算結(jié)果及分析表明乳山口海區(qū)潮汐性質(zhì)判別數(shù)在0.3674-0.3859之間，屬于正規(guī)半日潮，M2、S2分潮都是由東南外海傳入，分別向西南和西北傳播，傳播過程隨著近岸水深逐漸變淺，振幅增加，等振幅線大致平行于岸線。潮波從東北開邊界附近海域傳至灣內(nèi)，M2分潮遲角偏轉(zhuǎn)約7°，振幅增加約0.075m，S2分潮遲角偏轉(zhuǎn)約8°，振幅增加約0.022m，潮流運(yùn)動的形式屬于往復(fù)流。由于工程堤壩的阻擋，堤壩灣內(nèi)、灣外兩側(cè)流速小，最大流速減小可高達(dá)30cm/s，并在堤壩開口處沿水道主軸向?yàn)硟?nèi)形成一道急流，最大流速可達(dá)340cm/s；建壩后余流強(qiáng)度增大，灣口至東、西汊道分岔口處區(qū)域出現(xiàn)兩個半徑大致相等，旋轉(zhuǎn)方向相反的渦旋。選灣口最窄處的琵琶島沿線為壩址，乳山口潮汐能理論功率為4.28×104kW，年發(fā)電量為37500萬度。通過模擬計算結(jié)果表明乳山口潮汐電站的裝機(jī)容量控制在3萬千瓦至5萬千瓦之間，乳山口潮汐能的理論年可開發(fā)量為8436-10362萬千瓦時之間。在確定方案布置的前提下，增大裝機(jī)容量，有利于獲得更多的發(fā)電量，當(dāng)裝機(jī)容量超過4.5萬千瓦時，增加的發(fā)電量并不顯著。雙向發(fā)電發(fā)電時間更長，但是發(fā)電量僅增加15%以下，增加效果并不明顯。在考慮潮汐電站建設(shè)經(jīng)濟(jì)性的情況下，采用4萬千瓦裝機(jī)容量，并采取單向發(fā)電的方式，性價比較高，推薦可行，年發(fā)電量為8098萬千瓦時，潮汐電站的建設(shè)對于潮能具有一定的影響。
【圖文】：

圖 2 6 水深地形、岸段劃分及凈輸沙方向示意圖 在乳山灣口兩側(cè)的岸段 IV 和岸段 V，凈輸沙方向均指向?yàn)硟?nèi)，兩岸段的凈輸沙量之和為 378×104m3/a，假設(shè)輸運(yùn)的泥沙均沉積在小青島至乳山灣口之間的海域，則該海域的泥沙淤積速率約為 0.36m/a。但由于岸段 IV 西側(cè)為基巖海岸，實(shí)際的凈輸沙量小于計算值；在岸段 V 東側(cè)受地形的影響，實(shí)際凈輸沙量也小于計算值。

圖 3 1 基本觀測資料分布圖 3.2 數(shù)值模擬為了系統(tǒng)計算乳山口海域的現(xiàn)狀潮汐能和不同工程狀況下的可開發(fā)利用的潮汐能，需要對該海域進(jìn)行潮波數(shù)值模擬。利用數(shù)值模結(jié)果進(jìn)行潮汐能系統(tǒng)評估，其方法主要包括以下方面。 （1）建立現(xiàn)狀工況下的高分辨率數(shù)值模型，在潮汐電站水工建設(shè)區(qū)域（乳山灣口）進(jìn)行網(wǎng)格加密，分辨率達(dá)到 20m 以內(nèi)； （2）搜集大量觀測潮位、潮流數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用觀測數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行驗(yàn)證保證模型模擬精度； （3）分析數(shù)值模型計算結(jié)果，計算不同時刻乳山灣口的潮流通量和潮能通量，，計算自然條件下乳山灣的潮汐能儲量； （4）分析潮汐電站建設(shè)后數(shù)值模型計算結(jié)果，在設(shè)計工況條件下，繪制實(shí)
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P743.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 林萬濤,董文杰;計算地球流體力學(xué)的回顧、進(jìn)展及展望[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2004年04期

本文編號：2575522