【摘要】：海洋能是清潔的可再生能源，科學(xué)的開(kāi)發(fā)和利用海洋可再生能源對(duì)解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題具有重要的意義。開(kāi)展潮汐能資源的勘查及評(píng)估工作，這是對(duì)潮汐電站建設(shè)至關(guān)重要的過(guò)程，而潮汐能計(jì)算模型以及計(jì)算方法的建立和研究對(duì)于潮汐能資源的科學(xué)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)和估算意義重大，也是目前潮汐能開(kāi)發(fā)利用的難點(diǎn)和瓶頸，對(duì)于潮汐電站裝機(jī)設(shè)計(jì)、工程投資及可行性研究等意義重大。本文通過(guò)引入海洋無(wú)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(duì)象，對(duì)其潮汐能現(xiàn)狀及其可開(kāi)發(fā)利用量進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估，并且計(jì)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(duì)比計(jì)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(shí)等。模型計(jì)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(guò)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(kāi)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(dòng)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(kāi)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(gè)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(wàn)度。通過(guò)模擬計(jì)算結(jié)果表明乳山口潮汐電站的裝機(jī)容量控制在3萬(wàn)千瓦至5萬(wàn)千瓦之間，乳山口潮汐能的理論年可開(kāi)發(fā)量為8436-10362萬(wàn)千瓦時(shí)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(guò)4.5萬(wàn)千瓦時(shí)，增加的發(fā)電量并不顯著。雙向發(fā)電發(fā)電時(shí)間更長(zhǎng)，但是發(fā)電量?jī)H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(wàn)千瓦裝機(jī)容量，并采取單向發(fā)電的方式，性價(jià)比較高，推薦可行，年發(fā)電量為8098萬(wàn)千瓦時(shí)，潮汐電站的建設(shè)對(duì)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(jì)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(jì)算值。

圖 3 1 基本觀測(cè)資料分布圖 3.2 數(shù)值模擬為了系統(tǒng)計(jì)算乳山口海域的現(xiàn)狀潮汐能和不同工程狀況下的可開(kāi)發(fā)利用的潮汐能，需要對(duì)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(píng)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(cè)潮位、潮流數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)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(jì)算結(jié)果，計(jì)算不同時(shí)刻乳山灣口的潮流通量和潮能通量，，計(jì)算自然條件下乳山灣的潮汐能儲(chǔ)量； （4）分析潮汐電站建設(shè)后數(shù)值模型計(jì)算結(jié)果，在設(shè)計(jì)工況條件下，繪制實(shí)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P743.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 林萬(wàn)濤,董文杰;計(jì)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(hào)：2575522