单桩式潮流电站的总体设计

发布时间：2020-08-13 15:35

【摘要】：为了缓解世界能源供应紧张的矛盾，寻找新的能源来代替传统能源已经成为现在各国的科学家的首要任务。在发开新能源的进程中，海洋能占有着重要的地位，尤其是海洋可再生能源。由于世界上的海洋能资源有着庞大的储量和多种多样的存在形式，因此海洋能得到了众多科学家们的青睐。我国是海洋大国，有着十分广阔的海域，其中蕴藏着的海洋能资源十分可观。据有关资料统计，现在我国沿海有着巨大的可开发的海洋能可再生资源，其中包括1.1亿千瓦的潮汐能、0.3亿千瓦的海流能、1.5亿千瓦的温差能、0.18亿千瓦的潮流能、1.1亿千瓦的盐差能以及0.23亿千瓦的波浪能资源。) 本文以在研的国家海洋专项300KW潮流电站示范工程为设计背景，电站设置海域参数为依据，选择合理的设计参数，设计一种单桩式双转子潮流电站方案。首先，根据潮流电站的选址及地理环境确定潮流电站总尺度并作出总体设计。然后进行环境载荷和工作载荷的计算，设计完成主体结构，并对整体结构有限元模型进行分析，包括静载工况、组合工况和维修工况四个工况，选择最不利的条件按照规范对其进行强度校核。最后利用SESAM软件对单桩基础进行分析，包括桩基受力分析和桩基偏移量计算并根据规范对桩基进行承载力校核。本文研究表明，单桩式潮流电站能够满足水轮机的工作要求，可作为一种可靠的桩基础形式。同时，为以后的研究工作提供参考。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P743.3;TV744
【图文】：

水轮机,潮流

1.3 国内外海洋能开发利用发展进程1.3.1潮流能水轮机的分类从水轮机形式上来说，主要分为水平轴和垂直轴两类。水平轴水轮机与风机相似，水流方向与叶片旋转轴成水平关系，如图 1.1(a)；垂直轴水轮机的叶片旋转轴与水流方向成垂直关系[7]，如图 1.1(b)。从基础的形式来分类，又可以分为漂浮式，桩基础式和重力式。漂浮式通常采用锚泊系统来固定，如图 1.1(b)，桩基础式主要采用打桩的方式，如图 1.1(a)，重力式主要利用基础的自重大于浮力的原理，在潮流能发电上应用不多。虽然水轮机的分类很多，但是全世界范围内并没有哪种类型的水轮机有十分明显的优势[8]。

三叶片,水轮机,水平轴,倾角

汐发电量每年约6 亿千瓦时。世界各国预计要兴建的100兆瓦级以上的潮汐电站0 余座。在利用波浪能发电上，现在全世界已经有大约28个国家和地区进行了波浪能研究，建设的大小波浪电站总装机容量超过80万千瓦，建站数据以每年 2 .5%上升，总发电功率也以每年 10 %的速度增长。从各国对海洋能资源的重视程度出在现如今陆地上的矿物燃料日趋枯竭和污染日益严重的情况下，世界上很多洋资源的国家都在加大资金和技术上的投入，投入了大量的人力和物力制定发，组织科技项目，进行科研实验。促进和加快了海洋能资源开发和利用的步伐在海洋能开发利用上取得令人瞩目成绩的国家主要是欧洲的英国和法国还有亚本。图 1.2(a)和图 1.2(b)是美国 Verdant Power公司研发的固定倾角三叶片水ITE 水轮机[9]，图 1.3 是英国 MCT 公司 2003 年投运的 Sea Flow 型潮流能发电机组 1.4 是 2008 年 4 月，投入运行的 1.2MW SeaGen 型潮流能发电机组[11]。

发电机组,潮流

图 1.3 Sea Flow 型潮流能发电机组图 1.4 SeaGen 型潮流能发电机组1.3.3国内海洋能源开发进展我国对海洋能的利用有着悠久的历史。在唐代，当时的人民就认识到了可以利洋能来进行一些日常生产活动，比如在山东地区就发现了早期利用潮汐能作为动磨盘。在利用海洋能发电方面，我国起步较早。如利用潮汐能发电在我国开始于20世70 年代，到现在已经取得了很大的成就，总体发电技术也已经比较成熟。截止到 20底，我国正在运行发电的潮汐能发电站共有八座，分布在广东、福建、江苏和浙沿海省份，总装机容量达到10650 kW 。其中最大的一座是浙江江厦潮汐试验电站潮汐电站的装机容量为3200 kW ，从1980年起正式运行并开始发电，截止到1985实现五台机组并网发电，并且该发电机组中运行的灯泡贯流式水轮机发电机组（容量为700 kW ）全部由我国自行开发研制。此外，我国还在浙江省舟山市附件进行了8 kW 潮流发电机组原理性试验。在20世纪80年代，我国一直在进行着立

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