考虑发电机尾流作用的潮流能理论可开发量的评估

In this study, we construct one 2–dimensional tidal simulation, using an unstructured Finite Volume Coastal Ocean Model(FVCOM). In the 2–D model, we simulated the tidal turbines through adding additional bottom drag in the element where the tidal turbines reside. The additional bottom drag was calculated from the relationship of the bottom friction dissipation and the rated rotor efficiency of the tidal energy turbine. This study analyzed the effect of the tidal energy turbine to the hydrodynamic environment, and calculated the amount of the extractable tidal energy resource at the Guishan Hangmen Channel, considering the rotor wake effect.     

舟山海域潮流能资源评估

利用MIKE 21Flow Model_FM HD模块搭建包括杭州湾在内的整个舟山海域水动力模型,利用实测资料验证模型,验证结果表明,模型计算值与实测值吻合较好。由此表明,所建模型能够正确反映舟山海域的潮流特征。然后计算2014年舟山海域的潮流场,统计出舟山海域的潮流能平均功率密度和空间分布特征。计算出10个特征断面上潮流能资源理论蕴藏量约为250万kW,对舟山海域潮流能开发利用具有一定的参考价值。     

厦门湾海域及金门水道潮流能特征分析

采用无结构三角形网格海洋数值模式FVCOM,建立厦门湾及其邻近海域三维潮汐潮流数值模型。通过模型计算结 果统计其潮流能要素特征表明：大小潮期间平均流速较大区域主要发生在金门水道、金门北东水道、厦门东侧水道、九龙江 口至青屿水道以及安海湾口门附近海域;该海域最大可能流速最大值可达到2.2 m/s,发生在金门北东水道,金门水道次之; 金门水道一年内垂向平均流速超过1 m/s的时间占28.3 %;金门水道潮流能蕴藏量为2 917 kW。     

山东省周边海域潮流能资源评估

采用基于三角形可变分辨率网格系统的三维海洋模型,模拟得到2012—2013年山东周边海域的潮汐潮流。对该海域潮流能进行模拟研究,结果表明:通过检验发现SELFE对山东周边海域的潮汐潮流具有较强的模拟能力。平均流速、最大流速、最大可能流速与能流密度分布一致,较大的区域都发生在渤海海峡和成山头海域,年平均能流密度分别达到600 W/m2和500 W/m2;选取了13个能流密度较大的重点断面,对山东省潮流能资源进行评估,山东省潮流能蕴藏量总量为1 202.9 MW,资源较为丰富。其中,渤海海峡诸水道潮流能蕴藏量为914.2MW,占山东省潮流能总资源储量的76%;成山角断面潮流能蕴藏量为190.3 MW,占山东省潮流能总资源储量的16%。综合以上计算结果及环境因素,文章推荐开发潮流能的海域为渤海海峡诸水道(尤其是北隍城北侧水道)和成山角海域。潮流能的开发利用对于解决能源短缺、改善全球生态环境和维持可持续发展具有重要意义,能够为我国维护海洋权益、迈向深蓝提供科学依据。     

成山头外潮流能初步估算

应用短期潮流调和分析方法,对成山头外一定点连续观测站的潮流数据进行分析,计算了O1,K1,M2,S2,M4,MS4 6个主要分潮潮流调和常数及椭圆要素,分析了成山头外海区潮流的变化特征,通过潮流预报计算了该海域的潮流功率密度。结果表明:基于调和分析的潮流预报流速与实测流速吻合良好;成山头外海域表层、中层、底层的潮流平均功率密度分别为327 W/m2,219 W/m2,115 W/m2,垂向平均的平均功率密度为225 W/m2,该海域的潮流能理论蕴藏量为1.77×107 W。     

灌门水道潮流能资源评估及开发条件初步分析

浙江舟山海域是我国沿海潮流能试验研究和开发利用的热点区域,灌门水道即舟山海域著名的强潮流通道。首先,通过建立平面二维潮流数学模型,分析研究了灌门水道的潮流能资源分布特征,估算了其潮流能资源蕴藏量和技术可开发利用量。其次,分析了在灌门水道开展潮流能开发利用所需要面临的各种限制因素,对潮流能发电示范项目的开发条件进行了初步分析评估。研究成果显示,灌门水道内的最大流速普遍超过3 m/s,平均能流密度普遍超过3 k W/m2,可作为在本区域开展潮流能开发利用选址规划的重要依据。     

琼州海峡潮流能资源的数值模拟评估

近年来,我国能源消耗量不断的增长使我们更加重视可再生能源的开发利用,而我国近海拥有复杂的海岸线和广阔的大陆架,其中许多海域蕴藏着丰富的潮流能资源。潮流能资源评估则是其电站站址选择、发电量预测等工程设计的首要工作。结合两个站位的潮流实测数据,本文利用FVCOM海洋环流数值模式较好的模拟了琼州海峡潮波传播状况,分析了该海域潮流能资源水平分布规律和时间变化特征,初步估算了该水道的潮流能的理论蕴藏量,并采用FLUX方法对该水道的技术可开发量进行了评估。结果表明,琼州海峡中心海域功率密度高,两岸资源低;可能最大流速、大潮年平均最大功率密度、小潮年平均功率密度和年平均功率密度等特征值分布基本相似;其丰富区域出现在海峡东口南部海域以及海峡中部海域,其中东口南部海域可能最大流速可达4.6 m/s,表层流大潮年平均最大功率密度为5996 W/m²,小潮平均最大功率密度仅为467 W/m²,年平均功率密度为819 W/m²,代表点超过0.7 m/s的潮流流速年统计时间约为4717 h;海峡潮流能资源理论蕴藏量为189.55MW,利用FLUX、FARM、GC方法得到该水道的潮流能可开发量分别为249GW/yr、20.2GW/yr和263GW/yr。     

我国潮流能资源开发评述

潮流能无污染,可预测性高,环境影响小,是一种非常有发展潜力的可再生能源.近年来,潮流能开发技术发展迅速,日趋成熟.我国潮流能资源丰富,合理有效的开发潮流能资源对保障我国的能源安全意义重大.文中总结我国潮流能开发利用中存在的主要问题,提出我国潮流能开发工作的几点建议.     

基于非规则网格模型的全球潮流能评估

利用网格有限体积海洋模式,在非规则网格模型中考虑内潮黏性和自吸−负荷潮联合作用,建立了包括M2、S2、N2、K1、O1、Q1共6个分潮的天体引潮力驱动全球纯动力潮汐模型。在全球潮汐模型结果验证的基础上,系统计算和统计评估全球潮流能平均密度,并给出全球范围内潮流能较大区域的潮流能分布。结果显示,英吉利海峡处存在面积接近33 000 $ {{\rm{k}}{\rm{m}}}^{2} $,最大潮流能密度达到1 100 $ {\rm{W}}/{{\rm{m}}}^{2} $的大潮流能带;加拿大巴芬岛西侧海域最大潮流能密度超过了1 150 $ {\rm{W}}/{{\rm{m}}}^{2} $;阿拉斯加沿海库克湾海域最大潮流能密度达到了500 $ {\rm{W}}/{{\rm{m}}}^{2} $;俄罗斯白海入口处潮流能带面积较大,最大潮流能密度达到了500 $ {\rm{W}}/{{\rm{m}}}^{2} $;澳大利亚沿海潮流能带面积不大,但数量众多,潮流能密度普遍超过了100 $ {\rm{W}}/{{\rm{m}}}^{2} $;中国近海在长江口杭州湾海域以及台北以北海域潮流能密度达到了100 $ {\rm{W}}/{{\rm{m}}}^{2} $。     

海洋潮流能资源估算方法研究进展

综述了近15 a来国内外海洋潮流能资源评估方法的研究进展,介绍了英国、美国和加拿大等发达国家的潮流能资源评估方案.重点比较和评述了现有的4种潮流能资源计算方法的特点、异同和优缺点,在此基础上,提出了我国近海海洋潮流能估算的思路.另外,还对国际上主要的潮流能开发装置进行了分类介绍.     

湄洲湾的潮流和余流特征

湄洲湾是福建省中部沿海的港湾，湾内三面为大陆所环抱，湾口朝向东南进入台湾海峡。该湾呈西北向深入内陆约１８ｎｍｉｌｅ，湾口有湄洲岛作为屏障和标志，使整个湾口分成文甲口门（北口宽约０．６５ｎｍｉｌｅ）和剑屿－鹅尾山口门（南口，宽约５．６１ｎｍｉｌｅ）两个口门，距湾口约５ｎｍｉｌｅ的盘屿、大竹等岛屿及距湾口约１２ｎｍｉｌｅ的屿、横屿等岛屿为湾内两道屏障，再往内为内沃。屿和横屿间水面宽约０．５１ｎｍｉｌｅ，水深约２０ｍ，它和北端肖厝－秀屿及南端峰尾－西亭深槽相连接，是该湾的主航道（图１）。该湾航道宽阔水…     

大鹏湾潮流数值计算

应用分步杂交方法建立了大鹏湾边界潮流数值模型，并对其进行了模拟计算，重现了该区域潮波及潮流的分布规律，并根据实测资料对其进行了验证，从而可系统地了解这一海区的潮波系统及潮流场等海洋要素的分布情况。     

极浅海域潮流数值模型

通过对以往的浅水环流数值模型进行改进，建立适用于极浅水域的且能达到较高分辨率的潮汐环流数值模型。模型的主要特点是：（１）通过改进海底摩擦项的表达式来克服传统的二次方律在极浅的潮滩区所产生的不稳定问题；（２）采用逆风格式处理动量方程中的平流项，有效地抑制由于岸边界移动引起的数值短波的扩散。结合老虎滩湾海上工程的需要，利用本模型进行一系列的数值模拟试验。经过实测资料验证表明，改进后的模型具有良好的稳定     

天津海域潮流嵌套模型

采用ADI法建立了天津海域的潮流模型,得出了该海域M_2分潮同潮时线和等振幅线以及潮流椭圆的分布,对天津市行政管理范围的局部海域建立了变空间步长的嵌套模型,提高了该研究海域的分辨率,得到了满意的结果。     

广西沿岸港湾口门潮流三角洲的地貌特征

论述了广西沿岸港湾口门潮流三角洲及其潮流三角洲上的边缘坝、拦门浅滩、潮流沙脊和潮流冲刷槽等次级地貌形态特征和展布规律,并讨论了潮流三角洲的形成过程。     

江苏辐射沙洲水道潮流调和分析

利用改进的G·Godin潮流调和分析程序对辐射沙洲腹地水道中的29个测量站位连续2个潮周期准同步流速测量数据进行调和分析,得到9个分潮的调和常数及椭圆要素,对M2分潮潮流空间分布特征进行了分析。该海域M2分潮占优,潮流类型为正规半日潮。水道水流表现为往复流运动,主流向与岸线或水道的走向一致。流矢旋转在空间上表现较为复杂,在表层多体现为顺时针方向旋转运动。分析发现地形因素对中、底层旋转方向有较大影响。根据分析结果,对所测站位M2分潮潮流迟角和潮流浅水影响因子进行了计算分析。潮流浅水影响在沙脊及浅滩、浅沟上相对较大,浅水分潮影响随水深向下而增大。     

沙埕港湾口断面潮流及余流特征分析

基于对沙埕港湾口断面的连续走航观测资料,成功构建了沿走航断面的10个站点的连续海流序列,并分析了潮流、余流、潮通量等水文要素。分析结果表明,沙埕港湾口水道潮流类型为正规半日潮流,涨潮最先出现在中下层而落潮最先出现在上层,涨(落)潮转流相差约为30min。水道内潮流为往复流,M2和S2分潮流流速较大,倾角基本沿水道主轴方向。沙埕港湾口断面余流呈2层结构,10m以浅基本为东南向余流流出湾口,核心位于湾口断面南侧。10m以深多为西北向流入湾内,入流核心位于湾口断面中部的底层区域。对潮通量的计算表明,通过湾口进入沙埕港的潮通量约为1.63×108m3。     

沙埕港湾口断面潮流及余流特征分析

基于对沙埕港湾口断面的连续走航观测资料, 成功构建了沿走航断面的10 个站点的连续海流序列, 并分析了潮流、余流、潮通量等水文要素。分析结果表明, 沙埕港湾口水道潮流类型为正规半日潮流, 涨潮最先出现在中下层而落潮最先出现在上层, 涨(落)潮转流相差约为30min。水道内潮流为往复流, M₂ 和S₂ 分潮流流速较大, 倾角基本沿水道主轴方向。沙埕港湾口断面余流呈2 层结构, 10m 以浅基本为东南向余流流出湾口, 核心位于湾口断面南侧。10m 以深多为西北向流入湾内,入流核心位于湾口断面中部的底层区域。对潮通量的计算表明, 通过湾口进入沙埕港的潮通量约为1.63×10⁸m³。     

江苏辐射沙洲水道垂线平均余流的计算与分析

根据辐射沙洲邻近主水道和中心沙洲滩面水道33个站次的准同步实测潮流资料, 计算了各站位垂线平均欧拉余流、斯托克斯余流、拉格朗日余流, 并分别进行了逐站位的分析和比较.各站位斯托克斯余流相对较小, 在水道口门处斯托克斯余流较大, 余流流向大都沿涨潮流向, 豆腐渣腰门水道及其以东站位的斯托克斯余流则大致沿落潮流向.欧拉余流和拉格朗日余流大小和流向基本一致.研究海域存在着半封闭的顺时针方向的海水净输移.西洋水道和条鱼港水道是辐射沙洲中心腹地的净进水通道, 而豆腐渣腰门水道、陈家坞槽水道、外王家槽水道、苦水洋海域水道则是净出水通道.     

海州湾及邻近海域潮流数值计算

采用不规则三角形网格的分步杂交法，建立海州湾及邻近海域二维变边界潮流数值模型，计算得到最大潮流分布、同潮时线与等振幅线、潮流椭圆、潮致欧拉余流分布及不同时刻潮流场分布。