摘 要

随着煤炭石油等一次能源日益减少，及其对生态环境的带来了严重的污染，世界各国对于能源的可持续发展和安全越来越关注了。这时人们不禁把目光聚在了比较清洁的可再生能源上。相比于化石燃料等传统能源，风能、海洋能等可再生能源更清洁，尤其是可持续利用。本文主要研究的就是将清洁海洋能源用于发电，尤其是潮汐能源。潮汐电站用于将潮汐能转化为电能，也是目前实际中唯一的海洋能电站，潮汐发电相比于其他海洋能发电，技术更为成熟，经验也更为丰富。本文将设计建造一座潮汐能电站，根据测量的潮汐情况及数据分析评估电站的规模，然后设计选取相应的发电设备，建立一个完备的发电系统，从而实现并网运营。

关键词：可再生能源；潮汐能发电；潮汐电站；并网

Abstract

With the increasing reduction of coal oil and other energy sources, and the ecological environment has brought serious pollution, the world's sustainable development and safety of energy has become more and more concerned. At this time, people take notice of the more clean and renewable energy. Compared to fossil fuels and other traditional energy sources, such as wind energy, ocean energy and other renewable energy has the advantages of clean, no pollution, sustainable use and so on. The main research of this paper is to clean the marine energy for power generation, especially the tidal energy. Tidal power station for the conversion of tidal energy into electrical energy, but also is currently the only ocean energy power station, tidal power generation compared to other ocean energy, technology is more mature, more abundant experience. In this paper, the design and construction of a tidal power station, according to the scale of measurement and tidal data evaluation and analysis of power plant, and then design the corresponding power equipment selection, the establishment of a complete power system, in order to achieve grid connected operation.

Key words:Renewable energy；tidal power generation；tidal power station；grid connected

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外发展现状 2

1.2.1 全球潮汐能发电发展现状 2

1.2.2 中国潮汐能发电发展现状 2

1.3本文的主要研究内容 4

第2章 潮汐电场规划与设计 6

2.1潮汐的测量 6

2.1.1潮汐监测设计 6

2.1.2潮汐测量设备 6

2.1.3测量数据分析 7

2.2 潮汐电站运行工况分析 8

2.2.1单向发电 8

2.2.2 双向发电 8

2.3 工程设计与发电量评估 9

第3章 潮汐发电系统设计 11

3.1系统方案总图 11

3.2交流配电柜设计 11

3.2.1断路器选型 11

3.2.2 隔离开关 12

3.2.3 互感器选型 12

3.3 变压器 13

3.3.1 变压器的容量、台数、电压的确定 13

3.3.2 变压器型式的选择原则 13

3.4二级系统设备及监控系统 13

3.4.1二级系统设备 13

3.4.2监控系统 13

3.5 电缆选型与铺设 14

3.5.1 截面选择 14

3.5.2 允许电压降校验 14

3.5.3 热稳定校验 14

3.6防雷接地设计 14

3.6.1直击雷的防护 14

3.6.2侵入波的防护 14

第4章 水轮发电机组的设计 16

4.1 水轮机 16

4.1.1转轮设计 16

4.1.2导水机构设计 16

4.1.3水导水封设计 16

4.2 异步发电机 16

4.2.1笼型异步发电机 16

4.2.2双馈异步发电机 17

4.3同步发电机 18

4.3.1同步发电机的工作原理 18

4.3.2同步发电机的分类 18

4.3.3水轮发电机的基本结构 19

4.4发电机的设计 20

4.4.1机座的设计 20

4.4.2定子结构 20

4.4.3转子结构 21

4.4.4磁路计算 21

4.4.5电机型号的选取 22

第5章 并网与运营维护 23

5.1 35kV并网接入方式 23

5.2 电网电能质量管理 24

5.2.1 电压偏差与电压波动 24

5.2.2 频率 25

5.2.3 谐波 25

5.2.4 闪变 26

5.3 系统暂态性能 26

5.3.1 频率性能和动态响应 26

5.3.2 暂态响应 26

第6章 总结与展望 27

6.1 总结 27

6.2 展望 27

参考文献 29

致 谢 31

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

随着经济社会的快速发展，大量化石能源被消耗，不仅造成化石能源日益枯竭，同时也带来了生态环境的破坏，这些越来越成为影响人类社会的重要问题，受到了世界各国的普遍关注。只有从根本上改变人类社会这种延续了几百年的能源供给模式，大规模开发开发利用新能源，才能真正缓解能源危机。从上世纪的“石油危机”开始，人类社会便逐渐受到能源紧缺问题的困扰。如下表1.1所示为近几年世界主要国家石油的消费统计^[1]，可以看出，许多国家的石油消费量正在减少，这并不是表明这些国家的发展变慢或者倒退，而是这些国家正在转变发展模式，由低碳发展取代以前的高消耗高污染发展。

表1.1 近几年世界主要国家石油消费量统计

为了保持经济与环境的和谐可持续发展，人类更加意识到能源战略的重要，国家也加大了对新能源的人力和物力投入。各国政府对新能源产业也纷纷出台了扶持政策^[2]。可再生能源技术在过去的30多年内得到了快速发展，许多应用技术已经进入了商业化应用阶段^[2]。用可再生能源发电既是能源利用的一个突破，更是人类社会迈向可持续发展的一个契机。