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1、波浪能发电的开发与展望,,,任建莉徐璋钟英杰张雪梅,,浙江工业大学机电工程学院热能与动力工程研究所杭州摘,,要波浪能是海洋能源中组藏最为丰富的能源之一也是海洋能利用研究中近期研究最多的海洋能源其开发利用技术,。、已趋于成熟正在进入或接近于商业化发展阶段本文对海洋波浪能发电技术的基本原理能童转换系统等作了全面综,,,述介绍了国内外海洋波能发电技术的进展和主要波能装里而其中一些计划的成功实施有力地推动了波能转换的技术进步及其在世界范围内的竞争力同时也分析了波浪能研究和利用的发展目标和方向,指出我国波浪能利用对于沿海地区
2、海洋资源的开发和远离大陆海岛的发展有着十分重要的意义关健词海洋波浪能波能转换发电新能源,、、、海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源主要为潮汐能波浪能海流能潮流能海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物。,,。质能等〔’究其成因潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化其他基本上源于太阳辐射,为保证人类所需的能源得到稳定而持久的发展世界各国均在努力使能源结构从单一的常规能源向多种,,。新能源过渡近多年来作为主要可再生能源之一的清洁的海洋能事业取得了很大
3、发展波浪能是海洋能利用研究中近期研究最多、政府投资项目最多和最重视的一种能源。目前,波浪能,,。开发利用技术趋于成熟已进入商业化发展阶段将向大规模利用和独立稳定发电方向发展波浪发电,。,是波浪能利用的主要方式可以为边远海岛和海上设施等提供清洁能源此外还可以利用波浪能提供的动力进行海水淡化、从深海提取低温海水进行空调制冷等以及制氢等。随着波能利用技术在实用化方,,。面的日渐成熟相信波浪能利用会有新的发展并在新能源利用领域占据一席之地波能发电羞本原理,,。波浪主要是指风致波空气和海水的交界面就是海面从流体力学的角度来看海面是一个两
4、相问题,。,,起风时平静的水面在磨擦力作用下便会出现水波风速逐渐增大波峰随之加大相邻两波峰之间的距离也逐渐增大。当风速继续增大到一定程度时,波顶会发生破碎,这时就形成了波浪。波浪是与风同,。。〔〕向的行波流体动能随波浪逐层向前传播波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能波浪的、,、、能量与波高的平方波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比实际上波浪功率的大小还与风速风向、。连续吹风的时间流速等诸多因素有关波浪能利用系统首先使用变换装置把波浪能转换成有实用价值,,,的机械能再把机械能转换为电能发出的电可直接用电缆输送到陆地上汇入供电系
5、统中也可经平滑。化处理后可靠地输送给用户〔〕波能的一次转换,,,水粒子的运动有多种多样它们之间是相互变换的因此波能的变换方式也有许多种其共同特点,一是利用和转换波的基本形态一水粒子的旋转动能和位能使利用装置能与宽范围的波能,。,和各种波峰不规则的波浪相匹配同时还要求所用系统在海洋这一特殊环境下能够正常工作迄今为止、、、、、各国学者提出了如点头鸭式等高筏式摆式海蚌式空气式振荡水柱式波浪聚集式等多种波,,、,能转换装置其中较早提出的某些影响很大的装置如鸭式海蚌式和筏式装置结构复杂且有不少
6、活动部件暴露在海水中,根本无,,法抵抗狂风恶浪因此由于工程实践性困难几乎已停止研究而空气式波能系,,统看来是目前国内外公认的最有前途的波能装置也是目前的主攻方向另外波浪聚集的研究也相。当活跃〔〕空气透平方式振荡水柱式,世界上第一个成功的波力发电装置是年安装在法国海岸边的容量为的私家发电站它采用的就是空气式。世纪年代以来,挪威、日本、英国、中国等国家建造了数种波力电站,其中大多数波力,,,电站是振荡水柱型的它们具有良好的波能转换性能及防腐性能对地形的依赖性小且其设计方法和建造技术也发展得最为成熟
7、。。、振荡水柱式波浪发电的原理主要是将波力转换为压缩空气来驱动空气透平发电机发电图为水。“”“”,,阀集合式波力发电机组的发电原理图机组根据波浪的峰谷分两个步骤进行图当装置在波峰时,海水,,,,,。,进入空气室使空气室内的水位上升室内体积变小气压增大大于外界气压因此空、。,“”,气被压入水阀室在水阀室产生的空气气泡集合后从集合喷管喷出气流通过导向叶,。。。口通出室来的空气“片带动涡轮旋转作功作动后的气体从通风水阀室则隔断从使集合喷管。,,,,”处产生负压图当装置在波谷时空气室内的气体体积增大压力降低使室内的气
8、压小于外,,,,“界气压外界空气冲开空气活门进入涡轮通过导向叶片推动涡轮机作功作功后的气体经集合喷,,。管及水阀室至空气室而水阀室则隔断空气,,,,空气式波能转换系统结构简单没有任何水下活动部件而且将空气作为能量载体传递方便能,,。通过气室将
