2013-2018年波浪能发电产业发展现状与前景研究分析

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1、2013-2018年波浪能发电产业发展现状与前景研究分析第一章绪论1.1背景介绍随着世界经济的发展、人口的增加、社会生活水平的不断提高，各国对能源的需求迅速增长。近年，受化石能源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动，作为主要可再生能源之一的海洋能事业取得很大发展，海洋能应用技术日趋成熟，为人类在21世纪充分利用海洋能展示了美好前景。海洋能指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要有潮汐能、波浪能、海水盐差能和海水温差能。其中，波浪能以机械能形式出现，是品位最高的海洋能，其能流密度最大，分布最为广泛。据世界能

2、源委员会的调查显示，全球可利用的波浪能达到20亿kW，相当于目前世界发电能量的2倍。因此，世界各海洋大国均十分重视波浪能研究利用。1.2国内外波浪能发电研究现状世界上波浪能转换设备开发最早的国家是法国，后来英国、挪威、印度、日本、美国、葡萄牙等国相继开发。各国都在积极开发研究各种各样的波浪能发电的高新技术，其中以日本和英国两国技术居于世界的领先水平。日本一直非常重视波浪能发电技术的研究与应用，在波浪能发电技术方面走在世界的前列。目前日本已建造1500多座波浪能发电装置。从20世纪80年代中期至今已建成4座岸

3、基固定式和防波堤式波浪能电站，单机容量为40~125kW，其中20世纪80年代初建造的“海明”号波浪能发电船最为著名，总装机容量可达1250kW。英国具有世界上最好的波浪能资源。从20世纪70年代开始，英国将波浪能发电研究放在新能源开发的重要位置。20世纪80年代，英国已成为世界浪能研究的中心。20世纪90年代初在苏格兰伊斯莱岛和奥斯普雷建成75kW和20MW振荡水柱式和岸基固定式波浪能发电站。2000年11月，世界上第一个波浪能发电厂在苏格兰伊斯莱岛附近建成并开始商业化运行，英国波浪能发电的开发目标是总容

4、量为2GW的波浪能发电设备。我国近代的波浪能研究始于1968年,研究波浪能发电最早兴起于上海，为了开发海洋资源、促进经济发展，我国将波浪能发电研究列入了国家重点科技攻关项目，目前从事波浪能发电研究与开发的单位共有十几家，因此波浪能发电技术获得了较快的发展，其中以中国科学院广州能源研究所拥有的水平与成果最为先进。1984年研制成功航标灯小型波浪能发电装置，在我国沿海海域大面积推广与运用。1997年在珠海大万山岛建成国内首座3kW的岸式波浪能试验电站。“九五”期间完成重点科技项目攻关-汕尾100kW8岸式波浪能

5、发电电站。“十五”期间，2002年在海洋波浪能发电关键技术上取得了重大突破，研制的装置可以将随机的波浪能转换成用户能够直接使用的稳定电源，从而为大规模地利用波浪能开辟了新的途径和思考方法。2008年，中国科学院研制成功了液态金属磁流体波浪能直接发电的原理性演示装置，提出了一种工作原理与常规波浪能发电系统完全不同的新型波浪能发电技术，其实质是系统采用了磁流体发电机，提供了一个与波浪吻合很好的机械阻抗，因此，系统转换效率高，功率密度大，结构紧凑，成本低廉，而且移动性好。第二章波浪能发电技术类型按国内外波浪能现有

6、装置技术对波浪能能流影响的结果可大致划分为振荡水柱式、点吸收式、消耗式(该类波浪能装置则仅吸收一部分入射波的能量，背浪一侧仍有绕射的波浪)和截止式(该类波浪能装置能巧妙利用自身几何形状避免波浪向后辐射，具有较高的转换效率)四大类，这些以直接从流体介质(海水、空气)中捕获动能为特征的能源机械及其发电系统已成为规模开发波浪能的主流方式。下面分别对这四类波浪能技术的国内外发展现状进行简述分析。2.1振荡水柱式波浪能技术振荡水柱技术是利用一个水下开口的气室吸收波能的技术。波浪驱动气室内水柱往复运动,再通过水柱驱动气

7、室内的空气,进而由空气驱动叶轮,得到旋转机械能,或进一步驱动发电装置,得到电能(见图1)。图1振荡水柱式波能装置示意图图2　澳大利亚UisceBeatha波能装置目前已建成的振荡水柱装置有挪威的500kW岸式装置、英国的500kW岸式装置LIMPET、澳大利亚的500kW离岸装置UisceBeatha(见图2)、中国的100kW岸式装置、日本和中国的航标灯用10W发电装置等。其中日本和中国的航标灯用10W发电装置处于商业运行阶段,其余处于示范阶段。振荡水柱技术其优点是转换装置不与海水接触,可靠性较高;工作于

8、水面,便于研究,容易实施;缺点是效率低。2.2点吸收式波浪能技术8点吸收式(也称振荡浮子式)波浪能技术近年来发展很快，其工作原理是通过浮子的上下浮动从而捕获波浪能量，作为能量传递系统的液压传动或机械装置将波浪能转换成液压能或旋转的机械能，再通过相连的发电机转换成电能或通过其他设备制造淡水或冰。振荡浮子式波浪能发电装置作为点吸收式波浪能技术的一种成功应用，近年来得到了较快的发展，并成功在商业上应用了此类波能转换系统