波浪能发电技术地研究
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海洋波浪能发电技术的研究进展一、现状分析随着全球对可再生能源的需求不断增长,海洋波浪能作为一种清洁、可持续的能源形式备受关注。
海洋波浪能发电技术以其独特的优势,成为新能源开发领域的热点研究方向之一。
目前,海洋波浪能发电技术已经取得了一些进展,但仍然面临诸多挑战。
海洋波浪能发电技术的发展受到技术水平限制。
目前主流的海洋波浪能发电技术包括波浪能压电发电技术、波浪能液压发电技术、波浪能空气力发电技术等。
这些技术在海洋环境中受到海水腐蚀、机械损耗等多种因素的影响,技术稳定性有待提高。
海洋波浪能资源分布不均匀也制约了技术的应用。
全球各地的海洋波浪资源分布不均,有些地区波浪资源非常丰富,而有些地区则相对匮乏。
这导致了一些技术在实际应用中难以推广。
二、存在问题1. 技术水平不断提升,但仍存在腐蚀、损耗等问题。
2. 海洋波浪资源分布不均匀,导致一些技术无法大规模应用。
3. 技术成本较高,制约了海洋波浪能发电技术的商业化进程。
4. 波浪发电设备对海洋环境的适应性有待提高。
5. 波浪能发电技术的可持续性和稳定性需要进一步研究。
三、对策建议1. 加强技术研发,提升海洋波浪能发电技术的稳定性和耐久性。
通过材料的优化、结构的设计等手段,降低技术的腐蚀、损耗等问题,提高技术的可靠性。
2. 开展波浪资源调研,深入了解各地海洋波浪资源分布情况,合理规划技术应用区域,促进技术的推广和应用。
3. 降低技术成本,推动海洋波浪能发电技术的商业化进程。
通过技术优化、产业链整合等手段,降低技术研发和生产成本,提高技术的竞争力。
4. 强化环境监测和保护,提高波浪发电设备对海洋环境的适应性。
加强设备的环境适应性设计,减少对海洋生态环境的影响,确保技术的可持续发展。
5. 推动跨学科合作,促进波浪能发电技术的综合研究。
加强能源、材料、环境等领域的交叉合作,推动技术的创新和发展。
结语海洋波浪能发电技术作为新能源领域的重要方向,将在未来发挥重要作用。
收稿日期:2020-08-19作者简介:周宇涵(2000—),男,上海电力大学新能源科学与工程专业本科在读。
DOI:10.16525/ki.14-1362/n.2020.11.46总第197期2020年第11期Total of197 No.11,2020应用推广现代工业经济和信息化Modern Industrial Economy and Informationization波浪能发电技术应用研究现状及发展方向周宇涵(上海电力大学,上海200000)摘要:阐述常见的几种波浪能发电装置及其原理,分析目前利用波浪能发电的装置存在的问题,提出相关技术问题的解决方法,对波浪能的未来发展方向进行了展望。
关键词:波浪能发电技术;应用研究现状;发展方向中图分类号:P743.2;TM6文献标识码:A文章编号:2095-0748(2020)11-0105-02 1波浪能使用现状当今时代人们对能源的需求量巨大,新能源开发越来越受到人们的关注,人类正努力开发更多新能源技术提高现有技术的效率,以达到既环保又能充分满足能源需求的目的。
其中,海洋中可利用的能源也是渐渐兴起的主力军。
海洋中的波浪能因为能量蕴藏量大、分布广、波浪传输过程中能量损失较小等优点,被认为是一种高质量的海洋资源,同时其能量转化装置也较为简单[1]。
地球70%的表面积被海洋覆盖,据有关数据表明,在太平洋、大西洋东岸中纬度30°~40°区域,波浪能可达30~70kW/m,某些地方更高达100kW/m,可开发利用能源的总量足够多。
世界上很多国家都在研究波浪能技术,并获得了一定成果。
最早利用机械获取波浪能的装置是法国人吉拉德在1799年发明的。
几十年来,英国、美国、日本、丹麦的波浪能发电技术较为领先,我国从20世纪70年代开始逐渐研究波浪能技术,航标灯波浪能发电装置投入批量生产[2]。
现代利用波浪能发电的装置主要有振荡式、摇摆式、筏式、鸭式等,在波浪的作用下,带动装置内的齿轮、轴、铰链、活塞作往复运动,转化为装置内的机械能,进而转化为电能。
振荡水柱式波浪能发电技术在航标中的应用研究一、振荡水柱式波浪能发电技术概述振荡水柱式波浪能发电技术是一种利用波浪能产生涡流,推动水柱振荡从而产生电能的技术。
其基本原理是通过浮标等装置固定在海面上,当波浪来袭时,浮标上的水柱受到波浪的推动而振荡,水柱运动导致水体中的涡流运动,进而驱动发电机转动,产生电能。
相较于其他波浪能发电技术,振荡水柱式波浪能发电技术具有结构简单、适应性强、维护成本低等优势,因此在海洋工程应用中具有较高的潜力。
二、振荡水柱式波浪能发电技术在航标中的应用需求航标作为航行中重要的导航设施,需要长期可靠的电力供应以保障其正常运转。
然而传统的航标电源供应方式多为燃油发电机组,存在燃油消耗量大、污染环境、维护成本高等问题。
而振荡水柱式波浪能发电技术具有代替传统电源的潜力,其稳定的波浪能源供应可以满足航标长期、可靠的电力需求,降低了航标能源供应的成本,且对环境友好,因此在航标领域的应用需求日益凸显。
三、振荡水柱式波浪能发电技术在航标中的应用优势1. 可再生能源供应:振荡水柱式波浪能发电技术利用波浪能源进行发电,是一种可再生、清洁的能源供应方式,与传统的火力发电机组相比更加环保和可持续。
2. 结构简单易维护:振荡水柱式波浪能发电技术的设备结构相对简单,不需要大规模的建设和维护工程,维护成本低,适应性强,减小了航标设施的管理和维护压力。
3. 适应性强:振荡水柱式波浪能发电技术可以适应不同海况下的波浪能源供应,对于海域环境要求较低,可以在不同海洋环境下进行应用。
4. 经济效益显著:振荡水柱式波浪能发电技术可以减少航标的能源供应成本,提高航标的经济效益,且可以实现长期、可靠的电力供应。
四、振荡水柱式波浪能发电技术在航标中的应用研究进展目前,振荡水柱式波浪能发电技术在航标中的应用研究进展已经取得了不少进展。
以日本为例,日本在海洋能开发方面拥有丰富的经验,振荡水柱式波浪能发电技术在日本的浮标式波浪能发电装置中已经得到了应用。
波浪发电市场前景分析引言波浪发电作为一种可再生能源的利用方式,近年来受到越来越多的关注。
波浪能作为一种可再生的能源形式,具有潜力成为未来能源的重要组成部分。
本文旨在分析波浪发电市场的前景,探讨其发展潜力和可能面临的挑战。
波浪发电的概念和原理波浪发电是通过收集海洋波浪的能量并将其转化为电能的一种技术。
其基本原理是利用波浪的动能来驱动发电设备,通过波浪能的转化,将其转化为电能,实现能源的利用和储存。
目前波浪发电技术主要分为浮动式和固定式两种方式。
波浪发电市场的优势和发展潜力波浪发电具有以下优势和发展潜力:1.可再生性:波浪能源是一种不断更新的可再生能源,相对于传统能源源源不断的消耗,波浪能源在海洋上的形成速度极快,具有极高的可再生性。
2.稳定性:与太阳能和风能等能源不同,波浪能源的稳定性更高。
海洋波浪的形成和变化受多种因素的影响,使得波浪发电系统的能量输出相对稳定。
3.广泛分布:全球海洋资源丰富,海洋边缘国家和地区拥有广阔的海洋领域,可以有效利用波浪能源。
波浪能源的分布广泛,具有巨大的利用潜力。
4.环保性:波浪发电不会产生温室气体和污染物,对环境没有负面影响。
波浪能源的利用有助于减少对化石燃料的依赖,减少排放量,从而减轻对环境的压力。
5.经济可行性:随着技术的进步和成本的下降,波浪发电将逐渐变得经济可行。
与传统能源相比,波浪能源的成本逐渐降低,具有更高的竞争力。
基于上述优势,波浪发电市场具有巨大的发展潜力。
预计在未来几十年内,波浪发电将成为可再生能源市场的重要组成部分。
波浪发电市场可能面临的挑战虽然波浪发电具有潜力,但在实际市场推广中仍面临一些挑战。
1.技术难题:目前波浪发电技术仍处于发展初期,存在诸多技术难题,如波浪能源的采集和转化效率问题,设备的耐久性等。
这些技术难题需要通过不断的研发和创新来解决。
2.成本问题:波浪发电技术的成本仍然较高,包括设备制造、安装和维护等方面的成本。
目前,波浪发电的商业化应用还需要进一步的成本降低才能大规模推广。
科技成果——新型磁流体波浪能发电技术技术开发单位中科院电工研究所项目简介新型磁流体波浪能发电技术可实现从波浪能到电力的高效、高可靠、低成本转换。
波浪的特性是超低速往复运动,这是波浪能向电力高效转换的难点。
传统的技术是采用机械增速或液压增速。
前者需要较大速比的增速,容易造成机械磨损,需要硬度高、耐磨性好的材料,精确的加工和安装,需要高昂的造价;后者增加了控制、转换环节,降低了转换效率和可靠性。
磁流体波浪能发电装置示意图磁流体发电技术是利用波浪能巨大的作用力,直接驱动高电导率的液态金属高速流过通道,切割磁力线,产生电能,通过功率转换系统将磁流体发电机的输出转换成用户需要的稳定电能。
这种发电方式无需复杂的控制和精加工,提高了系统效率和可靠性,降低了成本,是波浪能转换技术的重要创新性突破。
磁流体波浪能发电模拟装置该系统具有如下特点:(1)波浪捕获系统与发电机直接相连,变速和发电过程合二为一,无需复杂的控制和精加工,几乎没有机械运动部件:无齿轮、曲轴、驱动皮带、透平机、轴承、液压马达等;(2)系统转换效率高,没有中间转换系统的损失;(3)模块化结构,适于各种功率使用;(4)安装灵活,浅海、深海(100m以下);(5)制造、运行维护成本低,易实现商业化,可与风力发电和化石燃料发电的电价相竞争目前已成功研制了2kW的实验室样机,在周期为2s、行程300mm的条件下,实测输出功率1.1kW。
应用范围海洋波浪能开发项目所处阶段正在研制输出功率10kW的海试样机,目前处于工程示范阶段。
市场前景世界能源委员会的调查显示,全球可利用的波浪能达到20亿千瓦,相当于目前世界电产量的2倍,每平方米内可利用的波浪能约为风能或太阳能的15-20倍。
我国的海洋波浪能资源蕴藏量比较丰富,根据以往的调查结果和波浪观测资料,我国沿岸波浪能资源理论平均功率达到1285.22万千瓦,具有广阔的开发和利用前景。
另外由于海岛开发和海上设施等电力供应的特殊性,因此研究开发适合于我国海况运行的波浪能发电系统对于解决电能的就地供应问题有着重要的意义。
波浪能发电技术研究及其应用第一章:引言波浪能是一种廉价、环保的可再生能源,一直以来都备受关注。
随着科技的进步,波浪能发电技术获得了巨大的发展,已经逐渐成为可再生能源领域的重要研究方向。
本文对波浪能发电技术的研究及应用进行了详细的探讨。
第二章:波浪能资源概况波浪能是一种取之不竭的可再生能源,根据不同的测算方法,全球海洋波浪能资源总量为2000~10000GW,这是非常可观的能源储备。
目前,全球仅有少数国家开发了波浪能,其中最具代表性的是英国、葡萄牙、西班牙、爱尔兰等国家。
第三章:波浪能发电原理波浪能主要利用水面上涨落的波浪动能来发电,其主要的发电原理为机械能转换为电能。
通常,波浪能发电系统包括波浪能捕捉装置、能量转换机构、发电设备、电力传输和控制系统五个部分。
波浪能捕捉装置是通过波浪的起伏来产生机械运动,进而驱动液压泵或机械传动机构,使得机械能被转化为电能输出,并通过电力传输和控制系统向外输出电力。
第四章:波浪能发电技术的类型波浪能发电技术的研发主要包括以下几种类型:浮体式波浪能发电技术、压电效应波浪能发电技术、直接发电波浪能发电技术等。
其中,浮体式波浪能发电技术是较为成熟的技术之一,它通过球形、圆柱、鼓形等形状的浮子、浮板根据波浪涨落产生的水流动力旋转涡轮机驱动发电机发电。
压电效应波浪能发电技术则是应用于海洋波浪中的电压产生和电荷累积特性,将其转换为电能。
直接发电波浪能发电技术则是使用波浪能直接恒定的运动方式产生电能。
第五章:波浪能发电技术的应用前景波浪能发电技术是非常有前景的发展方向,主要得益于以下几点:波浪能资源丰富、成本较低、环保节能、可再生等特点。
目前,世界上已经有不少国家开始积极地开展波浪能发电项目的建设,其中英国是最为活跃的国家之一,波浪能占其可再生能源中的比例已经达到22%。
随着波浪能发电技术的不断发展,相信我们将会看到更多的国家参与到这个领域的建设中来。
第六章:结论波浪能发电技术的研究及应用正迎来发展的重要时期,其具有广阔的应用前景和不可替代的环保经济利益。
潮汐能、海流及潮流能和波浪能发电技术调研随着经济的发展,化石原料日益短缺,能源问题逐渐成为世界性问题。
占地球面积71%的海洋中蕴藏着巨大的海洋能,其中可利用的能量大大超过了目前全球能源需求的总和,并且海洋能是绿色、清洁、零排放的可再生能源,科学的开发和利用对缓解能源危机和环境污染问题具有重大意义。
海洋能主要为潮汐能、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。
我国大陆海岸线长达18000多千米,拥有6500多个大小岛屿,海岛的岸线总长约14000多千米,海域面积达470多万平方千米。
可开发的海洋能资源前景巨大,据估计,海洋能源达5亿多千瓦,其中,潮汐能资源约为1.1亿千瓦,全国总量的81%分布在浙江、福建两省;海流能的蕴藏量为0.5亿千瓦,主要分布在浙江、福建等省;沿岸波浪能的总功率为0.7亿千瓦,主要分布在广东、福建、浙江、海南和台湾的附近海域;海洋温差能约为1.5亿千瓦。
我国海洋能资源十分丰富,大力开发和利用海洋能资源对于我国实行可持续发展战略,加快建设资源节约型、环境友好型社会具有重大战略意义。
开发海洋能是我国能源战略的方向之一,国家可再生能源法明确将海洋能纳入其中,《国家海洋事业发展规划》、《国家海洋经济发展规划纲要》、《国家十二五海洋科学和技术发展规划纲要》,都对海洋能发展做出了部署。
海洋能虽然储量巨大,但由于受能源分布、海洋环境严酷等诸多因素的影响,具有开发难度大、风险大、投入大的特点,全世界的海洋能源开发仍处于试验阶段,远没有到达产业化的程度,根据欧洲可再生能源委员会2010年发布的报告称“鉴于目前海洋能利用面临的技术和非技术性障碍,海洋能产业要从实验阶段发展至商业化阶段可能需要5到10年甚至更长时间”。
据初步了解,目前国内海洋能开发研究情况大致为:潮汐能已有40多年的开发史,有8座长期运行的潮汐电站,但规模都较小,总装机量在6120千瓦;波浪能、海流及潮流能的新技术与新装置开始进入实海况条件的试验研究阶段;海洋温差能和海洋盐度差能技术仅仅处于实验室原理性试验阶段。
波浪能发电的原理引言:随着世界能源需求的不断增长,人们对可再生能源的利用越来越重视。
波浪能作为一种新型的可再生能源,具有巨大的潜力。
本文将介绍波浪能发电的原理,并探讨其在可再生能源领域的应用前景。
一、波浪能发电的概述波浪能发电是利用海洋波浪的动力来产生电能的一种技术。
它利用波浪的能量转换成机械能,再通过发电机将机械能转换为电能。
波浪能发电不仅可以提供清洁的能源,还可以减少对传统能源的依赖,降低环境污染。
二、波浪能发电的原理1. 波浪的形成波浪是由风力在海洋表面产生的,当风力作用在海洋表面时,会产生波浪。
波浪的形成与风力的强度、风向、海洋的深度等因素有关。
2. 波浪的传播波浪在传播过程中,会受到海洋的各种因素的影响。
波浪会向前传播,并在浅水区发生折射、反射和干涉等现象。
3. 波浪能的捕获波浪能发电的关键在于捕获波浪的能量。
目前常用的捕获方式有浮标式装置、压力差装置和摆式装置等。
这些装置可以将波浪的能量转化为机械能。
4. 机械能的转换捕获到的波浪能经过装置转化为机械能,最常见的方式是通过液压系统将波浪的能量转化为水流的能量。
液压系统中的液体会受到波浪的作用力而产生流动,最终推动液压发电机发电。
5. 电能的输出机械能转换为电能是通过发电机来实现的。
波浪能发电使用的发电机与传统的发电机原理类似,通过磁场和线圈的相互作用,将机械能转化为电能。
三、波浪能发电的应用前景波浪能发电作为一种新型的可再生能源技术,具有很大的应用前景。
它可以广泛应用于海洋国家和地区,尤其是那些拥有丰富海洋资源的地区。
波浪能发电不受地理环境限制,可以在海洋上建设波浪发电厂,为周边地区提供清洁的电力。
波浪能发电还可以与其他能源发电技术相结合,形成能源互补的模式。
例如,可以将波浪能发电与太阳能发电、风能发电等技术相结合,形成综合能源系统,实现能源的高效利用。
虽然波浪能发电技术还面临一些挑战,例如装置的稳定性、维护成本等问题,但随着科技的不断进步和经验的积累,这些问题将逐渐得到解决。
波浪能的研究现状与开发利用随着世界经济的发展,人口的激增,社会的进步,人们对能源的需求日益增长。
占地球表面70%的广阔海洋,集中了97%的水量,蕴藏着大量的能源,即海洋能。
近20多年来,受化石燃料能源危机和环境变化压力的驱动,作为主要可再生能源之一的海洋能事业取得了很大发展,在相关高技术后援的支持下,海洋能应用技术日趋成熟,为人类在下个世纪充分利用海洋能展示了美好的前景。
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。
海洋能源按储存形式又可分为机械能、热能和化学能。
其中,潮汐能、海流能和波浪能为机械能,海水温差能为热能,海水盐差能为化学能。
其中波浪由于开发过程中对环境影响最小且以机械能的形式存在,是品位最高的海洋能。
据估算,全世界波浪能的理论值约为109Kw量级。
是现在世界发电量的数百倍,有着广阔的商用前景,因而也是各国海洋研究的重点。
自20世纪70年代世界石油危机以来,各国不断投入大量资金人力开展波浪能开发利用的研究,并取得较大的成果。
日,英,美,澳的国家都研制出应用波浪发电的装置,并应用于波浪发电中。
我国对波浪能的研究,利用起步较晚,目前我国东南沿海福建。
广东等地区已在试验一些波浪发电装置波浪能简介: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。
波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。
波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的,它实质上是吸收了风能而形成的。
能量传递速率和风速有关,也和风与水相互作用的距离有关。
波浪可以用波高、波长和波周期等特征来描述目前波浪能的主要的主要利用方式是波浪能发电,此外,波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。
波浪能发电技术的研究与应用随着人们对环境问题日益重视,各种可再生能源的研究与应用越来越受到关注。
其中波浪能发电技术在可再生能源领域中占据着重要的地位。
本文将着重探讨波浪能发电技术的研究现状、应用前景以及面临的挑战。
一、波浪能发电技术的研究现状波浪能发电技术是一种将波浪能转化为可用电力的技术。
发电设备通常安装在海洋中,通过浪涌和涨潮的能量来转换机械能为电能。
随着技术的进步,波浪能发电技术的研究成果得到了不断的提升和发展。
截至目前,波浪能发电技术主要有以下几种:1. 波浮式发电设备波浮式发电设备是一种外形类似于浮标的设备,其基本原理是通过浮标随波浪浮动来传递运动能,最终通过发电机将其转化为电能。
这种技术具有稳定性好、使用寿命长等优点,且适用范围广泛。
2. 波能吸收式发电设备波能吸收式发电设备是通过一系列的浮动器、液压缸和发电机组等组件,实现波浪能量的吸收和转化。
其优点是既能转化涌浪能量,也能转换横波浪能量,适用性强,但需解决部件的维护等问题。
3. 海底波浪发电设备海底波浪发电设备是将发电设备安装在海底,通过压缩波浪传递机械能,再将其转化为电能。
其优点是对海洋生态影响小,但需要解决海洋环境对设备的侵蚀、维护难度等问题。
二、波浪能发电技术的应用前景波浪能发电技术有着广泛的应用前景。
目前,波浪能发电技术已经在欧洲等多个国家得到应用。
法国的La Rance水库、加拿大的East Coast等地均有大规模的波浪能发电设施建设。
未来,波浪能发电技术将成为世界各国发展可再生能源的重要手段。
根据预测,到2030年,世界上可再生能源的总体供应将占到能源生产的22%左右。
波浪能发电技术作为其中的重要组成部分,将得到广泛应用。
三、波浪能发电技术面临的挑战尽管波浪能发电技术的发展前景广阔,但其中也存在一些挑战和难点:1. 技术难题波浪能发电技术因其研究难度大、技术复杂度高等原因,目前还存在一些技术难题。
例如,如何提高发电转化效率、如何降低发电成本等问题,都需要关注和研究。
百千瓦级波浪能发电机组的运维与维护策略研究随着可再生能源的快速发展,波浪能逐渐成为一种受到广泛关注的清洁能源形式。
百千瓦级波浪能发电机组作为一种新型的波浪能利用设备,具有体积小、产能高、适应性强等优势。
然而,波浪能发电机组的运维与维护策略面临着诸多挑战。
为了保证波浪能发电机组的高效稳定运行,本文对其运维与维护策略进行了研究。
一、运维策略1.定期巡检波浪能发电机组应定期进行巡检,包括对设备外观、机械传动系统、电气控制系统以及连接管道等进行检查。
通过定期巡检,可以及时发现设备故障或异常现象,保证设备的正常运行。
2.故障维修当波浪能发电机组发生故障时,需要及时进行维修。
维修人员应具备相关专业知识和技能,能够快速判断故障类型,并采取相应措施修复。
维修过程中,应注意安全防护,确保维修操作的安全性。
3.备件管理为保证波浪能发电机组的长期稳定运行,备件管理至关重要。
运维人员应建立备件管理制度,明确备件种类、数量和库存周期等要求。
在备件采购和储存方面,应采取科学的管理方法,保证备件及时到位,并定期进行检查和更新。
二、维护策略1.清洁保养定期对波浪能发电机组进行清洁保养,包括清除机组表面的杂物和固定器上的污垢,确保波浪能发电机组的散热效果和运行效率。
此外,还需要对波浪能发电机组的润滑系统进行检查和维护,以保证其正常运行。
2.安全保护波浪能发电机组需要安装相关安全保护装置,如过载保护、短路保护和漏电保护等,以确保设备运行过程中的安全性。
同时,还需要定期检查和测试这些安全保护装置的性能,确保其正常工作。
3.性能监测与评估通过对波浪能发电机组的性能监测与评估,可以及时掌握设备的运行状况,发现潜在问题并进行修复。
监测参数包括发电机组的功率、转速、振动和温度等,可以通过传感器进行实时监测。
根据监测结果,可以制定相应的维护策略,提升波浪能发电机组的整体性能和效率。
三、运维与维护策略优化1.数据分析应用运维人员可以利用大数据分析技术对波浪能发电机组的运行数据进行分析和挖掘。
海洋波浪能发电技术的研究与应用一、现状分析海洋波浪能作为一种新兴的清洁能源形式,具有巨大的潜力和发展空间。
据统计,全球70%以上的地表面积被海洋覆盖,海洋波浪资源丰富,潜在的发电能力非常巨大。
然而,目前海洋波浪能发电技术仍处于起步阶段,在实际应用中面临诸多挑战和问题。
海洋波浪能发电技术尚未形成成熟的产业化规模。
相比于其他清洁能源形式,如风能、太阳能等,海洋波浪能的技术研发和产业化进程相对滞后。
目前全球尚未建成大规模的海洋波浪能发电项目,仅有少数几个试点项目在运行,因此缺乏经验和案例可供借鉴。
海洋波浪能发电技术还存在着技术难题和经济成本高的问题。
由于海洋环境恶劣、波浪形态不规则、设备受损风险大等因素,海洋波浪能发电技术的研发和运行难度较大。
目前海洋波浪能发电设备的制造成本和运维成本较高,无法与传统能源形式竞争,限制了其在市场中的推广和应用。
海洋波浪能发电技术还存在支持力度不足的问题。
与风能、太阳能等清洁能源形式相比,海洋波浪能发电技术在支持和补贴方面相对较少,导致企业缺乏动力进行技术创新和市场拓展。
缺乏支持也限制了海洋波浪能发电技术在实际应用中的推广和普及。
二、存在问题1.技术不成熟:海洋波浪能发电技术尚未形成成熟的产业化规模,缺乏可靠的技术方案和设备,导致实际应用中效率低下。
2.经济成本高:海洋波浪能发电设备制造成本和运维成本较高,无法与传统能源形式竞争,制约了其市场化进程。
3.支持不足:海洋波浪能发电技术缺乏支持和补贴,企业在技术研发和市场拓展方面缺乏动力和保障。
三、对策建议1.加大技术研发力度:和企业应该共同加大对海洋波浪能发电技术的研发投入,提升技术水平和成熟度。
建立专门的海洋波浪能研究机构,加强技术创新和设备开发。
2.降低成本提高效率:通过技术创新和设备升级,降低海洋波浪能发电设备的制造成本和运营成本,提高发电效率和经济性。
尽快实现海洋波浪能发电技术的商业化应用。
3.加强支持:应该完善相关法规,出台支持海洋波浪能发电技术发展的和补贴措施,为企业提供必要的支持和保障。
海洋能源发电研究报告
随着全球能源需求的不断增长,传统的化石能源已经无法满足人们的需求。
因此,人们开始寻找新的能源来源,其中海洋能源发电备受关注。
海洋能源发电是指利用海洋中的能源,如潮汐、波浪、海流、海水温差等,将其转化为电能的过程。
这种能源具有丰富、稳定、可再生等特点,是一种非常有前途的能源。
海洋能源发电技术已经有了很大的进展。
其中,潮汐能是最为成熟的技术之一。
潮汐能是指利用潮汐涨落的能量,通过潮汐发电机将其转化为电能。
这种技术已经在一些国家得到了广泛应用,如英国、法国、加拿大等。
波浪能也是一种非常有前途的海洋能源。
波浪能是指利用海浪的能量,通过波浪发电机将其转化为电能。
这种技术目前还处于研究阶段,但已经有一些实验性的波浪发电站建成,如英国的Islay岛波浪发电站。
海洋能源发电还有一种比较新的技术,就是利用海水温差发电。
这种技术是指利用海水温差产生的热能,通过热机将其转化为电能。
这种技术目前还处于实验阶段,但已经有一些实验性的海水温差发电站建成,如日本的岛根县海水温差发电站。
虽然海洋能源发电技术已经有了很大的进展,但是仍然存在一些问题。
其中最大的问题就是成本问题。
目前海洋能源发电的成本还比较高,需要进一步降低成本才能得到广泛应用。
海洋能源发电是一种非常有前途的能源,具有丰富、稳定、可再生等特点。
虽然目前还存在一些问题,但是随着技术的不断进步,相信海洋能源发电将会得到更广泛的应用。
振荡水柱式波浪能发电技术在航标中的应用研究振荡水柱式波能发电技术是一种利用海洋波浪能量来产生电力的技术。
近年来,随着新能源技术的发展和国际能源需求的增长,这种技术在航标中的应用已经引起了人们的关注。
本文旨在探讨振荡水柱式波能发电技术在航标中的应用研究。
一、振荡水柱式波能发电技术概述振荡水柱式波能发电技术是利用海洋波浪来产生电力的一种新型能源技术。
该技术利用水柱在波浪作用下产生振荡运动,通过振动装置将水柱的运动转化为机械能,再通过发电机将机械能转化为电能。
这种技术具有资源广泛、稳定可靠、无二氧化碳排放等优点,因此备受关注。
航标是海上航行的重要指引物,对于保障航行安全和指引船只通行至关重要。
而传统的航标设施通常需要依靠燃油或者电力来保持运转,这不仅存在资源浪费,还会对环境造成污染。
而振荡水柱式波能发电技术的应用,则可以为航标提供一种更加环保、节能的供电方式。
1.节能环保振荡水柱式波能发电技术利用自然的海洋波浪能量来产生电力,不需要燃油等外部能源,具有零排放、可再生等特点,因此是一种非常环保的能源技术。
应用这种技术来为航标提供电力,可以降低传统电力供应方式所带来的能源消耗和环境污染。
3.减少维护成本传统的航标设施需要定期维护和更换电池等设备,而振荡水柱式波能发电技术可以减少这方面的维护成本和人力投入。
一旦安装完毕,这种技术可以长期稳定地为航标提供电力,大大降低了航标的运营成本。
1.技术适用性研究在将振荡水柱式波能发电技术应用到航标中之前,需要进行对该技术在海洋环境中的适用性进行研究。
需要考虑海洋环境对振荡水柱式波能发电装置的影响,以及海水对设备的耐腐蚀性能等因素。
2.航标能量消耗调查需要对航标的能量消耗情况进行调查研究,以确定振荡水柱式波能发电技术在航标中的实际应用需求。
通过对能量消耗情况的分析,可以确定技术的安装容量和具体应用方案。
3.技术成本效益评估需要对振荡水柱式波能发电技术在航标中的应用进行成本效益评估。
海洋能源开发技术的研究随着能源需求不断增加,传统能源源头的枯竭也随之而来。
而在这样的背景下,海洋能源日渐被人们所重视。
海洋能源是指利用海洋中蕴藏的能源资源来获取电力或热力。
海洋能源包括潮汐能、波浪能、海水温差能和海洋风能等多种形式。
目前,各国正在积极探索海洋能源的开发和利用,我们也将在本文中探讨海洋能源开发技术的研究。
一、潮汐能的开发潮汐能是指海水在涨潮和退潮过程中所带来的动能。
潮汐能的开发主要是利用大型水轮发电机可以在潮汐涨落时从潮汐中将能量转化为电能的原理。
目前,世界上许多国家都在积极开发潮汐能资源。
潮汐能的开发有两种主要方式:一种是利用海水引入大型水力发电机转换成电能;另一种方式则是通过堤坝将潮汐能转换成发电,这种方式需要在沿海地区建设大型的围堤。
目前全球最大的潮汐能发电站就是位于法国的拉鲁谢尔潮汐电站,它可以提供500MW的电力。
二、波浪能的开发波浪能是指海洋表面波浪所带来的能量。
波浪能发电技术主要是将波浪能转换为机械能,并转换成电能。
目前,波浪能发电技术还处于起步阶段,但是随着海洋工程领域的不断发展,波浪能的利用前景也越来越受到关注。
常见的波浪能发电技术有垂直轴浮式波浪发电机和水平轴浮式波浪发电机等。
垂直轴浮式波浪发电机的结构简单,压力小,同时还具有自动调节的功能,可以自适应波浪尺寸不同的情况。
而水平轴浮式波浪发电机则可以适应更高的波浪尺寸。
三、海水温差能的开发海水温差能是指借助海水不同温度所带来的热差所建立的电力产生过程。
海水温差能是一种清洁的潜在能源,可以用来生成电能或用于加热和制冷。
海水温差能的开发需要用到热泵技术。
热泵设备可以实现将海水温差转化为干燥空气的热能或者水的热能,从而用于制冷和暖气。
现在许多地区选择开发海水温差能,建设热泵系统,以实现对周边地区的供暖、制冷等需求。
四、海洋风能的开发海洋风能是指将海洋上方的风力转化为机械能和电能。
与陆地上的风力发电比较,海洋风能具有稳定性和能够提供更大容量的电力等特点。
波浪能发电前景与国内外发电装置目前,全球能源需求持续增加,传统能源曰益枯竭,同时大量化石能源的使用又引发了严重的环境污染和气侯问题,这些已成为全球普遍关注的焦点。
据国际能源署预测,2040年全球能源需求增长37%,年平均需求增长1~2%,原油需求量将从2013年的9000万桶/日增加至2040年的10400万桶/日。
21世纪30年代前期中国将超过美国成为全球最大的石油消费国。
2040年与能源相关的二氧化碳排放量将增长1/5,与这一排放量相对应的是,全球平均气温将上升3.6℃。
因化石能源使用而引发的气候异常现象和酸雨等环境问题也呈逐年增多之势。
为有效地解决上述问题,大力开发可再生能源势在必行,也是人类社会实现可持续发展的必要条件。
1、波浪能发电的前景可再生能源技术是实现全球能源低碳供应的关键要素。
可再生能源,是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的能源,主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能等可再生能源的使用对环境无害或危害极小,资源分布一般比较广泛,适宜就地开发利用。
与其他能源相比,电力对于减少全球能源结构中化石能源的份额发挥着更重要的作用。
总体而言,到2040年,为应对电力需求的增加,以及替代现有的到2040年要退役的装机容量(约占现役装机容量的40%),需要新建7200吉瓦(GW)的装机容量。
可再生能源占发电比重增加最多的是发达国家,达到37%,发展中国家可再生能源发电量增长两倍多,以中国、印度、拉丁美洲和非洲地区为代表。
为了解决能源问题,越来越多的国家把目光投向占地球表面积71%的海洋。
海洋能一般是指存在于海水中的可再生能源,包括波浪能、潮汐能、海流能、温差能、盐差能等。
波浪能是海洋表层海水在风里的作用下波动所蕴藏的能量。
全球海洋能理论可再生功率达76600GW。
几种常见海洋能资源的储量见下表,波浪能的实际可开发量较高,为300GW。
各类海洋能的资源储量单位GW能源种类理论储量技术可用储量实际可开发量潮汐能3000 100 30波浪能3000 1000 300海流能600 300 30盐差能30000 3000 300温差能40000 2000 100根据《中国沿海农村海洋能资源区划》,我国沿岸波浪能资源平均理论总功率为12.84GW。
其中台湾省沿岸的波浪能资源最丰富,为4.29GW,约占全国总量的1/3;其次是山东、浙江、福建和广东省沿岸,约为1.61~2.05GW,合计7.06GW,占全国总量的55%,其他省市沿岸则较少,仅在0.14~0.56GW 之间。
全国沿岸波能功率密度分布浙江中部、台湾、福建海坛岛以北、渤海海峡和西沙地区沿岸最高,其次是浙江南部和北部、广东东部、福建海坛岛以南、山东半岛南部沿岸,渤海、黄海北部和北部湾沿岸最低。
具体的渤海海峡(7.73kW/m)、台湾岛南北两端(6.21~6.36kW/m)、浙江中部(6.29kW/m)、福建海坛岛以北(5.32~5.51kW/m)和西沙地区沿岸(4.05kW/m),这些地区年平均波高大于1m,平均周期多大于5m;其次是浙江南部和北部(2.76~2.82kW/m)、广东东部(3.62kW/m)、福建海坛岛以南(2.25~2.48kW/m )、山东半岛南部沿岸(2.23kW/m)。
2、国内外波浪能发电装置据统计,全世界有近万座小型波浪能发电装置在运行,主要用于航标灯、浮标等。
早在1799年法国人吉拉德父子就提出了波浪能装置专利。
目前利用海洋波浪发电的方法大致有三种:一是利用海洋波浪的上下运动所产生的空气流,使气轮机转动,从而带动发电机发电;二是利用海洋波浪能装置运动(直线运动、转动)的机械能转化为电能;三是利用波浪能将水引入高位水池积蓄起来,形成一个水头,再来冲击水轮机发电。
2.1振荡水柱式波浪能发电装置振荡水柱波浪能发电装置(Oscillating Water Column,OWC)利用一个与海水相通的气室,波浪作用下气室内的水柱往复运动,气室内空气容积发生变化,进而由空气驱动叶轮,带动发电机发电。
优点是能量转换装置(气轮机等)不与海水接触,可靠性较高,缺点是效率较低。
振荡水柱波浪能发电装置包括固定式(Fixed-structure OWC)和漂浮式(Floating-structure OWC)。
固定式振荡水柱波浪能发电装置通常被安装于海底或岩石基上,如下图所示。
固定式振荡水柱装置由一个部分淹没于海底的混凝土或钢结构与自由水平面共同构成一个气室。
波浪造成自由水平面的波动,从而使气室内的空气波动,空气流过涡轮机驱动发电机发电。
固定式振荡水柱波浪能装置原理图该装置发电具有代表性的有:①英国LIMPET 500,1998年开始建设2000年8月建成,装机功率500kW;②葡萄牙于1996~1999年建设Pico,装机功率400kW;③印度于1991年建成Vizhinjam,装机功率150kW。
1940年,振荡水柱装置创始人Yoshio Masuda设计的世界上首台漂浮式振荡水柱装置Kaimei在日本海域进行实验。
1987年,日本开始研发另一个漂浮式振荡水柱装置“巨鲸号”MightyWhale波浪能发电船,见下图。
“巨鲸号”MightyWhale波浪能发电船2003年英国科克大学和Ocean Energy公司合作研发出OE Buoy漂浮式振荡水柱装置,2006~2009年进行1:4模型海试,装置可经受浪高8.2m极端海况,见下图。
OEBuoy波浪能装置2005年开始瑞典研制350kW的OWEL,2011年开始进行海试,并开始研制了2MW级OWEL,见下图。
OWEL波浪能装置到2001年中国开发了一系列振荡水柱(OWC)波能装置,装机容量分别为10W、60W、100W。
现在,大约700台10W振荡水柱装置用于为导航浮标供电。
2.2越浪式波浪能发电装置越浪式波浪能发电装置是利用水道将波浪升至高水位水库形成水位差,利用水位差产生的势能直接驱动水轮发电机发电。
挪威波能公司(Norwave A.S)于1986年建造了一座装机容量为350kW的收缩波道式波浪能电站TapChan,见下图。
电站的技术关键是它的开口约60m的喇叭形聚波器和长约30m的逐渐变窄的楔形导槽。
TapChan波浪能电站示意图此外,丹麦科学家Erik Friis-Madsen在20世纪80年代发明了漂浮式波浪能发电装置WaveDragon,西班牙圣地亚哥联合大学将漂浮式波浪能发电装置与船相结合研发了WaveCat波浪能装置。
2.3运动式波浪能发电装置运动式波浪能发电装置利用波浪的运动推动波浪能发电装置的活动部分产生往复运动(直线、转动),驱动机械系统或液压系统,最后驱动发电装置发电。
⑴振荡浮子式发电装置振荡浮子式波浪能发电装置利用海洋波浪的运动推动浮子产生直线往复运动,驱动机械系统或以油、水等作为中间介质的液压系统,进而带动发电机发电。
目前国外已建成的振荡浮子式波浪能发电装置有:加拿大的AquaBuoy装置、荷兰的阿基米德波浪摆、美国的PowerBuoy装置及澳大利亚的CETO,分别见下图说明。
AquaBuoy装置⑵点头鸭式发电装置点头鸭式装置由英国Salter教授发明,见下图。
鸭体在波浪作用下绕转动轴往复转动时,装置的后部因为圆弧形,不造出向后行进的波,故点头鸭式装置的背后往往为无浪区——这使得鸭式装置可以将所有的短波拦截下来,所以它具有较高的一次能量捕获效率。
鸭式原理图广州能源所从2007年开始了鸭式技术的研发,2009年进行了10kW装置的实海况试验,在此基础上研发出鹰式波浪能发电技术,主要包括三个部分,鹰式吸波浮体、液压能量转换系统和半潜船体,实验室试验测得波浪能到液压能转换效率超过60%,见下图所示。
2012年12月进行10kW“鹰式一号”装置海上试验,2014年5月回收,装置在无人值守的条件下单次无故障连续运行超过6个月。
下图为目前正在运行的100kW级“万山号”鹰式波浪能发电装置的结构图。
⑶摆式发电装置摆式波浪能发电装置发电原理为利用摆在波浪力的作用下作往复摆动从而捕获波浪能量,通过与摆相连的机械结构或液压系统转换将摆的动能和势能转换为机械能或液压能,进而转换为电能。
摆式波能装置也可分为悬挂摆式和浮力摆式两种。
日本的度部富治教授最早提出了摆式波浪能发电技术的概念,见下图。
日本室兰工业大学于1983年建造了世界上首台悬挂摆式波浪能发电装置,其装机容量为5KW。
悬挂摆结构图英国的Aquamarine Power公司和女王大学合作研发的Oyster装置是目前最为成功的浮力摆装置,Oyster的设计工作水深10~15m,离岸约500m,浮力摆铰接于位于海底的基础上,顶部露出平均水面。
装机功率315 kW的第一代Oyster装置(下图左)于2009年开始海试(摆宽18m,高12m),已累计运行6000多小时。
目前,AquamarinePower公司正在开发总装机功率2.4MW 的大型波浪能电站,拟建3座装机功率800kW的第二代Oyster装置(下图右)(摆宽26m,高12m),项目建成后将能满足2000多户居民的用电需求。
3、波浪发电设备促海洋能产业发展海洋能指海洋中所蕴藏的可再生自然能源,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。
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。
海洋能具有蕴藏量大、可再生性、不稳定性及造价高污染小等特点。
世界海洋能的蕴藏量约为750多亿千瓦,如此巨大的能源资源是当前世界能源总消耗量的数千倍,开发利用潜力巨大,因此利用海洋能发电已经成为国际新能源市场的一大热点。
在我国大陆沿岸和海岛附近蕴藏着较为丰富的海洋能资源,总蕴藏量约为8亿多千瓦,目前尚未得到充分开发。
我国海洋能的现代开发利用始于20世纪50年代末,到70年代末、80年代初,我国海洋能的开发利用有了较大发展,具备了一定的科技和开发基础。
经过不断努力,我国海洋能发电产业稳步增长,海洋能发电“十五”期间平均增长速度为16%左右,“十一五”期间仍然保持良好发展势头。
近年来,我国海洋能开发步伐进一步加快。
山东长岛海上风电场、江苏如东海上示范风电场一期工程开工建设,上海东海大桥海上风电场顺利建成,浙江三门两万千瓦潮汐电站工程、福建八尺门潮汐能发电项目正式启动,海洋微藻生物能源项目落户深圳龙岗……温岭江厦潮汐试验电站是我国最大的潮汐电站,规模位居世界前列。
在能源消费量持续攀升和传统能源日趋紧缺的外部环境影响下,新能源开发利用已经成为大势所趋。
经过多年的技术积累,我国在海洋能开发及相关研究领域已经取得丰硕成果,开发成本不断降低,海洋能产业进入战略机遇期。
我国海洋能资源蕴藏量丰富,再生能力强,海洋能发电产业得到国家政策的鼓励和扶持,投资前景良好。