波浪能的利用及发展前景
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波浪能的应用和原理波浪能的定义波浪能是指由风力形成的海面波浪的能量,可用于发电或其他用途。
波浪能是一种可再生能源,具有广阔的应用前景。
波浪能的应用波浪能可以应用于以下领域:1.发电:波浪能可以转化为电能,用于发电。
目前已经有多种波浪能发电技术,如浮体式波浪发电机、压力差类型波浪发电机等。
这些技术可以将波浪能转化为电能,供给家庭、工厂或城市的需求。
2.淡化海水:波浪能可以用于淡化海水,从而获得淡水资源。
利用波浪能推动淡化海水设备,可以将海水转化为淡水,解决水资源紧缺的问题。
3.海洋环境保护:波浪能可以用于海洋环境保护,如海洋污染治理和海岸线保护。
利用波浪能推动污染治理设备,可以有效清洁海洋环境,保护海洋生态系统。
4.海洋交通:波浪能可以应用于海洋交通领域,如海洋运输、航运和渔业。
利用波浪能推动船只,可以提高海洋交通效率,减少能源消耗和环境污染。
波浪能的工作原理波浪能的工作原理是基于波浪的能量转化过程。
1.能量捕捉:利用波浪能设备,可以将波浪的能量捕捉下来。
波浪能设备通常由浮体、发电机和转换装置组成。
浮体会随着波浪的上下运动而浮动,通过与发电机的联动转化为机械能。
2.能量转化:波浪能设备会将机械能转化为电能或其他形式的能量。
发电机将浮体的上下运动转化为旋转能量,再通过转换装置转化为电能。
不同类型的波浪能设备有不同的能量转化机制。
3.能量储存:为了使波浪能设备能够持续供电,需要将电能储存起来。
储能系统可以将电能存储在电池或其他储能设备中,以备不时之需。
4.能量利用:将储存的能量供给家庭、工厂或城市的需求。
通过输电系统将储存的电能传输到需要的地方,以实现能量的利用。
波浪能的优势和挑战优势•可再生:波浪能是一种可再生能源,不会像化石能源一样被耗尽。
•环保:波浪能的利用过程中不会产生排放物,对环境影响较小。
•稳定性:波浪能的能量相对稳定,不会受到气候变化等因素的影响。
•潜力巨大:全球海洋波浪资源十分丰富,有着巨大的开发潜力。
海洋波浪能的开发与利用技术在全球能源需求不断增长,传统能源日益枯竭且环境问题愈发严峻的背景下,寻找和开发新型、清洁、可再生的能源已成为当务之急。
海洋波浪能,作为一种蕴藏量巨大且尚未被充分开发利用的能源形式,逐渐走进了人们的视野。
海洋波浪能的来源主要是风对海面的作用。
当风持续吹拂海面时,产生的能量传递给海水,形成了波浪。
这些波浪蕴含着巨大的机械能,如果能够有效地加以开发和利用,将为人类的能源供应提供强有力的支持。
目前,海洋波浪能的开发与利用技术主要包括以下几种类型。
其一,振荡水柱式技术。
这种技术的原理是利用一个固定在近岸或海上的气室,当波浪进入气室时,推动气室内的空气往复运动,从而驱动空气涡轮机发电。
其优点在于结构相对简单,可靠性较高。
然而,它的能量转换效率在一定程度上受到限制,且对于波浪条件的要求较为苛刻。
其二,点头鸭式技术。
这一技术的装置形状类似于鸭子的头部,能够随着波浪的运动上下点头,从而将波浪的机械能转化为电能。
点头鸭式装置的优点是在较宽的波浪频率范围内都能工作,能量捕获效率相对较高。
但其缺点是机械结构较为复杂,维护成本较高。
其三,筏式技术。
通过多个浮体连接成筏状,随着波浪的起伏,浮体之间产生相对运动,进而驱动液压系统或发电装置工作。
筏式技术的优势在于可以适应不同方向的波浪,但也存在着装置规模较大、安装和维护难度较高的问题。
在海洋波浪能开发利用的过程中,面临着诸多技术挑战和难题。
首先是能量转换效率的问题。
尽管已经有了多种技术手段,但目前波浪能的转换效率普遍不高,如何进一步提高能量转换效率,是一个亟待解决的关键问题。
其次是装置的可靠性和耐久性。
海洋环境极为恶劣,包括高盐度、强风浪、腐蚀等,这对波浪能装置的材料和结构提出了极高的要求。
如何确保装置在长期的海洋环境中稳定运行,减少维护成本,是需要攻克的重要难题。
再者是海洋生态环境的影响。
大规模的波浪能开发装置可能会对海洋生态系统造成一定的影响,如改变海洋流场、影响海洋生物的栖息地等。
海洋能的开发利用及前景展望在我们生活的这个蓝色星球上,海洋占据了约 71%的面积。
海洋不仅是生命的摇篮,也是一个蕴藏着巨大能量的宝库。
海洋能,作为一种清洁、可再生的能源,正逐渐引起人们的关注,并有望在未来的能源领域中发挥重要作用。
海洋能主要包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等多种形式。
每种形式都有其独特的特点和开发利用方式。
潮汐能是海洋能中最早被人们认识和利用的一种。
它是由于天体引力的作用,使得海水在垂直方向上产生周期性的涨落运动而形成的。
潮汐能的开发通常通过建造潮汐电站来实现。
在涨潮时,将海水储存在水库中;在落潮时,释放海水,利用水位差推动水轮机发电。
世界上最早的潮汐电站建于法国,我国也在浙江等地建设了一些潮汐电站。
潮汐能的优点是能量相对稳定、易于预测,但缺点是建设成本较高,且会对周边的生态环境产生一定的影响。
波浪能则是由风与海面相互作用产生的。
波浪的起伏运动蕴含着巨大的能量。
目前,波浪能的开发利用主要有三种方式:一是通过浮标式装置,将波浪的上下运动转化为电能;二是通过收缩水道式装置,利用波浪在狭窄水道中的压力变化来发电;三是通过筏式装置,利用波浪的冲击力推动机械装置发电。
波浪能的优点是能量密度较高,但缺点是能量的不稳定性和装置的耐久性问题。
海流能是由于海水在大规模的流动过程中所产生的动能。
海流的速度相对稳定,但其能量密度较低。
开发海流能通常需要在海流较强的区域安装水下涡轮机,通过涡轮机的旋转带动发电机发电。
温差能是利用海洋表层和深层海水之间的温度差来获取能量。
通常在热带海域,表层海水温度较高,而深层海水温度较低。
通过特殊的热交换装置,可以将温差转化为机械能,进而发电。
温差能的优点是储量巨大,但目前技术难度较大,成本较高。
盐差能则是基于海水和淡水之间的盐度差而产生的能量。
当海水和淡水通过半透膜进行渗透时,会产生压力差,从而可以推动涡轮机发电。
然而,盐差能的开发仍处于实验阶段,面临着许多技术难题。
波浪补偿技术现状和发展趋势波浪补偿技术是一种基于对海浪运动的研究,能够将海浪运动转化为海洋能的技术。
它适用于各种规模的海洋能发电设备,如波浪能、潮汐能等等。
波浪补偿技术一直以来都是外界关注的焦点,本文将从现状和发展趋势两个方面阐述这一技术。
一、波浪补偿技术现状在实际的波浪能发电设备中,波浪补偿技术是一个至关重要的环节。
因为海洋环境的不确定性,波浪的规律性和周期性都是很难预测的。
海浪带来的惯性力和位移会导致波浪能发电设备的晃动,进而对能量的收集和转化产生不利影响。
因此,研究波浪补偿技术是非常必要的。
目前,波浪补偿技术主要有以下几种:1. 模糊控制技术模糊控制技术是基于模糊逻辑的一种控制技术。
其主要目的是用于海洋环境参数复杂,难以控制的波浪能发电设备中。
通过对各种蓝色的参数进行数学建模和算法设计,最终实现经过数学处理后的结果同实际情况之间的控制关系。
这种技术的控制效果较好,但是由于其计算复杂度较高,需要具备优秀的算法设计和计算能力。
2. 前馈控制技术前馈控制技术是一种能对波浪能发电设备的晃动进行预测的控制技术,它可以在波浪能发电设备上设置传感器探测海浪状况,通过通过预先设定的控制算法进行实时计算,最终实现波浪补偿的目的。
这种技术的优势在于能够自适应海浪环境的变化,但是由于其需要预测参数前提下建立有效的控制算法,所以需要获取足够准确的参数进行预测。
3. 静液压补偿技术静液压补偿技术早期主要用于海洋石油钻井平台的自平衡,后来被应用于海洋能发电设备。
此技术的原理是通过系统的静压处理能将波浪引起的作用力补偿拖曳作用产生的愈合力,从而实现波浪补偿。
静液压补偿技术的控制精度高,但是成本较高。
二、波浪补偿技术发展趋势波浪能作为一种清洁能源,具有巨大的潜力。
波浪补偿技术在波浪能的开发利用中扮演着重要的角色,未来将会继续得到广泛的研究和开发。
1. 借鉴先进控制技术我们可以借鉴其它领域的先进控制技术,如神经网络、模糊控制等。
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。
2024年波浪能发电市场前景分析1. 引言随着全球能源需求的不断增长和对可再生能源的关注,波浪能发电作为一种新兴的清洁能源技术,引起了广泛的关注。
本文旨在分析波浪能发电市场的前景,探讨其潜力和发展趋势。
2. 波浪能发电技术概述波浪能发电是通过利用海洋波浪的能量来产生电力的技术。
目前主要包括浮力型、摆动型和压力型等不同的发电技术。
这些技术利用波浪运动的动能将其转化为电能,从而实现能源的可再生利用。
3. 波浪能发电市场现状目前,波浪能发电市场仍处于起步阶段,规模相对较小。
一方面,技术上还存在一些挑战,如波浪的不稳定性、设备的可靠性等问题;另一方面,与传统能源相比,波浪能发电的成本相对较高,限制了其市场规模的扩大。
然而,随着技术的不断进步和成本的下降,波浪能发电市场前景将逐渐改善。
预计在未来几年内,波浪能发电将逐渐走向商业化,并取得显著的市场份额。
4. 2024年波浪能发电市场前景分析4.1 潜在市场规模据统计,全球70%以上的面积是海洋,而其中大部分地区具有丰富的波浪资源。
这意味着波浪能发电具备巨大的市场潜力。
根据预测,到2030年,全球波浪能发电市场的规模有望达到数十亿美元。
4.2 政策支持为了减少对传统能源的依赖和降低碳排放,许多国家已经出台了支持可再生能源发展的政策。
这将为波浪能发电的市场增长提供良好的政策环境和经济支持。
4.3 技术进步随着技术的不断进步,波浪能发电的效率和可靠性得到了显著提升,成本也在逐渐降低。
未来,随着技术的成熟,波浪能发电有望成为一种成本效益较高的清洁能源选择,从而推动市场的发展。
4.4 环境友好性波浪能发电是一种零排放的能源形式,不会对大气和水体造成污染。
这一优势将使得波浪能发电在环境保护日益重视的背景下获得更多的关注和支持。
4.5 市场竞争与合作尽管波浪能发电市场目前规模较小,但已经出现了一些具有竞争力的企业,如Pelamis Wave Power、Aquamarine Power等。
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。
海洋能源发电相关技术及前景引言:随着全球能源需求的增加以及对碳排放的关注,人们对清洁能源的需求日益增加。
海洋能源发电作为一种可再生的能源形式,凭借其巨大的储量以及稳定的供应,成为了人们关注的焦点。
本文将介绍海洋能源发电的四种主要技术:潮汐能发电、波浪能发电、海流能发电和温差能发电,并探讨其前景与发展潜力。
1. 潮汐能发电:潮汐能发电是利用海洋潮汐的能量来产生电力。
海洋潮汐是由于地球的重力和震荡引起的,每天都会有两次涨潮和两次退潮。
潮汐能发电技术主要有潮汐能涡轮机和潮汐能泵发电。
潮汐能涡轮机通过潮汐的巨大动能来带动涡轮机产生电力,而潮汐能泵发电则是利用水流的高度差来推动液压泵从而产生电力。
目前,潮汐能发电技术在一些国家如英国、法国和加拿大已经开始得到商业化应用,预计在未来几年内,这项技术将迅速发展。
2. 波浪能发电:波浪能发电是利用海洋波浪的能量来产生电力。
海洋波浪是由风力或地震引起的海洋表面的起伏而产生的。
波浪能发电技术主要有浮体式波浪能转换技术和空气压力式波浪能转换技术。
浮体式波浪能转换技术利用漂浮在水面上的装置上下起伏的运动来产生电力,而空气压力式波浪能转换技术则是利用波浪的冲击力来驱动涡轮机产生电力。
尽管波浪能发电技术还处于研发阶段,但其潜力巨大。
预计在未来几十年内,随着技术的不断进步和成本的降低,波浪能发电将迎来广泛的应用。
3. 海流能发电:海流能发电是利用海洋中的水流来产生电力。
由于海洋的全球性和稳定性,海流能发电拥有很高的发电潜力。
目前,海流能发电技术主要有潮流能发电和潮汐涡轮发电。
潮流能发电是利用海流的动能来带动涡轮机产生电力,而潮汐涡轮发电则是利用潮汐的涡旋能量来产生电力。
海流能发电技术在一些岛国如苏格兰和挪威已经得到应用,并且显示出了良好的前景。
虽然技术和经济因素仍需克服,但海流能发电被认为是未来海洋能源发电的重要组成部分。
4. 温差能发电:温差能发电是利用海洋的温差来产生电力。
中国波浪能开发现状与未来趋势分析一、波浪能发电装机分类波浪能发电原理是通过波浪能捕捉装置吸收波浪能,吸收的波浪能通过传动机构转换为机械能,最后将机械能转化成电能。
现有波浪能捕捉装置包括振荡水柱式、摆式、越浪式、鸭式、筏式、点吸式等。
依据其作用原理,可分为压力差式、越浪式、浮体式和摆式四类:波浪能发电装机分类资料来源:CNKI,产业研究院整理相关报告:产业研究院发布的《2024-2030年中国波浪能行业市场全景监测及投资前景展望报告》二、波浪能行业发展现状分析1、全球海洋能累计装机容量海洋能指依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量以潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、海流能等形式存在于海洋之中。
作为可再生、清洁能源,海洋能的开发和利用对于服务海洋资源开发缓解能源紧缺,以及应对全球气候变化等具有重要的战略意义。
据统计,2022年全球海洋能累计装机容量为524MW。
2013-2022年全球海洋能累计装机容量资料来源:IRENA,产业研究院整理2、全球波浪能新增装机容量全球有多个国家在进行波浪能发电研究,英国、美国、澳大利亚、丹麦和西班牙等国的波浪能开发技术和应用规模居世界领先地位。
尽管全球有不少波浪能发电装置进行了长期海试,但恶劣环境下装置的生存能力、长期工作可靠性、高效能量转换等关键技术问题仍然有待突破。
据统计,2021年全球波浪能新增装机容量为1385千瓦,2022年降为165千瓦。
2013-2022年全球波浪能新增装机容量资料来源:EMEC,产业研究院整理3、中国波浪能装机容量我国自20世纪60年代起已经开始波浪能发电研究相关工作,经过一定年限的技术积累和科研单位队伍的不断发展壮大,波浪能发电技术取得一定的技术攻破与发电效率的稳步提高。
据统计,2015年我国波浪能装机容量为0.2MW,截至2022年达到1.52MW。
2015-2022年我国波浪能装机容量情况资料来源:公开资料,产业研究院整理4、中国波浪能主要装机项目目前开发的波浪能装置约40个装机容量范围在10W到500kW之间。
波浪能的利用及发展前景Waves can use and development prospects摘要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。
Abstract The waves can is to point to the ocean surface wave has the potential energy and kinetic energy. The waves of energy and high square, wave wave of movement cycle and the width of the BoMian is proportional to meet. The Marine energy is in the most unstable energy of the one kind of sources of energy. Waves can be passed to the关键词波浪海洋能量Keywords waves,Marine,energy1.波浪能简介1799年,法国的吉拉德父子,获得了利用波浪能的首项专利。
1910年,法国的波契克斯-普莱西克,建造了一套气动式波浪能发电装置,供应他自己住宅1 kW的电力。
1965年,日本的益田善雄发明了导航灯浮标用气轮机波浪能发电装置,获得推广,成为首次商品化的波浪能发电装置。
受1973年石油危机的刺激,从20世纪70年代中期起,英国、日本、挪威等波浪能资源丰富的国家,把波浪能发电作为解决未来能源的重要一环,大力研究开发。
在英国,索尔特发明了点头鸭装置,科克里尔发明了波面筏装置,国家工程试验室发明了振荡水柱装置,考文垂理工学院发明了海蚌装置。
1978年,日本建造了一艘长80 m、宽12 m、高5.5 m称为“海明号”的波浪能发电船。
该船有22个底部敞开的气室,每两个气室可装设一台额定功率为125 kW的气轮机发电机组。
1978~1986年,日本、美国、英国、加拿大、爱尔兰五国合作,先后三次在日本海由良海域对“海明号”进行了波浪能发电史上最大规模的实海原型试验。
但因发电成本高,未获商业实用。
1985年,英国、中国各自研制成功采用对称翼气轮机的新一代导航灯浮标用的波浪能发电装置,挪威在卑尔根附近的奥依加登岛建成了一座装机容量为250 kW的收缩斜坡聚焦波道式波浪能发电站和一座装机容量为500 kW的振荡水柱气动式波浪能发电站,标志着波浪能发电站实用化的开始。
2.波浪能开发波浪能量如此巨大,存在的如此广泛,自古吸引着沿海的能工巧匠们,想尽各种办法,企图驾驭海浪为人所用。
水力可以满足全世界3倍的能源。
波浪所蕴涵的能量主要是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。
台风导致的巨浪,其功率密度可达每米迎波面数千kW,而波浪能丰富的欧洲北海地区,其年平均波浪功率也仅为20~40kW/m^2中国海岸大部分的年平均波浪功率密度为2~7kW/m^2。
全世界波浪能的理论估算值也为109kW量级。
利用中国沿海海洋观测台站资料估算得到,中国沿海理论波浪年平均功率约为 1.3X107kW。
但由于不少海洋台站的观测地点处于内湾或风浪较小位置,故实际的沿海波浪功率要大于此值。
其中浙江、福建、广东和台湾沿海为波能丰富的地区。
将波浪能收集起来并转换成电能或其他形式能量的波能装置有设置在岸上的和漂浮在海里的两种。
按能量传递形式分类有直接机械传动、低压水力传动、高压液压传动、气动传动4种。
其中气动传动方式采用空气涡轮波力发电机,把波浪运动压缩空气产生的往复气流能量转换成电能,旋转件不与海水接触,能作高速旋转,因而发展较快。
波力发电装置五花八门,不拘一格,有点头鸭式、波面筏式、波力发电船式、环礁式、整流器式、海蚌式、软袋式、振荡水柱式、多共振荡水柱式、波流式、摆式、结合防波堤的振荡水柱式、收缩水道式等十余种。
3.波浪能利用最早的波浪能利用机械发明专利是1799年法国人吉拉德父子获得的。
1854-1973年的119年间,英国登记了波浪能发明专利340项,美国为61项。
在法国,则可查到有关波浪能利用技术的600种说明书。
早期海洋波浪能发电付诸实用的是气动式波力装置。
道理很简单,就是利用波浪上下起伏的力量,通过压缩空气,推动汲筒中的活塞往复运动而做功。
1910年,法国人布索.白拉塞克在其海滨住宅附近建了一座气动式波浪发电站,供应其住宅l000瓦的电力。
这个电站装置的原理是:与海水相通的密闭竖管中的空气因波浪起伏而被压缩或抽空稀薄,驱动活塞做往复运动,再转换成发电机的旋转运动而发出电力。
60年代,日本研制成功用于航标灯浮体上的气动式波力发电装置。
此种装置已经投入批量生产,产品额定功率从60瓦到500瓦不等。
产品除日本自用外,还出口,成为仅有的少数商品化波能装备之一。
该产品发电的原理就像一个倒置的打气筒,靠波浪上下往复运动的力量吸、压空气,推动涡轮机发电。
有关专家估计,用于海上航标和孤岛供电的波浪发电设备有数十亿美元的市场需求。
这一估计大大促进了一些国家波力发电的研究。
70年代以来,英国、日本、挪威等国为波力发电研究投入大量人力物力,成绩也最显著。
英国曾计划在苏格兰外海波浪场,大规模布设“点头鸭”式波浪发电装置,供应当时全英所需电力。
这个雄心勃勃的计划,后因装置结构过于庞大复杂成本过高而暂时搁置。
80年代,日本“海明”波浪发电试验船取得年发电19万度的良好成绩,实现了海上浮体波浪电站向陆地小规模送电。
日本已将“海明”波浪发电船列为“离岛电源”的首选方案,继续研究改进。
中国波力发电研究成绩也很显著。
70年代以来,上海、青岛、广州和北京的五六家研究单位开展了此项研究。
用于航标灯的波力发电装置也已投入批量生产。
向海岛供电的岸式波力电站也在试验之中。
4.波浪能分布南半球和北半球40°~60°纬度间的风力最强。
信风区(赤道两侧30°之内)的低速风也会产生很有吸引力的波候,因为这里的低速风比较有规律。
在盛风区和长风区的沿海,波浪能的密度一般都很高。
例如,英国沿海、美国西部沿海和新西兰南部沿海等都是风区,有着特别好的波候。
而我国的浙江、福建、广东和台湾沿海为波能丰富的地区。
虽然大洋中的波浪能是难以提取的,因此可供利用的波浪能资源仅局限于靠近海岸线的地方。
但即使是这样,在条件比较好的沿海区的波浪能资源贮量大概也超过2TW。
据估计全世界可开发利用的波浪能达2.5TW。
我国沿海有效波高约为2~3m、周期为9s的波列,波浪功率可达17~39kw/m,渤海湾更高达42kw/m。
5.波浪能发电过程波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为机械能(液压能),然后再转换成电能。
这一技术兴起于上世纪80年代初,西方海洋大国利用新技术优势纷纷展开实验。
波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。
它是一种取之不竭的可再生清洁能源。
尤其是在能源消耗较大的冬季,可以利用的波浪能能量也最大。
小功率的波浪能发电,已在导航浮标、灯塔等获得推广应用。
我国有广阔的海洋资源,波浪能的理论存储量为7000万千瓦左右,沿海波浪能能流密度大约为每米2千瓦~7千瓦。
在能流密度高的地方,每1米海岸线外波浪的能流就足以为20个家庭提供照明。
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(即风区)有关。
水团相对于海平面发生位移时,使波浪具有势能,而水质点的运动,则使波浪具有动能。
贮存的能量通过摩擦和湍动而消散,其消散速度的大小取决于波浪特征和水深。
深水海区大浪的能量消散速度很慢,从而导致了波浪系统的复杂性,使它常常伴有局地风和几天前在远处产生的风暴的影响。
波浪可以用波高、波长(相邻的两个波峰间的距离)和波周期(相邻的两个波峰间的时间)等特征来描述。
波浪能的大小可以用海水起伏势能的变化来进行估算,即P=0.5TH2(P为单位波前宽度上的波浪功率,单位kw/m;T为波浪周期,单位s;H为波高,单位m,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。
)。
因此波浪能的能级一般以kw/m表示,代表能量通过一条平行于波前的1m长的线的速率。
波浪发电是波浪能利用的主要方式,此外,波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。
波浪能利用的关键是波浪能转换装置。
通常波浪能要经过三级转换:第一级为受波体,它将大海的波浪能吸收进来;第二级为中间转换装置,它优。
化第一级转换,产生出足够稳定的能量;第三级为发电装置,与其它发电装置类似6.波浪能的类型波浪能发电方式数以千计,按能量中间转换环节主要分为机械式、气动式和液压式三大类。
6.1机械式通过某种传动机构实现波浪能从往复运动到单向旋转运动的传递来驱动发电机发电的方式。
采用齿条、齿轮和棘轮机构的机械式装置。
随着波浪的起伏,齿条跟浮子一起升降,驱动与之啮合的左右两只齿轮作往复旋转。
齿轮各自以棘轮机构与轴相连。
齿条上升,左齿轮驱动其轴逆时针旋转,右齿轮则顺时针空转。
通过后面一级齿轮的传动,驱动发电机顺时针旋转发电。
机械式装置多是早期的设计,往往结构笨重,可靠性差,未获实用。
6.2气动式通过气室、气袋等泵气装置将波浪能转换成空气能,再由气轮机驱动发电机发电的方式。
由于波浪运动的表面性和较长的中心管的阻隔,管内水面可看作静止不动的水面。
内水面和气轮机之间是气室。
当浮体带中心管随波浪上升时,气室容积增大,经阀门吸入空气。
当浮体带中心管随波浪下降时,气室容积减小,受压空气将阀门关闭经气轮机排出,驱动冲动式气轮发电机组发电。
这是单作用的装置,只在排气过程有气流功率输出。
图3是振荡水柱气动式装置工作原理图。
它有两组吸气阀和两组排气阀,固定气室的内水位在波浪激励下升降,形成排气、吸气过程。
四组吸、排气阀相应开启和关闭,使交变气流整流成单向气流通过冲动式气轮机,驱动发电机发电。
这是双作用的装置,在吸、排气过程都有功率输出。
气动式装置使缓慢的波浪运动转换为气轮机的高速旋转运动,机组缩小,且主要部件不和海水接触,提高了可靠性。
气动式装置在日本益田善雄发明的导航灯浮标用波浪能发电装置上获得成功的应用。