新能源之海洋能发电(精)
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新能源在海洋能利用中的潜力与挑战近年来,随着全球能源需求的不断增长和环境污染问题的日益严重,人们开始寻找替代传统化石燃料的能源形式。
新能源作为一种环保、可持续发展的能源形式,受到了广泛的关注与研究。
而在这些新能源之中,海洋能利用被认为是具有巨大潜力的领域。
本文将就新能源在海洋能利用中的潜力与挑战展开探讨。
一、海洋能利用的潜力1.潮汐能:潮汐能是指利用潮汐引起的海水涨落运动产生的动能。
由于地球受到引力的作用,海水会产生涨落,利用这种涨落可以转化为电能。
潮汐能具有周期性、可预测性等特点,可以作为一种稳定可靠的能源供应。
2.海洋浪能:海洋浪能是指利用海洋波浪的能量转化为电能或其他形式的能源。
海洋浪能具有丰富的资源、能量密度高等特点,而且具有较好的发电效率。
因此,海洋浪能被认为是较为可行的新能源形式之一。
3.海洋温差能:海洋温差能是指利用海洋中不同温度层之间的温差产生的能量。
海水是一种良好的热媒介,而海洋中温度差异较大,可以利用这种差异进行能量转化。
海洋温差能具有资源丰富、潜力巨大等特点。
二、海洋能利用面临的挑战1.技术挑战:海洋能利用的技术还处于发展初期,各种设备的研发仍存在一定的困难。
例如,潮汐能发电需要复杂的水利工程和设备,海洋浪能发电存在抗凝冻、耐腐蚀等技术难题,海洋温差能发电的设备需要抵御海水的腐蚀等。
因此,技术挑战是制约海洋能利用发展的重要因素。
2.环境影响:海洋能利用对生态环境存在一定的影响。
例如,潮汐能发电可能会改变海洋生态系统的结构和功能,影响海洋生物的栖息地;海洋浪能发电会对海洋水流和波浪的传播产生影响;海洋温差能发电可能影响海洋生物的饵料链等。
因此,在开发利用海洋能源的同时,需要充分考虑环境保护的问题。
3.经济可行性:目前海洋能利用技术仍处于初级阶段,成本较高,经济可行性有待进一步提高。
海洋能利用需要先进设备、复杂工程,并且与传统能源相比,新能源在市场上的竞争力还不够强。
因此,如何提高海洋能利用的经济效益,是一个需要解决的问题。
新能源在海洋工程中的应用与前景在当今世界,能源问题始终是人类发展面临的重大挑战之一。
随着传统能源的日益枯竭以及环境压力的不断增大,新能源的开发和利用成为了全球关注的焦点。
而海洋,作为占据地球表面约 70%的广阔领域,拥有着丰富的新能源资源,为解决能源问题提供了巨大的潜力。
本文将探讨新能源在海洋工程中的应用现状以及未来的发展前景。
一、新能源在海洋工程中的应用类型(一)海上风能海上风能是目前在海洋工程中应用较为成熟的新能源之一。
相较于陆地风能,海上风能具有风速高、风力稳定、不占用土地资源等优势。
海上风力发电机组的规模也越来越大,发电效率不断提高。
在一些沿海国家和地区,大规模的海上风电场已经建成并投入运营,为当地提供了大量的清洁电力。
(二)海洋能海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能等多种形式。
潮汐能发电是利用潮汐的涨落产生的势能来驱动水轮机发电。
一些地区已经建立了潮汐能发电站,虽然目前规模相对较小,但具有广阔的发展前景。
波浪能发电则是通过装置吸收海浪的能量并转化为电能,技术上仍在不断探索和完善。
海流能发电是利用海洋中的海流运动来推动涡轮机发电,目前还处于实验阶段。
(三)海洋生物质能海洋生物质能主要来源于海洋中的藻类和其他植物。
通过对这些生物质的转化和利用,可以生产生物柴油、生物乙醇等清洁能源。
此外,利用海洋微生物进行生物制氢也是一个研究方向。
二、新能源在海洋工程中的应用案例(一)丹麦的海上风电丹麦是世界上最早发展海上风电的国家之一。
其拥有多个大型海上风电场,如 Horns Rev 风电场。
通过先进的技术和管理,丹麦的海上风电不仅满足了国内的部分电力需求,还为其他国家提供了宝贵的经验。
(二)英国的潮汐能项目英国在潮汐能开发方面取得了一定的成果。
例如,在塞文河口建设的潮汐能发电站,通过巧妙的设计和工程实施,有效地利用了潮汐的能量。
(三)中国的海洋能研究与应用中国在海洋能的研究和应用方面也在积极推进。
在一些沿海地区开展了潮汐能、波浪能的试点项目,并取得了一定的技术突破。
海上新能源海上新能源是指利用海洋资源(如海水、潮汐、风能、太阳能等)进行能源开发和利用的一种形式,它是目前世界上开发利用最为广泛的新能源之一。
海上新能源具有资源丰富、绿色环保、稳定可靠等特点,被广泛认为是未来能源发展的重要方向。
海上风电是海上新能源中的一种重要形式。
由于海洋上的风速较陆地上的风速大,海上风电可以获得更充沛的风能资源,因此海上风电的发电效率更高,可以提供更稳定的电力供应。
另外,海上风电利用海洋风力发电机进行发电,不仅没有污染,而且不会占用大量的土地资源,可以有效减少陆地上的环境压力。
例如,世界上第一个商业化的海上风电场位于丹麦,它利用海洋风力发电机发电,每年可以为丹麦提供数十亿千瓦时的电能,相当于数十万家庭的用电量,有效减少了二氧化碳排放,改善了环境质量。
除了海上风电,海水能也是一种重要的海上新能源形式。
海水能是指利用海水中的潮汐和海浪等运动能量进行发电的一种技术。
海水潮汐具有周期性强、稳定可靠的特点,可以预测和计划发电。
目前,世界上一些海域已经建立了海水能发电站,利用潮汐产生的运动能量转化为电能。
海水能发电不仅可以提供可再生能源,而且没有排放污染物,对环境友好。
例如,法国的拉韦利克潮汐电站是世界上最大的海水潮汐发电站,它每年可以为法国提供大量的清洁能源,有效减少碳排放。
此外,海上太阳能也是一种有潜力的海上新能源。
由于海洋上没有遮挡物,光照条件更好,海上太阳能发电的效率较高。
海上太阳能发电可以利用光电池板将太阳能转化为电能,供应给附近的岛屿、沿海地区或海上设施。
海上太阳能发电无需占用大面积陆地资源,而且可以获得更充足的太阳能资源,具有很大的发展潜力。
例如,日本的群马沼津太阳能发电站是世界上最大的海上太阳能发电站,它可以为周边地区提供大量的清洁能源,减少对传统能源的依赖。
综上所述,海上新能源具有资源丰富、绿色环保、稳定可靠等优势,是未来能源发展的重要方向。
海上风电、海水能和海上太阳能等形式的海上新能源已经被广泛开发和利用,在减少碳排放、改善环境质量等方面发挥了重要作用。
海洋波浪能发电技术作者:暂无来源:《科学中国人》 2017年第4期海洋是巨大的能源宝库。
理论上,海洋完全可以满足地球上所有的能源需求,并且不会对大气造成任何污染,因此海洋能也被誉为“蓝色能源”。
蓝色能源与传统绿色能源相比,拥有地理分布上的优势,海洋覆盖了地球70%的表面,全球约44%的人口都居住在距海岸线150km的范围内,人类向大海索取资源已成为必然的趋势。
海洋可再生能源包括离岸风能和其它海洋能源,比如波浪能、潮汐能、海洋热能转换等。
海洋能源的利用有助于国家发展低碳经济,减少对矿物燃料的依赖,提高能源安全,实现与其他可再生能源比如风能和太阳能的平衡,确保稳定的可再生能源供应。
海洋波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能,分成风浪、涌浪和近岸浪三种,具有能量密度高,分布面广等优点,据估计地球上海浪中蕴藏着的能量相当于90万亿k W·h时的电能。
现今波浪能的利用形式是将大面积的波浪能加以吸收,并集中转换成机械能,再带动电磁发电机运转发电。
作为目前世界上发展势头最快的海洋能源利用形式,美国、日本、英国、西班牙、瑞典、丹麦等海洋大国均十分重视波浪能研究,相继在海上建立了波浪发电装置,然而普遍存在发电功率小、发电不稳定、转换效率不高等缺陷,特别是在小浪时,捕获波浪能效率不高。
利用海洋能发电这一重要研究领域一直进展缓慢,海洋波力发电开发之艰辛,困难重重,究其原因主要是已研制的波能量收集器是基于法拉第电磁感应定律的传统电磁发电机,其输出电压、电流都与机械能频率成正比,进而输出功率与机械能频率的平方成正比,故需稳定且较高的工作频率(>10H z)才能获得高效的输出,但无论是海洋中的波浪、潮汐和洋流等,其运动频率均较低(0.1~2H z),且海浪变幻无常,运动无规律,而这些磁铁和线圈只能采集水流的能量,方向性比较单一,而且这些装置必须安装在海边上,不但影响景观而且收集效率非常低,并且无法收集深水区的能量,极大地制约了它的实际应用价值。
新能源在海洋领域的应用随着全球环境问题的日益突出,探索和利用新能源资源已成为各国共同的追求。
在海洋领域,新能源的应用不仅可以为能源紧缺地区提供可再生能源供应,还能为经济可持续发展作出贡献。
本文将探讨新能源在海洋领域的应用,并分析其现状和发展前景。
一、海洋风能的应用海洋风能是指利用海上风电场中的风能发电的一种新能源。
海上风电场相较于陆地风电场具有更稳定的风能、更广阔的发展空间和更少的环境影响。
目前,世界各国正在积极建设海上风电场,如英国的“戴·因特风电场”和中国的“茅台风电场”。
这些项目不仅能够缓解能源供应压力,还能够减少温室气体排放,促进可持续发展。
二、海洋潮汐能的应用海洋潮汐能是指利用潮汐能发电的一种新能源。
在潮汐涨落的过程中,每天都能够获得稳定的潮汐能。
利用潮汐能发电既能够提供能源,又能够调节潮汐涌浪,保护沿海生态环境。
目前,加拿大的“贝尔科姆潮汐能发电站”和法国的“拉韦尔潮汐能发电站”等项目已经投入使用,并取得了良好的经济效益和环境效益。
三、海洋热能的应用海洋热能是指利用海洋热能差异发电的一种新能源。
由于海水表面温度与深海温度之间存在差异,可以通过热能转换技术将这种差异转化为发电能源。
海洋热能的应用可以为岛屿和沿海地区提供可靠的热能供应,并能够减少对化石能源的依赖。
尽管海洋热能在技术和成本方面还存在一些挑战,但其发展前景广阔,值得进一步研究和开发。
四、海洋生物能的应用海洋生物能是指利用海洋生物的生长和代谢过程中释放的能源进行利用的一种新能源。
例如,利用海藻生长过程中释放的藻类油进行生物柴油的生产,或者利用海洋微生物的代谢过程产生的甲烷进行发电等。
海洋生物能是一种绿色能源,对环境影响较小,并且具有丰富的资源潜力。
目前,已经有一些国家开始研究和开发海洋生物能,但还需要进一步完善技术和政策支持。
总结起来,新能源在海洋领域的应用有着巨大的潜力和发展空间。
海洋风能、海洋潮汐能、海洋热能和海洋生物能等新能源的应用不仅可以解决能源需求问题,还能够促进经济发展和环境保护。
新能源在海洋开发中的应用随着全球能源需求不断增长和传统能源的持续消耗,寻找和利用新能源已成为全球关注的焦点。
海洋被认为是一片富饶的新能源宝地,其巨大的潜力吸引着人们的目光。
本文将探讨新能源在海洋开发中的应用,并展望其未来的发展前景。
一、海洋风能的应用海洋拥有巨大的风能资源,尤其是在海洋中的岛屿、海岸线以及海上浮动平台等地区,风能的捕捉和利用潜力极大。
目前,海上风电成为了发展前景最好、技术最成熟的新能源方式之一。
通过在海洋中安装风力发电机组,可以有效地利用风能生成电力,并集中输送到陆地上。
海上风电不仅能够满足沿海地区的能源需求,还能够对大陆能源系统进行补充,从而降低对化石燃料的依赖,减少温室气体的排放。
二、海洋潮汐能的应用潮汐能是指利用潮水的涨落来发电的一种新能源形式。
海洋潮汐能资源丰富,具有可再生性和稳定性的特点。
通过建设潮汐发电站,可以有效地利用潮汐能为沿海地区提供可持续的电力供应。
潮汐能的利用还可以实现清洁能源替代传统能源的目标,减少对环境的影响。
三、海洋温差能的应用海洋温差能是指利用海洋表层和深层之间温度差异所产生的能量。
海洋拥有巨大的储能能力,通过安装温差发电机组,可以将温差能转化为电力。
海洋温差能的应用相对较新,但由于其能源稳定、可再生等优势,被认为是未来海洋能源的重要发展方向之一。
四、海洋生物能的应用海洋生物能是指利用海洋中的生物质资源来发电或生产生物燃料的能源形式。
海洋拥有丰富的海藻、海草等生物资源,通过利用这些生物制成生物质燃料,可以替代传统的化石燃料,减少对环境的污染。
此外,海洋还可以培育藻类来生产生物油和生物柴油,实现对能源的可持续利用。
总结起来,新能源在海洋开发中的应用具有巨大的潜力。
海洋风能、潮汐能、温差能以及海洋生物能的发展和应用,不仅可以满足能源需求,还可以减少对传统能源的依赖,降低温室气体的排放,保护环境。
未来,随着技术的进步和经济的发展,相信新能源在海洋开发中的应用将会得到更广泛的推广和应用。
新能源在海洋能源开发中的应用随着人类对能源的需求不断增加,传统能源逐渐面临枯竭和环境污染等问题,人们开始寻找替代能源来满足需求。
新能源作为一种可再生、清洁的能源形式,被广泛探索和应用。
海洋作为地球上覆盖面积最大的资源库之一,其潜力巨大。
本文将探讨新能源在海洋能源开发中的应用。
一、海风能发电风能是一种重要的新能源形式,而海洋也是一个理想的风能资源区。
海洋风电是将风能转化为电能的一种方式。
利用海上的风力资源,建设海上风电场可以实现大规模的电力供应。
海洋风电有以下优势:一是海上风电场可以避免在陆地上占用大量用地;二是海上风力资源更加稳定,风速较大,发电效率更高;三是海洋风电可以减少对传统能源的依赖,并减少二氧化碳等温室气体的排放。
二、海浪能发电海洋中的波浪能也是一种重要的新能源形式。
海浪能发电是利用海洋中的波浪运动将机械能转化为电能的过程。
目前,海浪能发电主要有两种方式:一是浪能发电装置通过波浪的上下运动驱动液压发电机发电;二是通过浪涌力、温差力等作用,利用海洋的潮汐能、温差能等将其转化为电能。
海浪能发电具有潜力巨大的优势,可以提供大量的清洁能源,对于解决能源问题和环境保护具有重要意义。
三、海洋潮汐能潮汐是海洋中因地球引力而引起的周期性涨落。
利用潮汐能进行发电是一种新兴的海洋能源开发方式。
潮汐能发电通过在海底或沿海岸线安装水轮发电机,利用潮汐的涨落差异推动水轮发电,将潮汐能转化为电能。
相较于太阳能和风能,潮汐能具有可预测性和稳定性,不受天气等因素影响,因而在能源供应方面有独特优势。
潮汐能发电虽然还处于发展阶段,但其潜力巨大,未来有望成为一种可靠的清洁能源来源。
四、海底地热能地热能指的是地球内部的热能。
海底地热能开发利用了海洋底部的地热能资源。
通过开采海底热水,利用其热能为发电或供热等目的。
海底地热能是一种高效、清洁、可再生的能源,具有广阔的开发前景。
此外,海底地热能还可以用于海水淡化、温室农业等领域,为人类提供更多的发展机遇。
新能源在海洋工程领域的应用状况在当今全球能源转型的大背景下,新能源的发展和应用成为了关键的战略方向。
海洋工程领域作为能源开发的重要前沿,也迎来了新能源技术的深度融合与广泛应用。
新能源在海洋工程中的应用,首先体现在海上风能发电方面。
海上风力资源丰富且稳定,相较于陆地风电,具有更高的风能利用率和发电效率。
大型的海上风力发电机组不断涌现,其叶片长度和塔筒高度不断增加,以捕获更多的风能。
然而,海上风电的建设和运维面临着诸多挑战。
海洋环境复杂恶劣,风浪、海流等因素给风机的安装和维护带来了巨大困难。
此外,海底电缆的铺设和维护也是一个关键问题,需要确保电力能够稳定传输回陆地。
太阳能在海洋工程中的应用也逐渐崭露头角。
尽管海洋表面的光照条件会受到天气和季节的影响,但在一些特定的海洋设施上,如海洋监测站、浮标等,太阳能板的应用能够为设备提供部分电力支持。
此外,一些新型的太阳能技术,如太阳能薄膜,具有更轻、更灵活的特点,也有望在海洋工程中得到更广泛的应用。
海洋能也是新能源在海洋工程领域的一个重要方向。
海洋能主要包括潮汐能、波浪能和海流能等。
潮汐能发电利用潮汐的涨落产生的势能来驱动涡轮机发电。
虽然潮汐能的开发技术相对成熟,但由于其地理条件的限制,大规模的应用还存在一定的困难。
波浪能发电则是通过捕捉海浪的运动能量来转化为电能,但其能量转化效率和设备的可靠性仍需要进一步提高。
海流能发电则是利用海洋中的稳定海流来驱动涡轮机,不过海流能的分布较为分散,开发难度较大。
除了上述几种常见的新能源形式,氢能在海洋工程领域也展现出了潜在的应用前景。
通过电解海水制取氢气,可以为海洋船舶提供清洁的能源。
然而,目前氢能的制取、储存和运输成本较高,限制了其在海洋工程中的大规模应用。
在新能源的应用过程中,储能技术也至关重要。
由于海洋新能源的输出具有不稳定性和间歇性,高效的储能系统能够平衡电力供需,提高能源利用效率。
电池储能技术不断发展,如锂离子电池、钠硫电池等,但其在海洋环境中的使用寿命和安全性仍需进一步研究和验证。
海洋能发电一、海洋能的简介在福岛核电厂事故之后,各国纷纷检讨核电政策。
日前德国宣布将于2022年关闭所有核电厂,以其它电力来源替代,未来再生能源发电势必扮演更重要的角色。
在各种再生能源技术当中,海洋能是发展较为迟缓的技术之一,目前各国对于海洋能的利用,仍处于相当初始的阶段。
不过地球有百分之七十一的面积是海洋,海洋能蕴藏量亦相当丰沛,在技术发展日益成熟的情况下,未来海洋能发电可望逐步成为人类重要的能源来源。
本篇将介绍海洋能的技术种类、目前的发展现况、以及未来的展望。
二、海洋能发电的现状与趋势2.1现状海洋能的利用以发电为主,技术种类繁多,现阶段发展较多的四种技术,分别为:(1)利用海洋中的洋流推动水轮机发电之海流发电(Marine Current Power;(2利用每天潮流涨落的位能差产生电力之潮汐发电(Tidal Power ;(3利用波浪运动的位能差、往复力或浮力产生动力之波浪发电(Wave Power;(4利用深层海水与表层海水之温差汽化工作流体带动涡轮机发电之海洋温差发电(Ocean Thermal Energy Conversion;OTEC 。
以下分别介绍各种发电技术。
(1 海流发电海流发电系利用海洋中海流的流动动力推动水轮机发电,一般乃于海流流经处设置截流涵洞之沉箱,并于其内设置水轮发电机,并可视发电需要增加多个机组,来进行发电;惟于机组间需预留适当之间隔,以避免紊流互相干扰。
目前国外已经有小规模试运转的案例,然而要达到大规模商用化仍需要一段日。
(2 潮汐发电潮汐发电便是利用海潮满潮、退潮所形成的水位落差,来从事发电,在海湾围建堤防和水路,在涨潮时引水入储水池,退潮时将储水放出,每日可发电四次,但当潮汐满潮与退潮高度相差较小,则发电效益较低。
理想具经济效益的潮差至少需要5公尺。
潮汐发电为商用化进展较快的技术,目前已有商用化运转的发电站。
(3 波浪发电波浪发电是将海浪动能转换成电能,其运转型式完全依据波浪之上下振动特性而设计,利用稳定运动机制撷取波浪动能,然后再加以利用来发电。
现阶段较常见的设计为在海边建造中空的结构,利用波浪起伏的落差,推动结构体内的空气,形成强大的气流来推动涡轮发电,目前欧盟正积极发展可商转的系统,能源转换效率可达10%以上,但目前波浪发电设备尚十分分歧,采用的技术也有一些差异。
(4 温差发电海洋温差发电之原理与火力、核能发电原理相类似,首先利用表层海水蒸发低蒸发温度之流体,如氨、丙烷或氟利昂,使其汽化推动涡轮发电机发电,然后利用深层冷海水冷却工作流体成液态,再予反复使用。
当表层与底层海水温差超过20℃以上,即可产生电力。
因受限于大口径冷水管技术,此发电方法难以大型化,转换效率仍有待于提升,目前转换效率约3~5%。
2.2趋势从目前技术发展来看, 潮汐能发电技术最为成熟, 已经达到了商业开发阶段, 已建成的法国朗斯电站、加拿大安纳波利斯电站、中国的江厦电站均已运行多年; 波浪能和潮流能还处在技术攻关阶段, 英国、丹麦、挪威、意大利、澳大利亚、美国、中国建造了多种波浪能和潮流能装置, 试图改进技术, 逐渐将技术推向实用; 温差能还处于研究初期, 只有美国建造了一座温差能电站, 进行技术探索。
从能流密度来看, 波浪能、海流能的能流密度最大, 因此这2 种能量转换装置的几何尺度较小, 其最大尺度通常在10 m 左右, 可达到百千瓦级装机容量; 温差能利用需要连通表层海水与深部海水, 因此其最大尺度通常在几百米量级, 可达到百千瓦级净输出功率; 潮汐能能流密度较小, 需要建立大坝控制流量, 以增大坝两侧的位差, 从而在局部增大能流密度, 计入大坝尺度, 潮汐能的最大尺度在千米量级, 装机容量可达到兆瓦级。
尺度小带来许多便利之处: 一是应用灵活, 建造方便, 一旦需要可以在短时间内完成, 因此具有军用前景; 二是规模可大可小, 大规模可以通过适当装机容量的若干装置并联而成; 三是对环境的影响较小。
因此, 人们普遍认为波浪能和潮流能对环境的影响不大, 而潮汐能对环境的影响较大。
基于以上理由, 目前国外发展最快的是波浪能和海流能。
而波浪能由于比海流能的分布更广, 因而更加受到人们的关注。
从能量形式来看, 温差能属于热能, 潮汐能、海流能、波浪能都是机械能。
对于发电来说, 机械能的品位高于热能, 因此在转换效率和发电设备成本等方面具有一定优势。
温差能在发电的同时还可以产出淡水, 这一点也值得注意。
三、技术方案3.1 波浪能发电系统(1) OWC技术OWC 波能装置利用空气作为转换的介质。
图1 所示为OWC 波能转换系统的示意图。
该系统的一级能量转换机构为气室, 其下部开口在水下, 与海水连通, 上部也开口( 喷嘴 , 与大气连通; 在波浪力的作用下, 气室下部的水柱在气室内作上下振荡, 压缩气室的空气往复通过喷嘴, 将波浪能转换成空气的压能和动能。
该系统的二级能量转换机构为空气透平, 安装在气室的喷嘴上, 空气的压能和动能可驱动空气透平转动, 再通过转轴驱动发电机发电。
OWC 波能装置的优点是转动机构不与海水接触, 防腐性能好, 安全可靠, 维护方便; 其缺点是二级能量转换效率较低。
(2)筏式技术它由铰接的筏体和液压系统组成。
筏式装置顺浪向布置, 筏体随波运动, 将波浪能转换为筏体运动的机械能( 一级转换 ; 然后驱动液压泵, 将机械能转换为液压能,驱动液压电动机转动, 转换为旋转机械能( 二级转换 ; 通过轴驱动电机发电, 将旋转机械能转换为电能( 三级转换。
筏式技术的优点是筏体之间仅有角位移, 即使在大浪下, 该位移也不会过大, 故抗浪性能较好; 缺点是装置顺浪向布置, 单位功率下材料的用量比垂直浪向布置的装置大, 可能提高装置成本。
McCabe 波浪泵由3 个宽4 m 的钢浮体铰接而成, 其中间浮体较小, 但其下有一块板, 可以增加附加质量, 使中间浮体运动幅度相对较小, 以增大前后两端浮体相对中间浮体的角位移。
该装置可以为海水淡化装置提供能量, 也可用来发电。
海蛇装置为改良的筏式装置。
该装置不仅允许浮体纵摇, 也允许艏摇, 因而减小了斜浪对浮体及铰接结构的载荷。
装置的能量采集系统为端部相铰接、直径3. 5 m 的浮筒, 利用相邻浮筒的角位移驱动活塞, 将波浪能转换成液压能。
装置由3 个模块组成, 每个模块的装机容量为250 kW, 总装机容量为750 kW, 总长为150 m, 放置在水深为50 m~ 60 m 的海面上。
(3)收缩波道技术收缩波道装置由收缩波道、高位水库、水轮机、发电机组成, 如图7 所示。
该装置喇叭形的收缩波道为一级能量转换装置。
波道与海连通的一面开口宽, 然后逐渐收缩通至高位水库。
波浪在逐渐变窄的波道中, 波高不断被放大, 直至波峰溢过收缩波道边墙, 进入高位水库, 将波浪能转换成势能( 一级转换。
高位水库与外海间的水头落差可达3 m~ 8 m, 利用水轮发电机组可以发电( 二级、三级转换。
其优点是一级转换没有活动部件, 可靠性好, 维护费用低, 在大浪时系统出力稳定; 不足之处是小浪下的系统转换效率低。
(4)点吸收( 浮子技术点吸收式装置的尺度与波浪尺度相比很小, 利用波浪的升沉运动吸收波浪能。
点吸收式装置由相对运动的浮体、锚链、液压或发电装置组成。
这些浮体中有动浮体和相对稳定的静浮体, 依靠动浮子与静浮体之间的相对运动吸收波浪能(5)鸭式技术鸭式装置是一种经过缜密推理设计出的一种具有特殊外形的波能装置, 其效率高, 但该装置抗浪能力还需要提高。
该装置具有一垂直于来波方向安装的转动轴。
装置的横截面轮廓呈鸭蛋形, 其前端( 迎浪面较小, 形状可根据需要随意设计; 其后部( 背浪面较大, 水下部分为圆弧形, 圆心在转动轴心处。
装置在波浪作用下绕转动轴往复转动时, 装置的后部因为是圆弧形, 不产生向后行进的波; 又由于鸭式装置吃水较深, 海水靠近表面的波难以从装置下方越过, 跑到装置的后面, 故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, 如果设计得当, 鸭式装置在短波时的一级转换效率接近于100%。
3.2 潮夕能和海流能技术(1)垂直轴式潮流能发电系统在垂直轴式潮流能发电装置方向, 国外的研究起步较早。
加拿大Blue Energy 公司是国外较早开展垂直轴潮流能发电装置研究的单位。
其中著名的Davis 四叶片垂直轴涡轮机就是以该公司的工程师来命名的。
到目前为止, 该公司一共研制了6 台试验样机并进行了相关的测试试验, 最大功率等级达到100 kW。
通过长期的试验研究发现, 在样机中使用扩张管道装置可以将系统的工作效率提高至45%左右。
意大利Ponte di Ar chimede Inter nat ional SpA公司和Naples 大学航空工程系合作研发了一台130 kW 垂直轴水轮机模型样机, 命名为Kobold 涡轮, 并于2000 年在Messina 海峡进行了海上试验。
它采用了传动比为160 的齿轮箱增速装置, 并可以利用离心力进行叶片的节距调节, 具有相对较大的启动力矩。
Kobo ld 涡轮在1. 8 m/ s 的水流流速下发出功率为20 kW 左右, 系统的整体工作效率较低, 约为23%。
(2)水平轴式潮流能发电系统与垂直轴式结构相比, 水平轴式潮流能发电装置具有效率高、自启动性能好的特点, 若在系统中增加变桨或对流机构则可使机组适应双向的潮流环境, 这种形式的发电装置兴起于最近10 年, 但却取得了很大的进展。
英国Mar ine Current Turbine 公司是目前世界上在潮流发电领域取得最大成就的单位之一。
该公司设计了世界上第1 台大型水平轴式潮流能发电样机--- 300 kW 的/ Seaf low 0, 并于2003 年在Devon 郡北部成功进行了海上试验运转。
该公司第2 阶段商业规模的1. 2 MW 双叶轮结构的/ Seagen 0 样机也于2008 年在北爱尔兰Strangford 湾成功进行了试运行, 如图14 所示, 最大发电功率达到了1. 2 MW 。
目前, 该样机仍处于试运转阶段。
3.3 温差能利用(1)开式循环开式循环采用表层温海水作为工质, 其工作框图如图17 所示。
当温海水进入真空室后, 低压使之发生闪蒸, 产生约2. 4 kPa 绝对压力的蒸汽。
该蒸汽膨胀, 驱动低压汽轮机转动, 产生动力。
该动力驱动发电机产生电力。
做功后的蒸汽经冷海水降温而冷凝, 减小了汽轮机背后的压力( 这是保证汽轮机工作的条件 , 同时生成淡水。
开式循环过程中要消耗大量的能量: 在温海水进入真空室前, 需要开动真空泵将温海水中的气体除去, 造成真空室真空; 在淡水生成之后, 需要用泵将淡水排出系统( 注意开式循环系统内的绝对压力小于2. 4 kPa, 而系统外的绝对压力不小于98 kPa, 因此排出1 m3 淡水需要的能量大于95. 6 kJ ; 冷却的冷海水需要从深海抽取。