波浪能

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波浪能(Wave Energy)

目录

什么是波浪能[1]

  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。波浪能是海洋能中最不稳定的一种能源,但其品味最高、分布最广且能流密度大。据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,相当于目前世界发电能量的2倍。我国拥有广阔的海洋资源,波浪能的理论存储量约为7000万千瓦,沿海波浪能能流密度大约为2~7kw/m。浙江、福建、广东和台湾沿海均为波能丰富的地区。

波浪能的来源[2]

  波浪主要是指风致波,可以说波能的源泉就是太阳能。起风时,平静的水面在摩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、流速等诸多因素有关。

  由于波浪运动不规则,只能采用统计学来处理数据,可将波能E用下式表达(波浪横向长度为1m时的波能平均值):

  E=0.5\times(H1/3)^2\times(T1/3),(kW/m)

  式中H1/3和T1/3分别为波高H和波周期T的算术平均值,单位分别为m和s。

波浪能的优点[2]

  (1)波浪能是海洋中分布最广的可再生能源,由于波浪运动周而复始,永不休止;

  (2)波浪能的能流密度最大,在太平洋、大西洋东海岸纬度40°~60°区域,波浪能可达到(30~70)kW/m,某些地方达到100kW/m;

  (3)属于一种洁净无污染能源;

  (4)有规律可循,按年、季、分、秒都有周期性变化;

  (5)波浪能以机械能形式出现,是海洋能中品位最高的能量。

波浪能的采集、传递和储存[3]

  波浪能的采集、传递和储存一般分成一级转换装置和二级转换装置。一级转换将渡浪的运动转换成能量收集设备的机械能;二级转换装置将收集机械能转换为电能

  1.一级转换装置

  波浪能的一级转换将被浪的运动转换成能量收集设备的机械运动或者压力变化。把波浪的运动转换成机械的运动是指在转换过程中直接将渡浪的上下或者横向运动转换成中间装嚣的机械运动(这种机械运动通常是直线运动或者旋转运动),然后由中间装置的机械运动带动发电机发电,见图1。此发电模式结构比较简单,易实施,但是稳定性较差,且比较笨重,所以其转换效率不是很高。比较典型的机械运动采集装置有索尔特点头鸭(图1a)、波面筏渡能转换装置(图1b)、浮子式波能转换器(图1c)。

Image:索尔特点头鸭.jpg

  把波浪的运动转换成压力的变化是指在转换过程中将被浪的动能和势能转换成气体或者渡体的动能,然后由气体或者液体的动能带动中间装置旋转(比如气动透平或者液体透平),最后由中问装置的旋转带动发电机发电。比较典型的压力变化采集装置有气动式(振荡水柱)波能转换装置(图2a)、液动式渡能转换装置(图2b)。

  2.二级转换装置

  渡浪能二级转换装置的主要作用是将机械能转换为电能,转换方式有两种。第一种将机械能转换成直流电能,然后贮存于电池或者能量密集型产品中。第二种在第一种转换方式的基础上增加逆变嚣,把直流电转换成交流电,然后通过电缆传输到大陆电站。二级转换装置的主要形式有机械驱动发电机,气动驱动发电机和液动驱动发电机。近些年来也出现了一些新璎的机械电能转换方法,如线性感应、压电和质子传导。

  波浪能发电技术中的一十主要问题是电能的输运。从目前来看,电能的输运主要通过电缆和船舶实现。电缆传籍适合于短距离及水不太深的地带。当距离小于30km时,可以将波浪能转换成交流电后直接向电网供电。当距离在30km和130km之间时,将渡浪能转换成直流电传输是最可行的。船舶传输主要应用于深木区,其主要原理是将电能转换成化学能,然后将这种化学能贮存起来,最后通过置放电池的驳船能量转换点拽到靠近港湾的能源市场。

参考文献

  1. 蔡男,王世明波浪能利用的发展与前景[J].国土与自然资源研究,2012(6)
  2. 2.0 2.1 沈利生,张育宾.海洋波浪能发电技术的发展与应用[J].能源研究与管理,2010(4)
  3. 曲泉铀,何宏舟.波浪能发电技术的发展现状与展望[J].第八届长三角能源论帐论文集--新形势下长三角能源面临的新挑战和新对策,2011
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