波浪能

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波浪能(Wave Energy)

　　波浪能是指海洋錶面波浪所具有的動能和勢能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運動周期以及迎波面的寬度成正比。波浪能是海洋能中最不穩定的一種能源，但其品味最高、分佈最廣且能流密度大。據世界能源委員會的調查顯示，全球可利用的波浪能達到20億千瓦，相當於目前世界發電能量的2倍。我國擁有廣闊的海洋資源，波浪能的理論存儲量約為7000萬千瓦，沿海波浪能能流密度大約為2~7kw/m。浙江、福建、廣東和臺灣沿海均為波能豐富的地區。

　　波浪主要是指風致波，可以說波能的源泉就是太陽能。起風時，平靜的水面在摩擦力作用下便會出現水波。風速逐漸增大，波峰隨之加大，相鄰兩波峰之間的距離也逐漸增大。當風速繼續增大到一定程度時，波頂會發生破碎，這時就形成了波浪。波浪能是指海洋錶面波浪所具有的動能和勢能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運動周期以及迎波面的寬度成正比，實際上波浪功率的大小還與風速、風向、流速等諸多因素有關。

　　由於波浪運動不規則，只能採用統計學來處理數據，可將波能E用下式表達(波浪橫向長度為1m時的波能平均值)：

　　式中H1/3和T1/3分別為波高H和波周期T的算術平均值，單位分別為m和s。

　　(1)波浪能是海洋中分佈最廣的可再生能源，由於波浪運動周而複始，永不休止；

　　(2)波浪能的能流密度最大，在太平洋、大西洋東海岸緯度40°~60°區域，波浪能可達到(30~70)kW/m，某些地方達到100kW/m；

　　(3)屬於一種潔凈無污染能源；

　　(4)有規律可循，按年、季、分、秒都有周期性變化；

　　(5)波浪能以機械能形式出現，是海洋能中品位最高的能量。

　　波浪能的採集、傳遞和儲存一般分成一級轉換裝置和二級轉換裝置。一級轉換將渡浪的運動轉換成能量收集設備的機械能；二級轉換裝置將收集機械能轉換為電能。

　　1.一級轉換裝置

　　波浪能的一級轉換將被浪的運動轉換成能量收集設備的機械運動或者壓力變化。把波浪的運動轉換成機械的運動是指在轉換過程中直接將渡浪的上下或者橫向運動轉換成中間裝囂的機械運動(這種機械運動通常是直線運動或者旋轉運動),然後由中間裝置的機械運動帶動發電機發電，見圖1。此發電模式結構比較簡單，易實施，但是穩定性較差，且比較笨重，所以其轉換效率不是很高。比較典型的機械運動採集裝置有索爾特點頭鴨(圖1a)、波面筏渡能轉換裝置(圖1b)、浮子式波能轉換器(圖1c)。

　　把波浪的運動轉換成壓力的變化是指在轉換過程中將被浪的動能和勢能轉換成氣體或者渡體的動能，然後由氣體或者液體的動能帶動中間裝置旋轉(比如氣動透平或者液體透平)，最後由中問裝置的旋轉帶動發電機發電。比較典型的壓力變化採集裝置有氣動式(振蕩水柱)波能轉換裝置(圖2a)、液動式渡能轉換裝置(圖2b)。

　　2.二級轉換裝置

　　渡浪能二級轉換裝置的主要作用是將機械能轉換為電能，轉換方式有兩種。第一種將機械能轉換成直流電能，然後貯存於電池或者能量密集型產品中。第二種在第一種轉換方式的基礎上增加逆變囂，把直流電轉換成交流電，然後通過電纜傳輸到大陸電站。二級轉換裝置的主要形式有機械驅動發電機，氣動驅動發電機和液動驅動發電機。近些年來也出現了一些新瓔的機械電能轉換方法，如線性感應、壓電和質子傳導。

　　波浪能發電技術中的一十主要問題是電能的輸運。從目前來看，電能的輸運主要通過電纜和船舶實現。電纜傳籍適合於短距離及水不太深的地帶。當距離小於30km時，可以將波浪能轉換成交流電後直接向電網供電。當距離在30km和130km之間時，將渡浪能轉換成直流電傳輸是最可行的。船舶傳輸主要應用於深木區，其主要原理是將電能轉換成化學能，然後將這種化學能貯存起來，最後通過置放電池的駁船從能量轉換點拽到靠近港灣的能源市場。