海洋波浪能发电技术
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/a02334476.html,
海洋波浪能发电技术
作者：
来源：《科学中国人》2017年第04期
新能源发电技术研究现状和发展趋势)
1、引言 在传统能源方面，石油和煤碳的形成要几亿年的时间，而人类在地球出现的总长也不过200万年，而在过去的100年左右的时间里，人类却消费了差不多所有矿物能源的一半。可以说，我们今天的文明多半是建立在能源消耗的基础之上的。如果没有这些能源，我们今天的文明将不复存在。 据科学家估计，石油按目前的速度开采下去最多还有50年左右的时间就将枯竭，最多的煤碳，也不过100年左右。“后危机时代”的经济增长靠什么？当前,世界各国都在试图将经济复苏与经济转型结合起来,努力寻找经济复苏以后的新的经济增长点。在所有可能的选择中,世界各国将目光投向了新能源。这将意味着全球“新能源”改革的浪潮即将到来。 随着全球性的能源短缺、环境污染和气候变暖问题日益突出,积极推进能源革命,大力发展可再生能源,加快新能源推广应用,已成为各国各地区培育新的经济增长点和建设资源节约型、环境友好型社会的重大战略选择。不管是国际资本,还是国内企业,都瞄准了新能源产业这一“巨型蛋糕”。分析人士指出,各国政府在寻求新的经济增长点的过程中,都对新能源产业给予了高度关注和肯定,并将新能源利用和新能源产业的发展纳入国家战略考虑之中。这种战略层面的重视,必将促使新能源产业相关支持政策的出台,为全球新能源产业的发展营造更好的环境。 可以预见的是,新能源产业的发展和竞争,将成为新一轮科技竞争和产业竞争的重要“战场”。而中国作为经济大国和能源消费大国,必然要参与这一轮新能源产业的竞争。 2、国外新能源发电技术发展情况 (1)太阳能发电美国是世界上太阳能发电技术开发较早的国家，太阳能槽式发电系统已经积累了10多年联网营运的经验，1×104kW塔式和5~25kW盘式太阳能发电系统正处于示范阶段。法国、西班牙、日本、意大利等国太阳能发电的应用也有一定发展。太阳能光伏发电最早用于缺电地区，从80年{BANNED}始，联网问题得到很大重视。目前，在世界范围内已建成多个兆瓦级的联网光伏电站，光伏发电总装机容量约1×103MW。 (2)风力发电风力发电经历了从独立系统到并网系统的发展过程，大规模风力田的建设已成为发达国家风电发展的主要形式。目前，风力田建设投资已降至1000美元/kW，低于核电投资且建设时间可少于一年，其成本与煤电成本接近，因而具有很大的竞争潜力。世界上最大的风力田位于美国加利福尼亚州，年发电约221×108k W.h。全世界风电装机容量已达17706MW。美国将在俄勒冈州至华盛顿州沿线建立一个世界最大的风力发电基地，德国计划30年后用风力发电取代核电，风力发电在德国供电系统中的比重将占到25%。 (3)地热能发电地热发电的相关技术已经基本成熟，进入了商业化应用阶段。美国拥有世界上最大的盖塞斯地热发电站，装机容量达2080MW。菲律宾的地热发电装机容量也高达1050MW，占该国电力装机总容量的15%。目前全世界地热发电站约有300座，总装机容量接近1×104MW，分布在20多个国家，其中美国占40%。 (4)海洋能发电目前，世界各地已建成了许多潮汐电站，其中规模最大的是法国的郎斯电站，装机容量240MW。规模较大的还有加拿大的安那波利斯电站、中国的江厦电站和幸福洋电站、原苏联的基斯洛电站等。 (5)生物能发电城市垃圾发电是30年代发展起来的新技术，最先利用垃圾发电的是德国
世界海洋波浪能发电技术的发展现状与前景
2011 年第1 期2011 N um ber 1 水电与新能源 H YDR OPOW ER AND N EW EN ERGY 总第93期 T otal N o. 93 文章编号: 1671 - 3354( 2011) 01 - 0067 - 03 世界海洋波浪能发电技术的发展现状与前景 肖惠民, 于波, 蔡维由 (武汉大学动力与机械学院, 湖北武汉430072; 水力机械过渡过程教育部重点实验室, 湖北武汉430072) 摘要:对海洋波浪能发电技术的基本原理和特点进行了综述和评价, 介绍了国内外波浪能发电技术的进展及主要发电装置, 并分析了波浪能研究与利用的发展方向。 关键词:波浪能; 波能转换; 发展现状; 前景 中图分类号: P743 文献标志码: A The D eve lopm en t Status and P rospects of O ceanW ave P ow er G enera tion T echnology in the W or ld X IAO H u im in, YU Bo, CA IW e iyou ( S choo l of Pow e r andM echan ica l Eng ineer ing, W uhan U n iversity, W uhan 430072, Ch ina) A bstrac t: T he deve lopm ent o f the ocean w ave pow er generat ion techno logy hom e and ab road, its basic princ iples and charac ter istics are com prehensive ly d iscussed, the m ain g enerating dev ices are rev iew ed, and the trends and pro spects o f w ave energy u tilizat ion are a lso descr ibed. K ey w ord s: w av e energy; w av e energy conversion; deve lopm en t status; prospects 着世界经济的发展、人口的激增和社会的进步, 人类对能源的需求日益增长。而占地球表面积70% 的 1 波浪转换技术的进展 海洋, 集中了97% 的水量, 蕴藏着大量的能源, 包括波 浪能、潮汐能、海流能、温差能、盐差能等。其中, 波浪能由于开发过程中对环境影响小且以机械能形式存在, 是品位最高的海洋能。利用波浪能发电可为边远海岛 和海上设施等提供清洁能源, 还可利用波浪能提供的 动力进行海水淡化, 从深海提取低温海水进行空调制 波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为往复机械能, 然后再通过动力摄取系统转换成所需的动力或电能。 目前已经研究开发了多种波量能技术, 实现波浪能转换。根据国际上最新的分类方式, 波浪能技术分为振荡水柱技术、振荡浮子技术和越浪技术三种。 冷以及制氢等。 1. 1 振荡水柱式 随着相关技术的发展以及世界各国科技工作者的努力, 近年来, 海洋波浪能发电技术取得了长足的进步, 陆续有试验电站投入商业运行。可以预见, 不远的将来, 随着海洋波浪能发电技术日益成熟, 将会有越来越多的海洋波浪能发电系统接入电网运行。 本文对海洋波浪能发电系统的主要技术原理、特点和发展现状作了综述和评价, 最后分析了波浪能研究与利用的前景及发展方向。 振荡水柱技术是利用一个水下开口的气室吸收波 能的技术。波浪驱动气室内水柱往复运动, 再通过水柱驱动气室内的空气, 进而由空气驱动叶轮, 得到旋转机 械能, 或进一步驱动发电装置, 得到电能(见图1)。其 优点是转换装置不与海水接触, 可靠性较高; 工作于水面, 便于研究, 容易实施; 缺点是效率低。 目前已建成的振荡水柱装置有挪威的500 kW 岸 式装置、英国的500 kW 岸式装置L IM PET、澳大利亚 收稿日期: 2010 - 11 - 01 作者简介: 肖惠民, 男, 博士研究生, 从事水力机械内部流动数值模拟及稳定性研究、可再生能源发电技术研究。
波浪能发电技术的研究现状与发展趋势
波浪能发电技术研究现状与发展趋势 陈韦余顺年詹立垒钟启茂 （集美大学机械与能源工程学院福建厦门361021） 摘要：海洋波浪能是取之不尽、用之不竭的无污染可再生新能源。利用波浪能发电技术改善能源结构和生态环境，有利于海洋资源的开发，受到各国的重视。文章介绍了波浪能的定义、优点及发电的原理，对波浪发电技术进行了分类并总结了各发电技术的优缺点；综述了波浪发电技术的研究现状，并对今后海洋波浪能发电技术的发展趋势进行了展望。 关键字：海洋波浪能；发电技术；发展趋势 中文分类号：文献标识码 随着经济的迅速发展，能源需求不断地增加，传统能源日益短缺，大量的化石原料的使用又引发出了严重生态环境问题，这些已经成为了全世界关注的焦点。为了应对资源枯竭和生态环境问题，解决能源供应在社会经济发展的瓶颈问题，寻找替代的可再生能源刻不容缓。海洋能是一种蕴藏在海洋中的可再生能源，包括温差能、海流能、波浪能、潮汐能以及海上的风能和太阳能等自然资源。其中海洋波浪能在海洋中无处不在，汹涌澎湃的海洋波浪蕴藏着极大的能量，波浪能的能流密度最大，可通过较小的装置提供可观的廉价能源。由于，合理利用海洋波浪发电，既不消耗任何燃料和资源，又不产生任何污染，投资少，见效快等优点；因此海洋波浪能等可再生能源在许多国家日益受到重视，尤其是研究和开发波浪能发电技术。 1波浪能简介 波浪能主要是由海面上风吹动以及大气压力变化引起的海水有规则的周期性运动，具有一定的动能和势能，动能是指波动的水质点以一定速度运动具有的能量，势能是指水质点运动与海平面发生位移所具有的能量。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。海洋波浪能源与其他能源相比较，具有优点是①以机械能的形式出现,是海洋能源中品位最高的能量；②可再生性、清洁无污染；③有按周期性变化的规律可循，从而为其标准化利用打下基础； ④分布最广、储量巨大、能流密度大、利用程度非常高的能源。波浪能的优点表明：波浪能相对其它形式的海洋能源，其开发更为方便，通过较小的装置提供可观的廉价能源。 波浪能主要用于发电，可为海上孤岛、沿海经济开发区及其它设施等提供优质电能。此外，波浪能还可以用于供热、抽水、制氢以及海水谈化等。 2波浪能发电技术 2.1波浪发电的原理 波浪发电的原理主要是利用波浪运动的往复力、浮力产生动力或位能差。利用海洋波浪发电的方法大致有三种：一种是利用海洋波浪的上下运动所产生水流或空气流，使水(气)轮机转动，从而带动发电机发电；二是利用海洋波浪装置的前后转动或摆动产生水流或气流，是水（气）轮机转动，从而带动发电机工作，产生电；三是将低压大波浪变为小体积的高压水，然后把水引入高位水池积蓄起来，使它形成了水位的高度差，再来冲动水轮发电机发电[2]。 2.2波浪能发电技术的分类 波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能转换为往复机械能，再通过动力摄取系统转换成所需的动力或电能。现有的波浪利用技术有很多种型式，按结构形式可分为振荡水柱式、摆式、越浪式、筏式、鸭式、点吸收式等几种形式。在此对这几种波浪发电技术进行简单的介绍。 2.2.1振荡水柱式 振荡水柱式波能装置是最普通的海洋波浪能转换器。其工作原理是利用一个与海水连通的容器装置，通过波浪作用，驱动气
全球海洋能发电发展现况与展望
全球海洋能发电发展现况与展望 一、前言 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、海洋能技术发展现况 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。
波浪能发电
波浪能发电的开发与展望 摘要：波浪能是海洋能源中蕴藏最为丰富的能源之一，也是海洋能利用研究中近期研究最多的海洋能源，其开发利用技术已趋于成熟，正在进入或接近于商业化发展阶段。本文对海洋波能发电技术的基本原理、能量转换系统等作了全面综述，介绍了国内外海洋波能发电技术的进展和主要波能装置，而其中一些计划的成功的实施，也有力地推动了波能转换的技术进步及其在世界范围内的竞争力。同时也分析了波浪能研究和利用的发展目标和方向。指出我国波浪能利用对于沿海地区海洋资源的开发和远离大陆海岛的发展有着十分重要的意义。 关键词：海洋波浪能；波能转换；发电；新能源 机组根据波浪的“峰”“谷”分两个步骤进行，图1，当装置在波峰时，海水进入空气室内的水位上升，室内体积变下，气压增大，大于外界气压。因此，空气被压入A、B水阀室。在A水阀室产生的空气气泡集合后，从“集合喷管喷出，气流通过导向叶片，带动涡轮旋转做功。做功后的气体从通风口通出。B水阀室则隔断从A室来的空气，使“集合喷管处产生负压。图2，当装置在波谷时的气体体积增大，压力降低，使室内的气压小于外界气压，外界空气气冲开空气活门，进入涡轮，通过导向叶片推动涡轮机动作，做功后的气体经“集合喷管”，及水阀室B至空气室，而水阀室A则隔断空气。 空气式波能转换系统结构简单，没有任何水下活动部件，而且将空气作为能量载体，传递方便，能通过气室将低速活动的波浪的能量转换成高速运动的气流，造价低，可靠性好。由于用空气做能量转换的中间介质，透平发电机组不与海水接触，避免了一些海水腐蚀和机组密封等问题，提高了装置在海洋环境下的生存能力【5】。空气式波力发电装置可分为两类：漂浮式和固定式。漂浮式的主要优点在于建造方便，投放点机动，以及对潮位变化的适应性。由于波浪的表面性，吸收波能的物体越接近水面越好，而漂浮式能在任何潮位下实现这一要求。相比之下，固定的空气式吸收波能的开口无法适应潮位的改变，意味着至少有一半时间处于不理想的工作状态，大大影响了总体效率。然而从工程观点出发，漂浮式的主要缺点是系泊与输电，这是难点之处【6】。我国大万山波力实验电站即采用岸式振荡水柱方式，但岸式装置也有其弱点：岸式装置需要经受大风浪的考验，波浪拍岸时出现了高度非线性现象，他的作用力难以用现有方法正确估计；波浪发电装置都建在位于海岛迎浪一侧，该侧一般为悬岸峭壁，再加上台风侵袭，施工难度很大。 1.1.2 聚波蓄能式波能转换装置聚波蓄能式波能转换装置利用狭道把广范围的波能聚集在很小的范围内，这是一种提高能量密度方式。挪威波能公司（Morwave A.S）于1986年挪威MOWC电站附近建造了一座装机容量为350KW的聚波水库电站。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的逐渐变狭窄的畸形导槽。当波浪进入导槽宽阔的一端向里传播时，波高不断地被放大，直至波峰溢过边墙，将波浪能转换成势能。楔形槽具有聚波器和转换作用。与导槽相通的是面积约8500m2，与海平面落差约3~8m的水库。发电采用的是常规水轮机组。
海洋波浪能发电装置在渔业上的应用
海洋波浪能发电装置在渔业上的应用 概要：应用摆式波能发电装置的渔业浮标可以稳定长时间工作，在长期帮助渔民获得目标鱼群信息方面作用明显，并且装置适用范围广，配件生产模块，替换方便，作为波能转换发电应用于城市发电，值得进行进一步的研究和推广。 随着海洋捕捞业的蓬勃发展，渔业浮标也越发受到人们的重视。过去由于浮标本身尺寸的限制，小型渔业浮标采用蓄电池作为能量源，但由于浮标内监测仪器工作频繁耗电量较大，因此需要人工定期回收补充蓄电池能量，耗费人力财力较大。近些年随着技术发展，越来越多的小型渔业浮标采用太阳能板发电配合蓄电池作为能量源供能，但太阳能板发电受到周围环境温度和光照强度的影响，发电电压并不稳定，不稳定的电压易损坏检测仪器，且太阳能板随着时间推移会逐渐降低发电功率，不足以支撑监测仪器长期稳定工作。因此研发一种稳定且可持续时间长的发电设备应用于小型浮标上是有必要的。波浪能作为一种清洁无污染的能量源，主要是通过转化为机械能、热能和化学能的方式，最终将波浪能转化为电能，经过200多年的研究，部分波能发电技术已十分成熟。中国波浪能资源十分丰富，可开发量达到10亿kw的量级，在近岸区域波浪能量平均在1285万kw，因此将波浪能发电技术应用于小型渔业浮标是可行的。 1偏心摆波浪能发电装置介绍 偏心摆式波浪能发电装置是近些年才兴起的一种新型发电设备，主要由外壳、转子、转轴、发电机、蓄电池、用电器等组成通过，工作原理是将波浪对浮体造成的摇动转化为转子转动的机械能，经过传动将机械能通过发电机转化为电能。目前国内对该装置研究较少，但在国外已有一些成功商化的例子。偏心摆式波能发电装置最早在1966年由Thiokol公司正式发布的专利中提出，2006年美国NeptuneWavePower有限公司被授予首批偏心摆波能发电装置专利，该装置特点在于工作过程中，可以根据受到波浪力的大小浮体中的控制模块自动改变摆锤上重物的位置，从而改变摆的转动惯量，促使摆稳定速度转动，最终使产生的电压稳定。目前芬兰Wello公司提出的PenguinTM是最为成功的偏心摆波浪能发电装置，已经成功商化，该装置直径在20m左右，内部发电装置主要由摆锤、转轴、加速轮系、发电机组、外壳组成，外壳进行特殊设计适应工作地的波浪特性，摆锤与波浪能够更好达到共振，WEllo公司宣传该装置在峰值时功率可达到500kw。
海洋能发电技术研究
海洋能发电技术研究 【摘要】海洋能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。海洋能多种多样，主要包括波浪能、潮流能、潮汐能和温差能等。利用海洋能发电能够改善能源结构和环境，有利于海洋资源开发，受到许多国家的重视。文中对各种海洋能发电系统的主要技术原理、特点和国内外技术现状作了综述，最后指出海洋能利用的意义和前景。 【关键词】海洋能;海洋能发电;可再生能源 Abstract：This paper presents the elements and the characteristic of the Ocean Energy Generation Technology，and recommend the actuality of the Ocean Energy Generation Equipment. Key word：Ocean Energy;Ocean Energy Generation Technology;reproducible Energy 1.引言 2008年全球一次能源消费量为143851TWh，其中81.2%来自化石燃料。随着矿物燃料的日趋枯竭，世界主要海洋国家纷纷将目标转向蕴藏丰富能源的海洋，不断加大科技和资金投入，以期在海洋可再生能源开发利用的“争夺战”中抢得先机。海洋能主要指波浪能、潮流能（海流能）、潮汐能、温差能和盐差能等可再生能源。海洋能总量是巨大的，据估计与全球一次能源消费能源的50%相当，其中，全球海浪发电的理论储量为29500TWh/年左右，全球潮汐（含潮流）发电的理论储量为7800TWh/年左右，全球海洋热发电转换的理论储量为44000TWh/年左右，全球盐差能的理论储量估计为1650TWh/年左右。虽然海洋能源分布不均匀，但在每一个海岸，往往不止一种形式可以供应当地的电力需求。我国重视海洋可再生能源的开发利用，将包括海洋能在内的新能源产业视为引领我国未来经济社会可持续发展的七大新兴战略性产业之一。近年来，我国先后设立了“908专项（我国近海海洋可再生能源调查与研究项目）”和“海洋可再生能源专项资金”支持计划等，支持海洋能的海岛独立发电系统与并网示范工程、关键技术产业化、新技术研究试验以及公共支撑服务体系建设等，并拟在海洋能资源丰富地区建设海洋能示范电站，开展万千瓦级潮汐电站建设工作。 2.国外海洋能发电技术现状 2.1 波浪能发电技术 现阶段，波浪能发电技术的基本原理是：利用物体在波浪作用下的升沉和摇摆运动将波浪能转换为机械能，或利用波浪的爬升将波浪能转换成水的势能。波浪能转换系统一般包括三级能量转换机构：一级能量转换机构将波浪能转换成某个载体的机械能;二级能量转换机构将一级能量转换所得到的能量转换成旋转机
波浪能发电技术地研究
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
波浪发电的结构,机理
波浪发电装置的基本原理 1、波浪理论及波浪能 1.1波浪理论 在海洋工程中，海浪是作用在海洋工程结构上的最主要的外力之一，对于海浪作用的研究，目前一般是从两个领域进行研究：一个领域是对液体的波动从流体力学的角度加以研究，研究液体内部各质点的运动状态，这种研究一般包括线性波浪理论和非线性波浪理论两大类;另一个领域是将海面波动看作是一个随机过程，研究其随机性，从而揭示海浪内部波动能量的分布特性，从统计意义上对液体内部各质点的运动状态进行描述，研究其对工程结构的作用，当然这后一个领域的研究，也需要应用流体力学理论对处于理想状态下的液体内部各质点的运动规律进行描述。通过对天然海面的观测可知，海面上各点的水面变化呈现随时间和地点而变的一个随机过程，对于一个固定点的水面波动来说，它是由许多从不同方向以不同波速传播而来的并且波长和振幅经常在变的波浪互相组合彼此影响而形成的，它是一个非常复杂的过程。目前尚无一种数学理论能精确的描述水波的性能，各种波浪理论只是在一定程度上对实际现象的简单近似，在实际工程中多应用线性波浪理论作为其理论基础。 线性波浪理论在一般工程实践中通常采用微幅波理论(Airy 波理论） 1.2波浪能简介 波浪中的波动是海水的重要运动形式之一。从海面到海洋内部处处都可能出现波动。波动的基本特点是，在外力的作用下，水质点离开其平衡位置作周期性或准周期的运动。由于流体的连续性，必然带动其邻近质点，导致其运动状态空间的传播，因此运动随时间与空间的周期性变化为波动的主要特征。实际海洋中的波动是一种复杂的现象，严格说，他们都不是真正的周期性变化。但是，作为最低近似可以把实际的海洋波动看作是简谐波动(正弦波)或简谐波动的叠加。一个简谐波动的剖面可用一条正弦曲线加以描述。如图1.1所示，曲线的最高点称波峰，曲线的最低点称为波谷，相邻两波峰(或波谷)之间的水平距离称为波长(λ)，相邻两波峰(或者波谷)通过某固定点所经历的时间称为周期(T)。显然，波形传播的速度T C λ=。从波峰到波谷之间的垂直距离成为波高(H)，波高的一半?=H/2称为振幅，是指水质点离开其平衡位置的向上(或向下)的最大垂直位移。波高与波长之比称为波陡，以)(λδH =表示。在直角坐标系中取海面为x 一y 平面，设波动沿x 方向传播，波峰在y 方向将形成一条线，该线称为波峰线，与波峰垂直指向波浪传播方向的线称为波向线。
波浪能发电装置
课程设计说明书 题目名称波浪能发电装置的设计 课程名称机械产品技术创新 学生姓名郭钊群 学号1341102053 专业制冷与空调 指导教师姜宏阳 机械与能源工程系 2015年12 月17 日
波浪能发电装置的设计 班级：制冷与空调姓名：郭钊群学号：1341102053 摘要： 海洋波浪能作为一种清洁环保并且可再生的新型能源已经吸引了世界各国科学人员的目光，并已取得一定的研究成果。介绍了海洋波浪能发电装置的原理，对海洋波浪能发电装置进行了分类，总结了几种典型海洋波浪能发电装置的优缺点，并针对现阶段国内外研究现状指出目前存在的问题和今后海洋波浪能发电装置的发展前景。 关键字：新型能源；海洋波浪能；发电装置；发展前景 前言： 随着世界经济不断地高速发展，世界各国对能源的需求量急剧增长。当前出 现的全球石油危机，使人们更加清醒地认识到能源在国民经济和社会发展中所起 到的重要作用。为了解决能源供应在社会发展中所遇到的瓶颈问题，寻找可替代、 可再生、清洁的新型能源已经成为全球各个国家的共识。海洋作为占地球面积 70％的主体，不仅拥有丰富的水产、石油等资源，更蕴藏着巨大的能源，海洋能 源主要是以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在［1］。其中海洋波 浪能在海洋中无处不在，而且受时间限制相对较小，同时波浪能的能流密度最大， 可通过较小的装置提供可观的廉价能源（主要以电能为主），并且也可以为边远 海域的国防、海洋开发、农业用电等活动提供帮助。因此，世界上各个国家都十 分重视并且花大力气开发与研究海洋波浪能，尤其是研究和开发波浪能发电装置正文： 1.波浪能发电装置的发展历史 海洋波浪能开发利用的设想可以追溯到一个世纪以前，早在1911年，世界 上第一台海洋波浪能发电装置就研制成功，之后许多国家都致力于研究波浪能发 电。20世纪80年代波浪能开发转向以为边远沿海和海岛供电为目的的实用性、 商业化的中小型装置为目标，各国相继建成了20多个波浪能发电装置或电站。 如今，世界上主要发展和研制的波浪能发电装置有“点头鸭”式、振荡水柱式、
波浪能的利用及发展前景
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,energy 1.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。
海洋能发电技术的发展现状与前景
海洋能发电技术的发展现状与前景 摘要: 海洋能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。海洋能多种多样, 主要包括波浪能、潮流能、潮汐能和温差能等。利用海洋能发电能够改善能源结构和环境, 有利于海洋资源开发, 受到许多国家的重视。文中对各种海洋能发电系统的主要技术原理、特点和技术现状作了综述和评价, 最后指出海洋能利用的意义和前景。 关键词: 海洋能波浪能潮流能潮汐能环境保护 海洋能是指依附在海水中的能源。海洋通过各种物理过程或化学过程接收、存储和散发能量, 这些能量以波浪、海流、潮汐、温差等形式存在于海洋之中。海洋面积占地球总面积的71%, 到达地球的各种来自宇宙的能量, 大部分落在海洋上空和海水中,部分转化为各种形式的海洋能。海洋能的大部分来自于太阳的辐射和月球的引力。例如: 太阳辐射到地球表面的太阳能大部分被海水吸收, 使海洋表层水温升高, 形成深部海水与表层海水之间的温差, 因而形成由高温到低温的温差能；太阳能的不均匀分布导致地球上空气流运动, 进而在海面产生波浪运动, 形成波浪能；由地球之外其他星球( 主要由月球)的引力导致的海面升高形成位能, 称为潮汐能；由上述引力导致的海水流动( 其特征是在一日内发生的、有规则的双向流动) 的动能称为潮流能；非潮流的海流( 其特征是一日内不发生双向的流动) 的成因有受风驱动或海水自身密度差驱动等, 归根结蒂是由太阳能造成的, 其动能称为海流能。海洋能是清洁的可再生能源, 开发和利用海洋能对缓解能源危机和环境污染问题具有重要的意义, 许多国家特别是海洋能资源丰富的国家, 大力鼓励海洋能发电技术的发展。由于海洋能发电系统的运行环境恶劣, 与其他可再生能源发电系统, 如风电、光伏发电相比, 发展相对滞后, 但是随着相关技术的发展, 以及各国科技工作者的努力, 近年来, 海洋能发电技术取得了长足的进步, 陆续有试验电站进入商业化运行。可以预见, 不远的将来, 随着海洋能发电技术日益成熟, 将会有越来越多的海洋能发电系统接入电网运行。由于海洋蕴涵量巨大, 海洋能必将成为能源供给的重要组成部分。
波浪能的研究现状与开发利用
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。利用波浪能发电就是利用能量守恒定理，水的动能和势能转换为机械能，带动发电机发电。 波浪能的优势： 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。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1.3X10^7kW。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。 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。 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
摆式波浪能发电技术研究
20 作者简介：张文喜（1987-），男，硕士研究生，从事船舶与海洋结构物设计制造方面的研究。 叶家玮（1947-），男，教授，博士生导师，从事水下机器人、海洋平台诸方面的研究工作。收稿日期：2010-11-29 摆式波浪能发电技术研究 Research Overview on Pendulum Wave Power Generation Technology 张文喜，叶家玮 （华南理工大学 土木与交通学院，广州 510640） ZHANG Wenxi, YE Jiawei ( South University of Technology, Guangzhou 510640 ) Abstract: Research on wave power generation has advanced signifi cantly over the past few decades. Much of this work has been undertaken by scientists of many countries. This paper briefl y introduces the present situation of utilizing wave energy and the research progress on pendulum wave power generation technology, describes the work of Muroran University and State Oceanic Administration and summarizes the achievements on pendulum wave power generation technology. Key words: Wave power generation; Pendulum; Energy transform; Engineering application 摘 要：波浪能作为绿色可再生能源，得到各国政府的重视。世界上进行波浪能发电技术研究已经多年，取得了许多成果。本文简单介绍了波浪能发电的应用现状以及摆式波浪能发电的原理及研究进展，对日本室兰工业大学以及我国国家海洋局海洋技术研究所的研究进行了详细的描述。总结了摆式波浪能发电的研究成果，探讨未来工程应用中的研究方向。 关键词：波浪能发电；摆式；能量转换；工程应用 1 前言 人类社会即将步入二十一世纪的第二个十年，作为世界主要能源来源的煤、石油、天然气等非可再生资源日渐枯竭,碳排放量过高所带来的温室效应以及生态环境破坏所产生的负面影响日渐严重。近年来，世界各国都在大力进行着清洁可再生能源的开发与利用工作，由太阳能、风能、海洋能、生物能、地热能及其他可再生能源组成的新能源的开发利用已成为当今世界各国重大研究课题。海洋能是海洋中蕴藏的可再生自然能源的总称,它包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等。 波浪能作为海洋能的一种,是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。它是海洋中蕴藏最为丰富的能源之一,也是海洋能利用研究中近期研究得较多的能源之一。 2 波浪能发电应用技术简介 波浪能发电作为波浪能利用的主要方式之一,人类 对其的研究已有一百多年的历史,当二十世纪五十年代世界第一台波浪能发电机组诞生后,许多专家学者都致力于波浪能发电技术的深入研究。波浪能发电可以为边远海岛和海上设施等提供清洁可再生能源，相对于其他的能源利用形式有着独特的优势。其研究应用已趋于成熟,正在进入或接近于商业化发展阶段,向大规模和独立稳定发电方向发展。 波浪能发电系统绝大部分可看作是一个核心是三级能量转换装置的系统，如图1所示。一般说来，一级能量转换装置直接与波浪相互作用，将波浪能转换成装置的动能、或水的位能或中间介质如液压油等的压力能等；二级能量转换装置将一级能量转换所得到的能量转换成旋转机械的动能，如水力透平、空气透平及液压马达等；三级能量转换将旋转机械的动能通过发电机转换成电能。由此三级能量转换装置完成了从波浪能到电能的转换，实现了波浪能发电。 经过多年的研究,波浪能发电技术已逐步接近工程应用水平,研究的重点也集中于三种被认为最具有商
波浪能发电
波浪能发电简介及前景 摘要：国内外波浪能发电技术的发展，其基本原理和特征被详尽讨论过，主要发电设备被介绍过，波浪能利用的趋势和前景是可观的。 Abstract：The development of the ocean wave power generation technology home and abroad ，its basic principles and characteristics are comprehensively discussed ，the main generating devices are introduced，and the trends and prospects of wave energy utilization are also described ． 关键词：波浪能发电；机械式；气动式；液压式 波浪能发电（wave power generation）是以波浪的能量为动力生产电能。海洋波浪蕴藏着巨大的能量，正弦波浪每米波峰宽度的功率P≈HT kW/m。式中，H为波高， T为波周期。通过某种装置可将波浪的能量转换为机械的、气压的或液压的能量，然后通过传动机构、气轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电。全球有经济价值的波浪能开采量估计为1～10亿kW。中国波浪能的理论储量为7000万kW左右波涛起伏的大海，一刻也不停息地在运动。在１平方千米的海面上，波浪运动每秒钟就有２０万千瓦的能量。因此，波浪能也是一种海洋能源。 着世界经济的发展,人口的激增和社会的进步,人类对能源的需求日益增长。而占地球表面积 70％的海洋，集中了97％的水量，蕴藏着大量的能源，包括波浪能，潮汐 能，海流能温差能盐差能等。其中，波浪能由于开发过程中对环境影响小且以机械能形式存在，是品位最高的海洋能。利用波浪能发电可为边远海岛和海上设施等提供清洁能源，还可利用波浪能提供的动力进行海水淡化，从深海提取低温海水进行空调制冷以及制氢等。 1 波浪能有以下优点： ○1.波浪能以机械能形式出现，是海洋之中品位最高的能量； ○2波浪能的能流密度大，在大西洋东岸，太平洋纬度较高地区，可以达到30- 70KW/m,某些地方可以达到1000KW/m； ○3波浪能是海洋中分布最广的可再生能源。 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
波浪能发电装置
波浪能发电装置 摘要： 能源犹如人体的血液，能源工业作为国民经济的基础，对提高人民生活质量和促进社会经济发展都极为重要．如果新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球．最严重的状态，莫过于工业大幅度萎缩.甚至因为抢占剩余的石油资源而引发战争．为了避免能源枯竭，目前美国、加拿大、日本、欧盟、中国等都在积极开发如太阳能、风能、海洋能（包括潮汐能和波浪能）等可再生新能源．我国波浪能发电技术研究自２０世纪７０年代开始至今，已取得了巨大的成就.我国波浪能发电技术研究虽起步较晚，但发展很快我国的微型波浪能技术已经成熟，小型岸式波浪能发电技术已进入世界先进行 列．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－１，渤海湾更高达４２ｋＷ?ｍ－１．因此，利用海水波浪上下运动产生的频率，设计一个与波浪运动频率有交集的发电装置，此装置以研究转换效率较高、成本较低的浮子式波浪发电技术为目的，以机械共振为基础，通过对波浪能的利用，找到一种获取海洋能源并将其转换为电能高效的、新型的、环保的途径，具有广阔的应用前景. 以下介绍一种波浪能发电装置---浮板式波浪能发电装置.由一连串的浮板通过轴相连接,在浮板的上面装上太阳能板,板里面装有许多线圈,线圈外装有外罩.
装置原理:1,太阳能板利用的是光生伏特效应：假设光线照射在太阳能电池板上并且光在界面层被接纳，具有足够能量的光子可以在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激起，致使发作电子－空穴对。界面层临近的电子和空穴在复合之前，将经由空间电荷的电场结果被相互分别。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。经由界面层的电荷分别，将在P区和N区之间发作一个向外的可测试的电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。经由光照在界面层发作的电子－空穴对越多，电流越大。界面层接纳的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中组成的电流也越大。在太阳能电池板边缘处留有两个孔,用来连接发电机. 2,类似于手摇式自发电手电筒原理：在板的两侧装有类似于弹簧的收缩器，在收缩启向板内一侧有连接发电机的导线。在波浪的冲击作用下，推动了该收缩器 的运动，由波浪的动能转换成机械能。