液压浮子式波浪能发电装置的建造安装及海上试验
一种小型海浪发电装置的研究实践
文章编号：2095-6835（2022）18-0009-04一种小型海浪发电装置的研究实践＊詹映柔1，2，潘永馨1，王英如1，刘朕廷1，马颖1（1.广州大学物理与材料科学学院，广东广州510006；2.中国科学院大学国家天文台，北京100101）摘要：在对国内外现有的海浪发电装置进行分析研究基础上，结合海浪特点提出了一种新型的海浪发电装置设计方案。
论证了工作原理，完成了装置制作。
该海浪发电装置体积小巧，能量转换环节少，发电效率高，通过试验，在模拟浪高6.5cm的情况下，可达到119mA的电流峰值。
这种小型海浪发电装置可满足日常照明等生活用电需求，具有较好应用前景。
关键词：小型海浪发电装置；直驱式；海浪能；能源转化中图分类号：TM612；P743文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2022.18.003海浪是一种凌乱的波动现象，浪高和波形都会发生变化且同调性很差[1]。
因为海浪具有凌乱、反复无常的特性，将其转化为机械能再用于发电具有较大困难，所以至今为止，仍然没有任何一项海浪发电装置能够实现真正的商业运转。
1现有海浪发电装置分析目前国内外已有的海浪发电装置主要可分为衰减式、点吸收式、摆荡式、越顶式、水柱振荡式、沉潜压差式六大类型，外加不易归纳的其他类型。
1.1衰减式“海蛇号”为此类装置的代表。
工作时装置沿海浪传播方向漂浮于水面上。
取能浮体在海浪作用下做上下起伏运动带动各节铰接处相对转动，从而推动内部的液压缸往复运动将流体压入储能器中，液压马达在高压流体作用下旋转带动电机以输出电能。
但是该类装置取能浮体质量较大难以适应海浪的快速变化。
装置较为精密难以维修且只能拦截有限范围内的海浪[2]。
1.2点吸收式该类装置的取能浮体漂浮海面，在海浪作用下带动水下管内部的活塞上下运动，一般也取用活塞推动液压缸压缩流体使液压马达旋转的方式带动电机工作。
但此类装置只能利用海水上下运动的动能，且装置的成本较高。
波浪能发电装置海上选址的分析研究
（ 素 兰 编 辑 ） 杜
２
海
岸 工
程
第 ３期
中最高层 为决 策 的 目标 层 ， 中间是 准则 层 （ 据 问题 的需要 可 以有多 重 的子准 则层 ） 最 下 根 ，
层 为方案 层 。 １ ２ 构 造 比 较 判 断 矩 阵 ．
层 次结 构确定 后 ， 上下层 之 间 的递 阶控 制 关 系 即被 确 定 。将 同一层 次 的各元 素 对 于 上 一层 次 中某一元 素 的重要 性进 行两 两 比较 ， 造如 下判 断矩 阵 ： 构
２ 波 浪 能发 电装 置 海 上 选 址 的影 响 因素 分 析
波浪 能发 电装 置海 上选 址 的影 响 因素 较 多 ， 各 影 响 因素 相互 问 的关 系较 为复 杂 。 且 经过 总结 分析 和专 家 比选后 ， 文确 定 出波浪 能发 电装 置 海上选 址 的 ５ 主要 影 响因 素 ， 本 个 分别 为 ： 况条 件 、 海 陆路 交通 、 工条 件 、 上 浮运 和环境 影 响 。 施 水 １ 海 况条 件 ： ） 主要 指装置 工作 地 点 的波 浪资 源 ， 选 择 波 能密 度 大并 且 稳 定 的地 点 ， 应
海 上试 验点 。海 上选 址作 为 开发新 型 波浪 能发 电装 置 的必 经 阶 段 和重 要 环 节 ， 来 越 受 越
到人们 的 重视 。 波 浪能 发 电装置 的海 上选 址涉 及 利益相 关 者 多 ， 且 直接 影 响 装 置运 行 的效 率 和安 而 全， 因此科 学合 理 的选址 至关 重要 。传 统 的海 上选址 常 采用 主观定 性判 断 的方法 ， 面对 在 较 多复 杂影 响 因素 时 ， 难做 到客 观 、 很 准确 、 面地解 决地 址择 优 问题 。针对 此情 况 ， 全 文章 利 用层 次分 析法 （ ａｙｉ Ｈｉ ａｃ ｙＰ ｏ ｅｓ 简称 ＡＨＰ 对 波浪 能 发 电装 置海 上 选址 问 Ａｎ ｌｔ ｅ ｒｈ ｒｃｓ ， ｃ ｒ ） 题 进行 了分 析研 究 ， 弥补 了主观定 性判 断 的不 足 ， 服 了决 策 思 维 的 片 面性 ， 海 上选 址 克 为 提 供 了科学 合理 的参 考 和依 据 。
波浪能发电装置综述
长期以来袁世界各地出现了形形色色的海洋波能转换装置袁其种 类是各种海洋开发装置中最多的袁 因此对它们进行分类的标准也很 多遥 按照工作的场所袁可以分为海岸式波浪能转换装置和海洋式波浪 能装换装置曰按照波浪能转换装置吸收波浪能的方式来分的话袁大略 可以分为垂直摆荡式尧空腔共振式尧压力式等遥
渊员冤浮体 用于安装发电设备袁使装置能浮于海面袁为漂浮式的波浪能发电 装置所必须遥 浮体必须具有一定的容积与浮力袁结构要坚固袁能耐海水 腐蚀袁外形能适应波浪环境曰还要能承载全部发电设备袁使整个装置浮 动于海面之上遥 渊圆冤波浪能接收器 用于接收或吸收波浪的能量遥 由于波浪能是一种散布在海面的低 密度能量袁故该部件尺寸要足够大袁或组成阵列袁以吸收较多的波浪 能遥 波浪能接收器吸收波浪能力的效率低是衡量整个装置性能优劣的 主要指标遥 渊猿冤波力放大器 这是由波浪能接收器所吸收的分散波浪能变成集中能量的设备袁 其作用是把波浪能接收器接收的分散的波浪能变成集中地能量遥 通常 用气筒尧油压泵尧水压泵等来完成遥 例如在气柱振荡式波浪能发电装置 中袁 需要把流经空气涡轮的气流速度加大袁 最多从 lm/s 左右提高到 lOOm/s袁才能驱动空气涡轮高速旋转袁带动发电机发电遥 渊源冤原动机一发电机 它们的作用是完成波浪能向电能的装换遥 原动机可用空气涡轮尧 液压马达尧水轮机等遥 发电机可用交流发电机袁也可用直流发电机遥 渊缘冤电器控制与自动控制设备
波浪发电原理
波浪发电原理引言：波浪发电是一种利用海洋波浪能量转化为电能的可再生能源技术。
它可以有效地利用海浪的能量，减少对传统能源的依赖，降低对环境的影响。
本文将介绍波浪发电的原理以及其在可持续能源领域的应用。
一、波浪发电的原理波浪发电的原理是利用波浪的起伏运动将机械能转化为电能。
当波浪通过波浪能转化装置时，波浪的能量将被转化为机械能，然后通过发电机将机械能转化为电能。
波浪能转化装置通常由浮标、液压装置和发电机组成。
1. 浮标：浮标是波浪发电装置的核心部件之一。
它能够随着波浪的起伏上下浮动，并将波浪的动能转化为机械能。
浮标通常采用轴向流浮标或垂直流浮标设计，以便更好地适应不同海洋环境的波浪能。
2. 液压装置：液压装置用于将浮标的上下运动转化为液压能。
液压装置通常由液压缸和液压泵组成。
当浮标上升时，液压泵将液压油从液压装置中抽出，而当浮标下降时，液压泵将液压油注入液压装置，实现液压能的转化。
3. 发电机：发电机是波浪发电装置的关键组件。
液压装置产生的液压能将通过发电机转化为电能。
发电机通常采用涡轮发电机或线性电机设计，以便更好地适应波浪能转化装置的运动特点。
二、波浪发电的应用波浪发电作为一种可再生能源技术，在可持续能源领域具有广泛的应用前景。
以下是波浪发电在不同领域的应用案例：1. 发电厂：波浪发电厂是利用波浪能转化装置大规模发电的设施。
它们通常被建在海岸线附近，以便更好地捕捉波浪能。
波浪发电厂可以为当地提供清洁能源，并减少对传统能源的需求。
2. 海上平台：波浪发电装置也可以安装在海上平台上。
这些平台可以远离陆地，更好地利用海洋的波浪能。
海上平台上的波浪发电装置可以为远离陆地的设施或社区提供电力供应。
3. 海上船舶：波浪发电技术还可以应用于海上船舶。
通过在船体上安装波浪发电装置，船舶可以利用波浪能为自身提供动力，降低对传统燃料的依赖，减少碳排放。
4. 海洋科研：波浪发电技术也在海洋科研领域得到了广泛应用。
科研人员利用波浪发电技术来获取海洋波浪能的相关数据，以便更好地了解海洋的能量分布和波浪特性。
5海洋能发电(2)-海浪发电
新能源发电技术制作人：朱永强, 许郁, 丁泽俊华北电力大学新能源与分布式发电有测试表明，巨大的海浪可把13吨重的整块巨石抛到20米高处，能把 1.7万吨的大船推上海岸。
1984年，西班牙的巴布里附近，一块重达1700 吨的巨石被海浪掀翻过来。
海洋的威力是巨大的，如果其中蕴藏的丰富能源能够为人类所用，那人类也许再也不必为能源问题担忧了。
新能源与分布式发电§5.3 波浪发电§5.3.1 波浪的成因和类型波浪的能量来自于风和海面的相互作用，是风的一部分能量传给了海水，变成波浪的动能和势能。
风传递给海水的能量取决于风速、风与海水作用时间及作用路程，表现为不同速度、不同“大小”的波浪。
海浪的波高从几毫米到几十米，波长从几毫米到数千公里，周期从零点几秒到几小时以上。
小知识：波长越长，波浪运动速度越快。
新能源与分布式发电海浪的类型（按形成和发展的过程）风浪，指的是在风的直接吹拂作用下产生的水面波动。
由于海浪会向远处传播，往往由风引起的波浪在靠近其形成的区域才被称为风浪。
风浪可从其形成区域传播开去，出现在距离很远的海面。
这种不在有风海域的波浪称为涌浪。
涌浪包括传到无风海区的风浪和海风停息或风速、风向突变后的存留下来的风浪余波。
外海的风浪或涌浪传到海岸附近，受水深和地形作用会改变波动性质，出现折射、波面破碎和倒卷，这就是近岸浪。
新能源与分布式发电海浪的等级（根据波高大小）通常将风浪分为10 个等级，将涌浪分为5 个等级：0 级无浪、无涌，海面水平如镜；5级大浪、6 级巨浪，对应4 级大涌，波高2～6 米；7 级狂浪、8 级狂涛、9 级怒涛，对应5 级巨涌，波高6.1米到10 多米。
新能源与分布式发电水面上的大小波浪交替，有规律地顺风滚动前进；水面下的波浪随风力不同做直径不同、转速不同的圆周或椭圆运动，如图5.6所示。
海浪的运动新能源与分布式发电§5.3.2 波浪能资源的分布和特点波浪的前进，产生动能，波浪的起伏产生势能。
潮流能、波浪能海上试验与测试场建设主要问题分析
分为 近 期 、 中 期 、长 期 ３个 阶 段 ［ １ ］ ， 即 ：基 础 研 究 阶段 、装 置研 究 与 开 发 阶段 和 产业 化 阶 段 。 基础 研究 阶 段 主 要 是 以政 府 主 导 为 主 ，资 助 的 重点 主要 是 研 究 机 构 ，支 持 的方 向 是 解 决 关 键
能 源 日益枯 竭 、全 球 气 候 变 暖 、环 境 污染 加 重 、 能 源需 求 不 断 增 加 的 严 峻 形 势 下 ，各 国政 府 相 继 将海 洋 可 再 生 能 源 列 为 战 略 能 源 。 除 英 国 、 爱 尔 兰 、挪 威 、丹 麦 、美 国等 走 在 世 界 前 列 的
海 洋 开 发 与 管理
２ ０ １ ３年
第 ２期
潮 流 能 、波 浪 能 海 上 试 验 与测 试 场 建 设 主 要 问题 分 析
李 彦 ，罗 续 业 ，路 宽
（ 国家海洋技术中心 天津 ３ ０ ０ １ １ ２ ）
摘
要 ：建设 我 国潮 流 能 、 波 浪 能海 上 试 验 与 测试 场 ，是促 进 我 国潮 流 能 、 波浪
验 与测试 场建 设 应考 虑 的主要 问题 和建 议 。
关 键 词 ：潮 流能 ；波 浪 能 ；海上试 验 与测试 场 ；综合 检 测
我 国 海 洋 可 再 生 能 源 开 发 利 用 的发 展 可 划
对海 洋 可再 生 能 源 给 予 了高 度 重 视 ，并 在 海 洋 热能 发 电 系统 和换 热 器 技 术 上 也 取 得 了显 著 成 绩＿ ２ ］ 。我 国于 ２ ０ １ ０年 设 立 了海洋 可 再 生 能 源 专
波浪能发电装置工作原理
波浪能发电装置工作原理你知道吗，大海里藏着一种神秘的力量，那就是波浪能。
它就像是大海里的“隐形发电机”，无时无刻不在默默地为地球贡献着能量。
今天，咱们就来聊聊波浪能发电装置的工作原理，看看它是怎么把这股“海浪劲儿”变成咱们能用的电的。
想象一下，你站在海边，看着海浪一波接一波地涌来，那场面，真是壮观极了。
其实，这些海浪里头，蕴含着巨大的能量。
波浪能发电装置，就像是给大海安装了一个“能量转换器”，它能把海浪的动能转化成电能，供咱们使用。
这个装置啊，长得有点像咱们小时候玩的风车，不过它可比风车复杂多了。
它通常由浮体、传动系统和发电机三部分组成。
浮体就像是装置的眼睛，时刻盯着海浪的动静。
当海浪涌来时，浮体会随着海浪上下起伏，就像是跳动的音符，在演奏着大海的乐章。
浮体动起来后，就会带动传动系统开始工作。
传动系统就像是装置的身体，它把浮体的上下起伏转化成机械能，就像是咱们骑自行车时，脚蹬子转动带动链条，链条再带动后轮转动一样。
只不过，这里的机械能不是用来驱动轮子转动的，而是用来驱动发电机发电的。
发电机呢，就像是装置的心脏，它是整个波浪能发电装置的核心。
当传动系统把机械能传递到发电机时，发电机就会开始工作，把机械能转化成电能。
就像是咱们家里的灯泡，插上电就能亮起来一样，这个电能也可以用来驱动各种电器设备，为咱们的生活提供便利。
不过啊，波浪能发电装置可不是那么好当的“能量转换器”。
大海里的环境可是复杂多变，有时候风平浪静，有时候却是波涛汹涌。
这就要求装置必须具备很强的适应性和耐用性，才能在各种恶劣的环境下正常工作。
就像咱们平时说的，“台上一分钟，台下十年功”。
波浪能发电装置在海上“工作”，也是经过了科研人员多年的研究和试验，才逐渐走向成熟的。
他们就像是给装置穿上了一层又一层的“盔甲”，让它能够抵御住大海的“狂风暴雨”。
而且啊，波浪能发电装置还有一个好处，就是它不会对环境造成污染。
咱们都知道，现在地球上的能源越来越紧张，而且很多能源在使用过程中都会产生污染。
波浪能毕业论文
本科毕业设计（论文）3000W液压式波浪能转化实验系统设计郭悦燕山大学2011年6月本科毕业设计（论文）3000W液压式波浪能转化实验系统设计学院（系）：机械工程学院专业：机电控制工程学生姓名：郭悦学号：0701********指导教师：姚静答辩日期：2011年6月燕山大学毕业设计（论文）任务书摘要摘要从上世纪70年代的石油危机开始，各国开始把注意力转移到本地资源和寻找最适宜的廉价能源上。
利用海洋波浪能为人类提供电力是当前可再生资源领域研究的热点之一。
现阶段主要存在的装置包括，振荡水柱式装置、摆式装置、振荡浮子式波能转换装置和收缩波道式波能转换装置，这其中液压系统应用十分的广泛。
为了克服现有波浪装置技术的不足，本课题的目的在于提供可工作时间长，运行稳定，转换效率高，发电质量好的一种基于液压传动的双行程做功的波浪能吸收装置。
系统主要创新点在于利用蓄能器实现稳压以及吸收脉动的效果，补油泵系统防止了系统元件的吸空，回油管路的背压阀旨在使马达稳速运转。
本次课题中采用CAD绘制原理图，后用Solidworks完成阀块设计、泵站装配工作。
关键词波浪能；发电；双行程；马达稳速；燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractSince the Oil Crisis 70s last century, various countries start to focus on native resource and searching the most proper and cheap energy. It’s one of hot research in the renewable resource field nowadays that using wave energy to generate electricity for human. Main existing devices including at the present, Oscillation water column type device, pendulum device, oscillation float type wave energy transform device, contraction wave channel type wave energy transform device. Hydraulic system has a wide application among them.In order to overcome the shortages of existing devices, The purpose of this topic is providing a double stroke wave energy absorption equipment based on hydraulic transmission which can operate longer, run stably, have great transform efficiency, generate high quality electricity. The system's major innovations are reflected in, using an accumulator to stable voltage and absorb pulsation, using a slippagepump to prevent suction phenomenon, using back pressure valve in the return line to guarantee the motor steady speed.The topic finished principle chart drawing though AutoCAD, then designed three-dimensional pumping station and valve block utilizing Solidworks eventually.Keywords wave energy; power generation; double block; motor steady speed目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1课题背景 (1)1.2 国内外发展现状 (1)1.3 波浪能应用的发展趋势 (3)1.4本课题的研究内容及意义 (4)本章小结 (6)第2章液压系统原理设计 (7)2.1液压系统设计要求 (7)2.2液压系统的组成及工作原理 (8)2.2.1 液压系统的组成 (8)2.2.2 液压系统的工作原理 (11)本章小结 (12)第3章液压系统的设计计算及元件选择 (13)3.1给定参数的推算 (13)3.1.1 液压系统的给定参数 (13)3.1.2 系统的压力及流量计算 (13)3.1.3 管径的计算 (14)3.2能量转化部分的元件选择 (15)3.2.1 泵和电机的计算 (15)3.2.2 液压缸的计算 (17)3.2.3 蓄能器的计算 (18)3.2.4 阀的选型步骤 (19)3.3模拟动力部分的选择计算 (19)3.3.1 泵和电机的计算 (19)3.3.2 液压缸的选择 (21)3.3.3 阀的选型步骤 (21)3.4 辅助元件的选择计算 (21)3.5油箱的设计 (22)3.5.1 油箱的作用和分类 (22)3.5.2 设计油箱的注意事项 (22)3.5.3系统油箱容积的估算 (23)本章小结 (23)第4章阀块的设计绘制 (25)4.1概述 (25)4.2阀块设计原则 (25)4.3集成回路的选择 (27)4.4阀块设计 (28)4.4.1 选择材料 (28)4.4.2 确定钻孔的孔径 (29)4.4.3 阀块的加工 (29)4.4.4 阀块的装配及调整 (29)本章小结 (32)第5章液压泵站设计 (33)5.1泵站的基本设计要点 (33)5.2泵站的管路布局要求 (33)5.3泵站的具体设计 (34)本章小结 (35)第6章液压系统安装、调试及维护 (37)6.1液压元件的安装 (37)6.1.1液压元件的安装 (37)6.1.2试压 (39)6.1.3调整与试运转 (39)6.2液压系统的使用与维护 (41)6.2.1日常检查项目和内容 (41)6.2.2日常检查项目和内容 (41)本章小结 (42)结论 (43)参考文献 (45)致谢 (47)附录1 开题报告 (49)附录2 文献综述 (55)附录3 外文翻译 (63)第1章绪论第1章绪论1.1 课题背景从石油危机开始，各国开始把注意力转移到本地资源和寻找最适宜的廉价能源上，21世纪是海洋的世纪，人类向大海索取能源成为必然趋势，沿海地区把希望寄在汹涌澎湃的巨浪上——利用波浪能发电。
浮力摆式波浪能装置水动力性能的试验研究
ａ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｂ ｏ ｔ ｔ ｏ ｍ－ ｈ ｉ ｎ ｇ ｅ ｄ ｌ ｆ ａ ｐ ＷＥ Ｃ（ ｗ ａ ｖ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｅ ｒ ） ｗ ａ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ， ｉ ｎ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｌ ｆ ａ ｐ ｗ ａ ｓ
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海洋能利用中的波浪能发电技术考核试卷
A.提高能量转换效率
B.降低建设成本
C.增加发电装置的复杂性
D.提高设备的可靠性和稳定性
17.在波浪能发电装置中，哪种类型的浮体应用较广？()
A.空心浮体
B.实心浮体
C.半潜式浮体
D.气囊式浮体
18.波浪能发电技术的环境影响评价需要关注哪些方面？()
A.对海洋生物的影响
B.对海底沉积物的影响
C.对海洋景观的影响
4.下列哪种类型的波浪能发电装置适用于浅水区域？()
A.挠性装置
B.液压装置
C.齿轮装置
D.质量摆装置
5.波浪能发电的效率受到哪些因素影响？()
A.波高和波浪周期
B.发电装置的设计
C.海域的环境条件
D.所有以上因素
6.下列哪种材料在波浪能发电装置中应用较少？()
A.不锈钢
B.钛合金
C.塑料
D.玻璃
7.波浪能发电技术的关键部件不包括以下哪一项？()
C.潮汐变化
D.气候条件
6.以下哪些是波浪能发电装置的优点？()
A.环境友好
B.可持续发展
C.维护成本低
D.不受地理限制
7.以下哪些技术难题需要被解决以促进波浪能发电技术的商业化？()
A.提高转换效率
B.降低建设成本
C.提高设备可靠性
D.减少对环境的影响
8.波浪能发电装置的安装地点需要考虑以下哪些因素？()
16. ABCD
17. ABCD
18. ABCD
19. ABCD
20. ABCD
三、填空题
1.位能
2.机械式、液压式
多功能型波浪能装置研究进展
多功能型波浪能装置研究进展范亚宁;彭伟;郑金海【摘要】As a clean, non-polluting energy, wave energy is expected to improve the existing energy structure. As the development of wave energy devices is constrained by the high cost of construction and maintenance, the concept of multifunctional wave energy devices has been proposed. These devices can be used to extract wave energy, at the same time, employed as the foundation for breakwaters, offshore wind turbines, tidal turbines, photovoltaics or desalination. In this paper,the technical characteristics of multifunctional wave energy devices are emphasized and the latest research progress in the efficiency of wave energy conversion, power output, dynamic response and power-take-off system are highlighted. Finally, suggestions for the development of multifunctional wave energy devices are concluded, which is of great value to the researches on multifunctional wave energy devices in the future.%波浪能具有清洁无污染的特点,可以改善现有的能源结构.由于波浪能发电装置的研发受制于建造和维护成本过高这一瓶颈,专家们提出了多功能型波浪能装置的设计方案.除了波浪能发电之外,多功能型波浪能装置还具有防波堤消浪、海上风机发电、潮汐能发电、潮流能发电、光伏发电和海水淡化等用途.文章重点阐述了多功能型波浪能装置的技术特点以及波浪能捕获效率、电力输出、装置结构的动力响应和动力摄取系统等方面的最新研究进展,并对多功能型波浪能装置的发展提出了建议,对于未来多功能型波浪能装置的研发具有参考价值.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2018(036)004【总页数】9页(P617-625)【关键词】多功能型波浪能装置;波浪能捕获效率;电力输出;动力响应;动力摄取系统【作者】范亚宁;彭伟;郑金海【作者单位】河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】TK79;P743.20 前言近些年来，以波浪能为代表的海洋可再生能源由于储量巨大和分布广泛，越来越受到人们的关注。
JD_66317《可再生能源发电技术》_程明(习题解答)王雅新[18页]
![JD_66317《可再生能源发电技术》_程明(习题解答)王雅新[18页]](https://img.taocdn.com/s3/m/a8a74665cdbff121dd36a32d7375a417866fc112.png)
《可再生能源发电技术》思考题与习题参考答案第1章1-1.能源有哪些主要分类方法？新能源的概念是什么？答：一次能源与二次能源、可再生能源与非再生能源、常规能源与新能源等。
1-2.举例说明可再生能源（如风能）与非再生能源（如煤）各自的优缺点。
答：可再生能源（如风）的优点是用之不尽，可以再生，并且利用过程中基本不产生污染，但缺点是能量密度通常较低，开发成本较高，难以存储或运输，只能就地转化利用；非再生能源（如煤）的优点是能量密度高，开发成本较低，可以储存和运输；缺点是短期内无法再生，用一点就少一点，并且在利用过程中常会产生污染。
1-3.发展可再生能源的意义何在？答：一是为了解决传统化石能源资源有限、将会枯竭的问题，二是解决环境污染问题。
1-4.什么是能流密度？举例说明可再生能源的能流密度有什么特点。
答：能流密度是指单位体积或面积能源中所能获得的功率，是能源品质的重要指标，可再生能源如风能、太阳能等能流密度都较低，约为100W/m2。
第2章2-1. 简述风的形成原因和不同级别风的特点。
答：是空气流动的结果，由于密度不同或气压不同造成空气对流运动。
按照风速大小可将风划分为不同风力等级，简称风级，风级越大，形成的风浪越大、破坏力越严重。
2-2. 常用的描述风能的参数有哪些？答：主要包括风速、风向、风频和风速频率。
2-3。
2-4. 以10m高度为基准，试分别计算20m和50m高度的风速增长系数，指数公式中取α=0.14。
答：风速增长系数分别为1.1和1.253。
2-5. 设风分别以5m/s和15m/s各吹1h，取空气密度ρ=1.0kg/m3。
试计算：（1）在2h内的平均风速是多少？（2）平均风功率密度是多少？答：平均风速10m/s ，平均风功率密度500W/m 2。
2-6. 根据图2-74，设风速为20m/s ，试计算下列条件下风力机的功率：（1）风力机转速为160r/min （曲线A ）；（2）风力机运行在最大风能利用系数曲线上（曲线B ）；（3）风力机运行于600N.m 的恒转矩曲线上（曲线C ）；（4）设风力机的额定风速为12.5m/s （曲线A 、B 、C 的交点），求该风力机的额定转矩、额定功率和额定转速。
海洋论坛▏浅析波浪能发电前景与国内外发电装置
海洋论坛▏浅析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、温差能、盐差能等。
波浪能是海洋表层海水在风里的作用下波动所蕴藏的能量。
全球海洋能理论可再生功率达76600GW。
几种常见海洋能资源的储量见下表，波浪能的实际可开发量较高，为300GW。
各类海洋能的资源储量单位GW能源种类理论储量技术可用储量实际可开发量潮汐能3000 100 30波浪能3000 1000 300海流能600 300 30盐差能30000 3000 300温差能40000 2000 100根据《中国沿海农村海洋能资源区划》，我国沿岸波浪能资源平均理论总功率为12.84GW。
波浪能发电分类
波浪能发电分类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。
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。
(如图1)图1 机械式图2 气动式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。
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。
1976年，英国的威尔斯发明了能在正反向交变气流作用下单向旋转做功的对称翼气轮机，省去了整流阀门系统，使气动式装置大为简化。
（如图2）3.液压式通过某种泵液装置将波浪能转换为液体(油或海水)的压能或位能，再由油压马达或水轮机驱动发电机发电的方式。
波浪运动产生的流体动压力和静压力使靠近鸭嘴的浮动前体升沉并绕相对固定的回转轴往复旋转，驱动油压泵工作，将波浪能转换为油的压能，经油压系统输送，再驱动油压发电机组发电。
点头鸭装置有较高的波浪能转换效率，但结构复杂，海上工作安全性差，未获实用。
波浪进入宽度逐渐变窄、底部逐渐抬高的收缩波道后，波高增大，海水翻过导波壁进入海水库，波浪能转换为海水位能，然后用低水头水轮发电机组发电。
海洋船舶发展及波浪能供电系统-王世明
近年我国船舶总体情况
船舶配套业尤其是船舶的新能源利用，作为我国装备 制造业的重要组成部分，受到了国家的很大关注。 近年来，国家出台了《船舶工业中长期发展规划 （2006-2015）》、《船舶配套业发展“十一五”规划 纲要》，《装备制造业调整和振兴规划》和《船舶工 业调整和振兴规划》及实施细则。对发展船舶的新能 源技术提出了要求及相应的政策支持，国家的产业支 持政策将是今后很长一段时间内船舶配套业发展的重 要推动力。
8）技术路线
2.浪翼动力推进原理
定义：在波浪中产生推力推动物体前进的翼。
实验室速度3节， 海上速度3.2节。视频
四、海洋工程研究所简介
海洋工程研究所主要从事海洋测控装备(浮潜 标等)、海洋能源开发利用、海上工作平台、 以及海洋运输与物流等领域的研究。 所长：王世明 上海海洋大学教授
团队及学术交流情况
海洋工程研究所现有教授4人、副教授12人，讲师20人，外聘 院士3人，具有机械工程一级学科硕士学位授予权。团队具有 合理的年龄和交叉学科知识结构, 已培养该研究方向的研究生 16名，在读研究生22名。 硕士论文“海洋浮子式波浪放电装置结构设计及试验研究”获 得上海市优秀论文。
在研项目
1.“上海海洋综合观测与安全保障应用技术研究与示范”（上海市科委“登 山计划06DZ012） 2.“海洋新能源在浮标中应用的关键技术研究”（上海市教委科研创新 10YZ129）” 3.“海洋可再生波浪能转换理论与技术（上海市自然基金项目， 10ZR1414000） 4.“波浪对结构物冲击作用的多因素影响研究”(上海市科委) 5.“海洋浮潜标关键技术研究”,上海市科委地方院校能力建设重点项目 (08210511900)” 6.“水环境监控仿生机器鱼驱动和无线通讯系统研究”(上海市科委) 7.“海域环境生态浮标关键技术研究及示范应用”上海科委长三角项目 （10595812800） 8.“跨太平洋高速（TPE）S1S浅海段海底勘察”,908项目 9.海洋新能源在浮标中应用的关键技术研究,2009年上海市教委创新项目
《中 国的能源安全》海洋能源新机遇
《中国的能源安全》海洋能源新机遇《中国的能源安全：海洋能源新机遇》能源安全，一直是关乎国家经济发展和社会稳定的重要议题。
在当今世界，随着传统能源的日益消耗和环境压力的不断增大，寻找和开发新的能源资源已成为当务之急。
对于中国这样一个能源消费大国来说，海洋能源的开发利用无疑为保障能源安全带来了新的机遇。
中国是一个海洋大国，拥有广阔的海域和丰富的海洋资源。
海洋能源，包括海上风能、海洋潮汐能、海洋波浪能、海流能以及海洋温差能等，具有巨大的潜力。
这些能源不仅清洁环保，而且可再生，对于缓解我国能源供需矛盾、减少对传统化石能源的依赖、降低能源进口风险以及应对气候变化都具有重要意义。
首先，海上风能是目前海洋能源中发展较为成熟的领域。
中国沿海地区的风力资源丰富，尤其是在东部和南部海域。
与陆地风能相比，海上风能具有风速高、风况稳定、不受土地资源限制等优势。
近年来，我国海上风电产业发展迅速，装机容量不断增加。
众多海上风电场在沿海地区陆续建成，不仅为当地提供了大量的清洁电力，还带动了相关产业链的发展，包括风机制造、安装运维、电力输送等。
然而，海上风电的发展也面临一些挑战，如建设成本较高、技术要求复杂、海洋环境恶劣等。
但随着技术的不断进步和规模效应的显现，这些问题正在逐步得到解决。
海洋潮汐能也是一种具有潜力的海洋能源。
潮汐现象是由于月球和太阳对地球的引力作用而产生的，具有可预测性和规律性。
我国沿海地区的潮汐能资源丰富，尤其是在一些海湾和河口地区。
潮汐能发电的原理是利用涨潮和落潮时的水位差推动水轮机转动，从而带动发电机发电。
目前，我国已经建成了一些潮汐能发电站，但规模相对较小。
潮汐能发电的优点是能量密度较高、发电过程稳定，但也存在着建设成本高、对海洋生态环境可能产生影响等问题。
海洋波浪能的开发利用也备受关注。
海洋波浪是由风引起的海水波动，蕴含着巨大的能量。
我国拥有漫长的海岸线和广阔的海域，波浪能资源丰富。
目前，波浪能发电技术仍处于研发和示范阶段，但已经取得了一些重要进展。
漂浮式海上风电施工流程
漂浮式海上风电施工流程
1.前期准备
2.系泊系统的安装
3.风轮安装
安装完系泊系统后，接下来是风轮的安装。
风轮通常是在陆地上预装
成整体，然后通过吊装设备将其运输到预定位置。
一般来说，风轮需要在
船上进行组装和调试，然后再把组装好的部件通过起重设备吊装到预先安
装好的系泊系统上。
4.连接输电系统
风轮安装完成后，还需要把风轮和陆地上的电网连接起来。
根据风电
场的规模和布局，可能需要铺设一条或多条海底电缆将电力输送到陆地。
这需要使用专业的海底电缆敷设船和设备，确保电力输送的可靠性和安全性。
5.系统调试和运维
风电设施的安装完成后，还需要进行系统调试和运维工作。
这包括对
风轮和输电系统进行各项测试和调整，确保其正常运行。
此外，还需要建
立定期的维护和保养计划，以保证风电设施的可靠性和持续运行。
6.监测和评估
安装和运营阶段结束后，还需要对漂浮式海上风电的性能进行监测和
评估。
通过对风电设施的运行数据进行收集和分析，可以评估其发电潜力、经济效益和环境影响等方面的情况，为未来的优化和扩建提供参考。
综上所述，漂浮式海上风电的施工流程主要包括前期准备、系泊系统的安装、风轮的安装、连接输电系统、系统调试和运维、监测和评估等步骤。
这种新型的能源技术有着巨大的发展潜力，可以为可持续发展和清洁能源转型做出重要贡献。