波浪能发电—会议论文(广东能源所)

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载,提高了振荡浮子的效率。

与振荡水柱技术比,振荡浮子技术有下列优势:
在一级转换效率上,振荡浮子因不受潮位影响,略胜于与振荡水柱。

在二级转换上,液压柱塞泵将往复的机械能转换为液压能,而液压马达则将液压能转换成旋转机械能。

液压柱塞泵和液压马达效率都很高,而且不易损坏。

实海况运行结果表明,振荡浮子系统在小浪下总转换效率达到40%,远高于振荡水柱系统;由于有蓄能稳压系统,振荡浮子系统输出的电能稳定,达到小型柴油发电机组的发电质量。

1.2.4.漂浮式鸭式装置
“十五”期间振荡浮子技术的最大技术进展,是解决了动力摄取问题,但振荡浮子系统本身是一个岸式装置,建造时需要根据地形决定建造方案,难度大,不利于推广。

“十一五”期间的发展思路是,利用“十五”发展的动力摄取技术,发展高效漂浮式波能技术,关键是提高一级转换效率。

一般来说,离岸装置的一级转换效率不会比岸式装置高。

原因在于,岸式装置的背后是陆地,波浪在进入装置后,波浪能被装置所截止,所有能量或者被波能装置俘获,或者反射回大海:而离岸装置的背后仍然是海,波浪可以通过透射、辐射和绕射传递到装置背后的海里,故一级转换效率比岸式装置低。

在现有所有离岸式波能技术中,有两种技术具有较高的一级转换效率:一种是点吸收式技术,一种是鸭式技术。

点吸收式技术利用控制运动,产生相互抵消的波。

例如照片8所示的阿基米德波浪摆,沉放在海底,当波浪从其顶上越过,其上部圆筒受波浪压力作用,向下运动,产生的辐射波与越过其顶的波浪反相位,相互抵消,减小进入其背后的波浪,以提高一级转换效率。

图1的鸭式装置利用自身的几何形状避免了波浪能向后辐射,降低了兴波阻力来提高一级转换效率。

实际上,上述阿基米德波浪摆和鸭式装置还不是漂浮式装置,而是离岸固定式装置。

与离岸固定式装置比,漂浮式装置的效率更低,原因在于,漂浮式装置受波浪作用后的运动比离岸固定式装置更大,使波浪更容易进入装置背后的海里。

但漂浮式波能装置在投放时更加容易,除了考虑水深之外,不必考虑水下地形对安装带柬的影响,更容易批量制造、批量投放,形成大规模的波能发电场,更能代表今后的发展方向。

因此,选择高效漂浮式波能装置作为我国波浪能“十一五”的主攻方向,具有先进性。

1.313.发电成本
由于我国海洋的波能密度比国外小得多,因此,波浪发电的成本较高,约3元/kWh。

“十一五"之后,随着漂浮式波能装置的投放,波浪发电的成本可能有所下降。

国外目前波浪能发电成本约合人民币l元/kWh。

随着技术的成熟,可能会降到0.4元/kWh。

1.3.4.单机装机容量
国外的波况较好,着眼于大规模并网发电,发展大装机容量装置,以降低发电成本。

我国着眼于发展用户所需的波能装置,因此,在单机装机容量上,我国目前最大的是100kW(汕尾岸式振荡水柱波力电站),国外的是750kW(英国Pelamis漂浮式波力电站)。

1.4。

波浪能技术发展趋势
(1)由岸式到漂浮式。

岸式波能装置是波浪能利用技术发展的重要的过渡阶段,对波能技术的发展起了重要的作用。

经过十多年的研究,近期研制的波能装置绝大多数是漂浮式的。

(2)由小型到大型。

2000年前大部分波能装置为百kW级的,2000年后,波能丰富地区的装置发展到兆瓦级。

(3)由单一技术到多种技术。

2000年前大部分装置为振荡水柱式的,2000年之后发展了收缩波道、振荡浮子、筏式等装置。

(4)由单一模式到多种模式。

2000年前大部分研究集中于并网发电,2000年后出现了脱网独立发电以及非电供能模式。

2.我国海洋波浪能开发利用的技术条件
2.1.波浪能开发利用的技术要求
从能量来看,波浪能最好的区域是处于西风带(纬度30~60度)大洋东岸如英国、葡萄牙、西班牙、法国、美国西海岸、智利、澳大利亚、新西兰等国的海域,长年的西IxL造成的扑岸浪可达到40~100kw/m的年均能流密度。

我国处于太平洋西岸,即便有位于西风带的海域,也因风程太短,无法获得大浪。

我国的波浪能多来自于季风。

秋冬春三季,受冷空气影响,东北季风流行,我国的东
海、南海波浪能较丰富;而渤海、黄海因背风或风程太短,波浪能较弱。

夏季的西南季风远较秋冬春季的东北季风弱,虽然台风可以造成大浪,但属于不可利用的波浪,故我国东海、南海在夏季波浪能密度明显下降;而渤海和黄海因台风通常无法抵达,在夏季受台风外围影响的时候,反而有较好的波浪。

从年均能流密度来看,我国的东海、南海约为3巧kw/m,黄海、渤海约为2-3kW/m。

根据上述分析可知:
(1)尽管与欧洲、美洲(西海岸)、大洋洲的波浪能丰富的地区比,我国海域波浪能能流密度较小。

只有发展小波下转换效率高的技术,波浪能技术才有发展前景。

(2)我国的东、南海域属于台风高发区,每年平均有5彳个台风进入我国东南海域。

因此,需要充分发展抗台风的技术,波浪能技术才能有发展前景。

从目前发展的技术来看,漂浮式鸭式、振荡浮子式和摆式具有较高的效率,其中漂浮式鸭式具有可下潜避浪的能力,具有抗台风的条件。

2.2.我国波浪能适合开发沿岸及海域
从目前的技术水平来看,我国的东海、南海、渤海海峡属于波浪能适合开发沿岸及海域。

当效率提高、成本下降后,黄海、北部湾也可以成为波浪能适合开发沿岸及海域。

3.我国海洋波浪能研究与开发建议
我国目前面临着能源短缺和环境污染双重压力。

波浪能属于取之不尽、用之不竭的清洁能源。

波浪能的大规模利用,可以缓解我国常规能源紧缺、降低温室气体排放。

随着陆地资源的短缺,海洋资源开发成为经济的热点。

在海洋开发过程中,波浪能是包括常规能源在内的所有能源中最廉价的能源。

波浪能还是海洋能种中分布最广泛的能源。

发展波浪能,可以促进海洋丌发。

尽管我国的波浪能密度远小于欧洲等波浪能丰富地区,但与其它可再生能源比,波浪能仍属于能流密度较大的可再生能源,达到2-5kW/m。

由于具有能流密度高的特点,波浪能在技术上容易实现小型化,有助于海洋开发和海防建设。

由于国防和海洋丌发的需要,海上(包括海面、水下及海岛)存在着许多设施,
如各种监测仪器,水下采矿系统,水下机器人,海上军事设施,海上平台等。

这些设施工作需要电力,目前靠蓄电池或柴油发电供电。

海上设施的供电难度极大,成本极高。

解决海上设施供电问题意义巨大。

研制特殊的波浪能装置,利用海上设施周围的海洋能为海上设施供电,远比通过蓄电池供电廉价且具有更高的保障度,是解决这个问题的最好办法。

我国淡水资源严重缺乏,随着人口的增长,缺水现象更加严重。

波浪能作为密度高的机械能,容易成为海水淡化的理想能源。

世界进入人口快速增长阶段,土地资源缺乏。

波浪能技术的发展有利于海洋经济发展,可以为人类移居海洋打下基础。

由上述分析可知:
(1)在波浪能丰富的地区,应开展波浪能大规模利用。

这需要解决并网问题。

作为第一步,首先应该提高波浪能装置输出的稳定性。

(2)波浪能研究要注意海洋开发、海防建设、人类移居海洋的需求,发展相应的专用设备。

(3)应开展波浪能直接驱动的海水淡化装置。

参考文献:
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【11】http:∥岍w.parliament.the—stationery-office.CO.uk/pa/cm200001/cmselect/cmsctech/291/291ap26.htm
我国海洋波浪能技术发展建议
作者:游亚戈, 吴必军, 盛松伟, 冯波, 张亚群, 王坤林
作者单位:中国科学院广州能源研究所 广州市天河区五山能源路2号,510640本文链接:/Conference_7301086.aspx。

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