理论教育 海洋波浪能源开发技术及前景分析

海洋波浪能源开发技术及前景分析

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:据科学家估计,全世界海洋波浪的能量,可供75亿千瓦的发电。日本是波浪发电实用化的先驱。日本还研制成一种锥形浮体式海浪发电装置。日本、英国、挪威等国还在试验在海岸建造固定式波浪发电试验装置。不单在电站的规模上,而且在波浪发电的转换技术上,近期内都有许多新突破。波浪发电,既不消耗任何燃料和资源,又不产生任何污染,因而是一种干净的发电技术。

海洋波浪能源开发技术及前景分析

只要你站在岸边,瞭望那浩瀚无际的大海,欣赏那惊涛拍岸的奇观,你就会发现海浪蕴藏着多么巨大的能量。

排空巨浪,不但可以轻而易举使千吨岩石翻个身,还能把轮船掀到岸上。科学家们做过一番测定:一般海浪有节奏地拍击海岸时,其作用力大约为每平方米20吨到30吨,风大浪高的时候,甚至达到60吨。海浪的高度一般都不超过20米,可是它冲击海岸时却能激起六七十米高的浪花。如果这样的话,海岸本身就是一个大能库。

俗话说:无风不起浪,波浪是风能的另一种形式。波浪拍岸的力量,主要由浪高和周期决定的,而浪高和周期又都取决于风速。可计算得:风速每秒10米时,每一米长的海岸,蕴有24千瓦的波浪能;风速每秒13米时,每一米长的海岸,波浪能可达59千瓦;而当风速高达每秒15米时,波浪能竟达210千瓦。这样一公里的海岸线在上述三种风速下,波浪功率将分别是2.4万千瓦、5.9万千瓦和21万千瓦,这不是一个小数目了。

全世界的所有陆地,都被海洋包围着,海洋线漫长无际。就以我国来说,海岸线长达2万公里,如果有1/10用来进行波浪发电,风速以每秒10米计,功率将达到4800万千瓦。据科学家估计,全世界海洋波浪的能量,可供75亿千瓦的发电。

波浪发电也并不是什么新鲜事。早在1855年,美国就制成了第一台波浪发电装置,虽然效率不高,也算开创了人类利用波浪发电的新纪元。100多年来,科学家们做了不少改进,努力寻找波力发电最经济可行的途径。

目前,世界各国波浪发电的设计方案已有几百个,但大致可以分为三类:

空气压力式,通过波浪的上下进动所产生的空气流驱动空气涡轮机发电。

油压式,通过铰接的波浪发电装置的相对运动驱动油(液)压泵,将波浪能转换为油(液)压,驱动发电机

水位落差式,利用波浪的动能,将水引入高位水池积蓄起来,利用这个水位差驱动水轮机发电。(www.daowen.com)

日本是波浪发电实用化的先驱。在1965年日本就已研制出输出功率为60瓦的浮体波浪发电航标灯,现在已有600多台这种浮标灯在运行中。它的发电装置就是利用海浪的上下运动产生空气流来工作的。由于海浪的起伏波动,就使浮标上下运动,结果浮标体内的空气活塞室里的空气就不断地被水面所压缩和扩张,从而产生空气流推动气轮发电机组

日本还研制成一种锥形浮体式海浪发电装置。不过它比上面所介绍的浮标式发电装置更先进,还利用了共振原理来发电。这种装置的浮体的固有频率与海浪上下运动的频率相等或接近,从而产生共振,使浮体与海水间做最大振幅的相对运动,海水驱使锥体顶端的螺旋桨旋转,从而带动发电机发电。这种装置巧妙地利用了力学原理和振动理论,从而提高了运行效率。

更值得一提的是:1976年,日本海洋科技中心研制出了最大输出为2000千瓦的“海明”号船型发电装置。后来,“海明”号成为日、英及其他三国的国际科技合作项目,在日本山形县鹤岗市海面水深40米的地方进行各种试验,取得了良好的效果。

日本、英国、挪威等国还在试验在海岸建造固定式波浪发电试验装置。这些装置既有空气压力式的,也有水位落差式的。它们中间不乏功率在5000千瓦以上,甚至高达5万千瓦的大型波浪发电装置。这样,就有希望使海浪发电的成本进一步降低,只比燃煤稍高一点。

不单在电站的规模上,而且在波浪发电的转换技术上,近期内都有许多新突破。美国的研究成果引起了人们的广泛关注。在他们所开发的发电方式中有两种与众不同的方案。第一种就是前面曾提到过的用铰链连接的木筏式波浪发电装置;第二种则被称为鸭咀式,在圆筒形的轴上装数个偏心轮,波浪造成偏心轮的端部运动被转换成油压,利用旋转机构获得电能。虽然这两种方式目前都仍属大型模型试验阶段,但由于设备简单,易于维护而颇有发展前途。

大致说来,适于波力发电的海域为南北纬30℃以上的海域,正好和海水温差发电呈互补关系。

波浪发电,既不消耗任何燃料和资源,又不产生任何污染,因而是一种干净的发电技术。另外,它还有一个优点就是不受白天、黑夜、晴天、阴天等自然条件的影响,所以近几年来,波浪发电的发展极为迅速。目前,世界上已有几百台波浪发电装置投入使用,但它们的发电功率都比较小,需要进一步开发利用。

波浪能是人们从海洋中可以获得的重要能源,也是一种急待开发利用的新型能源。

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