《海洋能源》PPT课件.ppt
第二章 海洋能源的种类 与资源利用进展,波浪能利用波浪发电,波浪发电装置大部源于几种基本原理，即：利用物体在波浪作用下的振荡和摇摆运动；利用波浪压力的变化；利用波浪的沿岸爬升将波浪能转换成水的势能等。有商品化价值的装置，包括振荡水柱式装置、摆式装置和聚波水库式装置。,波浪能利用波浪发电,波浪发电装置大都可看作为一个包括三级能量转换的系统。一般说来，一级能量转换机构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（如空气）的动能与压能等；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械的动能，如水力透平、空气透平、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。以下分别介绍上述三种最有前途的装置能量转换原理及过程。波浪发电的方式千变万化，就其原理来说，主要分为气动式、液压式、机械式等,波浪能利用波浪发电,振荡水柱波能装置 振荡水柱波能装置可分为漂浮式和固定式两种。目前已建成的振荡水柱波能装置都利用空气作为转换的介质。其一级能量转换机构为气室，二级能量转换机构为空气透平。气室的下部开口在水下与海水连通，气室的上部也开口（喷嘴），与大气连通。在波浪力的作用下，气室下部的水柱在气室内作强迫振动，压缩气室的空气往复通过喷嘴，将波浪能转换成空气的压能和动能。在喷嘴安装一个空气透平并将透平转轴与发电机相连，则可利用压缩气流驱动透平旋转并带动发电机发电。振荡水柱波能装置的优点是转动机构不与海水接触，防腐性能好，安全可靠，维护方便。其缺点是二级能量转换效率较低。,波浪能利用波浪发电,摆式波能装置 摆式波能装置也可分为漂浮式和固定式两种。摆体是摆式装置的一级能量转换机构。在波浪的作用下，摆体作前后或上下摆动，将波浪能转换成摆轴的动能。与摆轴相联的通常是液压装置，它将摆的动能转换成液力泵的动能，再带动发电机发电。摆体的运动很适合波浪大推力和低频的特性。因此，摆式装置的转换效率较高，但机械和液压机构的维护较为困难。摆式装置的另一优点是可以方便地与相位控制技术相结合。相位控制技术可以使波能装置吸收到装置迎波宽度以外的波浪能，从而大大提高装置的效率。,波浪能利用波浪发电,聚波水库波能装置 聚波水库装置利用喇叭型的收缩波道，作为一级能量转换机构。波道与海连通的一面开口宽，然后逐渐收缩通至贮水库。波浪在逐渐变窄的波道中，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贮存在贮水库中。收缩波道具有聚波器和转能器的双重作用。水库与外海间的水头落差可达3一8m，利用水轮发电机组可以发电。聚波水库装置的优点是一级转换没有活动部件，可靠性好，维护费用低，系统出力稳定。不足之处是电站建造对地形有要求，不易推广。,我国波浪能利用,我国海域辽阔，总面积470km2，海岸线曲折漫长，大陆岸线1.8万km，海岛岸线1.4万km，海浪能源丰富，年均波力功率在3kJ/m以上。我国波电开发较晚，1975年制成1kW波电浮标，在浙江省嵊山岛试验。自1985年起，我国研制了多种小型产品，其中有600多台作为航标灯用，并出口到日本等国。后来开发了20kW岸基固定式，5kW漂浮式、8kW摆板式等波电站。90年代，中科院广州能源所在广东汕尾建造100kW岸基固定式波电站，于2005年建成发电。后来，广州能源所又在山东、海南、广东建造了3座1000kW级这种电站。,我国波浪能利用技术,八五”期间，在原国家科委的支持下，由中科院广州能源研究所和国家海洋局海洋技术研究所分别研建了20kW岸式电站、5kw后弯管漂浮式波力发电装置和8kW摆式波浪电站，均试发电成功。,其他波浪能利用技术,波浪发电新技术：对称翼型叶片、多共振振荡水柱、相位控制、水阀整流、发条蓄能等。当前的科研课题：耐久性、蓄能性、高效率、低成本、安全性,广东汕尾正建设世界首个波浪能电站,广东汕尾正建设世界首个波浪能电站,该100kW波力工业示范电站，采用国际上先进的振荡柱型波能装置，建有前港、气室。通过与海水相通的气室，在波浪作用下，推动气室内的水一下震荡，像活塞一样运动，上下运动的水柱（即振荡水柱）将波浪能转换成空气动能，再利用空气透平带动异步发电机工作。其额定功率为100kW，发电机输出400V电压，通过输变电路并入10千V的电压电网供使用。,广东汕尾正建设世界首个波浪能电站,一台总装机容量50KW、允许最大波浪能峰值功率为400KW的波浪能独立发电系统，一年可发电26300度。系统由三部分构成：波浪能独立发电系统、波浪能制淡系统以及漂浮式波浪能充电系统。其中发电系统的功能是将波浪能转换成稳定的电力，可以直接为照明、计算机、空调机等设备供电，为海上用户提供所需的电力；制淡系统的功能则是将波浪能直接用于海水淡化；而充电系统，则是将充裕的波浪能转换成电能，直接充入蓄电池，备不时之需，或为海上航标灯等设施供电。,波浪能量的转换 环境条件,波浪的特点是力大、低速（周期为几秒）、能流密度低，做无规则的往复运动。波力巨大擎入，大波浪可把重达130t的岩石抛到高达20m的岸上。波浪能流密度虽低，但其横向作用产生的能量密度很高，且沿海岸线分布，有利于开发大功率波力发电站。全球的波能如能全部转换为电能，则每年可达23650亿kWh。当波高为2m，波浪起伏周期为2.5s时，发电功率为24kW。波高3m、周期11s时为130kW。,波浪能量的转换 环境条件,由于波浪运行不规则，只能采用统计学来处理数据，可将波能E用下式表达（波浪横向长度为1m时的波能平均值）：E=0.5（H1/3）2（T1/3）（kW/m）式中H1/3和T1/3分别为波高H和波周期T的算术平均值，单位分别为m和s。,
