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1、海洋波浪发电本讲稿第一页，共十二页背景介绍背景介绍世界能源格局：世界能源格局：人类对于传统能源的开发，面临着严峻的挑战。而能源在使用的过程中伴随产的温室效应和其他污染问题也将逐渐影响到我们的生存环境。如此恶劣的能源环境，使得能源学家不得不重新审视可再生能源，如风力能、太阳能、水能、地热能与海洋能等的定位，这些可再生能源的使用量目前仅占世界能源总使用量的 3%，利用率相对传统能源而言是非常低的。海洋能及其开发海洋能及其开发:海洋能具备非常好的品性，即可再生性和清洁性，是现阶段亟待开发利用并十分具有战略意义的新能源。我国有18000公里的海岸线、300多万平方公里的管辖海域，海洋能源十分丰富，其中
2、，近海域波浪能的蕴藏量约为1.5亿千瓦，可开发利用量约30003500万千瓦，海洋风能约有7亿千瓦左右。因此，大力发展海洋新能源，对于优化我国能源消费结构，支撑经济社会可持续发展意义重大。本讲稿第二页，共十二页背景介绍背景介绍世界波浪能储备情况：世界波浪能储备情况：海洋波浪发电研究意义海洋波浪发电研究意义:分布最广；可再生，太阳照射便能产生风能，从而会不断地产生波浪能；波能流密度最大，最高在某些地方可达到 100kW/m，可利用程度非常高；洁净无污染；有按周期性变化的规律可循，便于实现标准化利用；以机械能形式出现，是海洋能中品位最高的能量海洋波浪发电现状：海洋波浪发电现状：本讲稿第三页，共十二
3、页海洋波浪发电的工作原理海洋波浪发电的工作原理波浪发电的原理主要是将波力转换为压缩空气来驱动空气透平发电机发电。当波浪上升时便将空气室中的空气顶上去，被压空气穿过正压水阀室进入正压气缸，并驱动发电机轴伸端上的空气透平，使发电机发电。当波浪落下时，空气室内形成负压，使大气中的空气被吸人气缸，并驱动发电机另一轴伸端上的空气透平，使发电机发电，其旋转方向不变。从中排出的空气进入负压气缸，再穿过负压水阀室并到达负压空气室。由于正、负压水阀室相当于逆止阀的作用，正、负两条回路互不干扰。用水阀作为逆止阀的原理是利用压力差，压力空气只能单向通行。本讲稿第四页，共十二页海洋波浪发电的三级装置海洋波浪发电的三级
4、装置第一级转换装置第一级转换装置 受能体的不同类型使得能量转换的方式也不同，可以分为如下三类：受能体为刚体，能量转换方式为波能转化为机械能，如振荡浮子式、摆式、点头鸭式以及波面筏式；受能体为水体，能量转换方式为波能转化为动能跟势能，如收缩波道式（即聚波水库）；受能体为空气，能量转换方式为波能转化为空气能，如振荡水柱式。装置中间转换装置：中间转换装置：中间转换在波浪发电系统中是必不可少的，它主要起到了稳向、增速和稳速的作用。另外在一些系统中第一级转换装置和最终转换装置之间是有一定距离的，因此就要求中间转换装置起到能量传输的作用。本讲稿第五页，共十二页海洋波浪发电的三级装置海洋波浪发电的三级装置最
5、终转换装置：最终转换装置：一般的最终转换是将机械能转化为电能，采用常规的有适当调节机构的发电机，但由于在海洋环境下，工况有较大幅度的变化，效率会因此受到影响。大部分波浪发电装置都采用透平机、水轮机、永磁直线电机，也有些装置采用磁流体发电机。随着技术的不断创新，新型的发电装置也在不断涌现，如利用压电聚合物实现波能转换电能。本讲稿第六页，共十二页波浪能技术的分类波浪能技术的分类本讲稿第七页，共十二页波能转换技术波能转换技术(OWC，振荡水柱，振荡水柱)本讲稿第八页，共十二页波能转换技术波能转换技术(Raft，筏式，筏式)本讲稿第九页，共十二页波能转换技术波能转换技术(Tapchan，收缩波道，收缩
6、波道)本讲稿第十页，共十二页波能转换技术波能转换技术(漂浮式点吸收漂浮式点吸收)本讲稿第十一页，共十二页由波浪发电装置引起的环境问题由波浪发电装置引起的环境问题 波浪能具有非常可观的应用前景，能够减少人们对化石燃料的依赖性，但是，我们也要在关心波浪能开发利用的同时关注它对环境的影响。对于环境问题的考虑，欧洲各国早在2006年的欧洲海洋能合作企划书中就已提到，所以这也是我们将来要发展波浪发电必须关心的问题。小规模波浪发电装置可能不会引起太大的环境冲击，但是如果以后大规模的进行海浪发电，将会占用大面积的海面，而这必然会对海洋的生态系统产生冲击。如果在海面布置大量的发电装置，很可能对海洋生物造成危害，甚至会影响到海洋上正常商业航运。本讲稿第十二页，共十二页