第六章--海洋能利用-He-3摘要.ppt

多个单元漂浮的波浪能转换装置连成一线，像木排一样面向外海面，多数是迎着来波方向布置，也可以是顺着来波方向布置。大部分入射波的波浪能被装置吸收，少部分入射波绕到装置后面的水域，是装置后面的水域的波浪相对平静，有消波的作用。图5-15为日本研制的“鲸鱼”振荡水柱波能转换装置。 6.2 海洋波浪能利用 6.2.5.2 衰减式波浪能转换装置 多个单元漂浮的波浪能转换装置连成一线坐立在离岸不远的水域，像防波堤一样阻挡从外海来的波浪，或者是坐立在海边的岩石上，大部分入射波能被装置吸收，少部分被反射回大海。图5-16是利用防波堤的一段建造的振荡水柱式波浪能发电装置示意图，数值单位是m。 6.2 海洋波浪能利用 6.2.5.3 截止式波浪能转换装置 波浪能转换是利用波浪资源，波浪发电装置如同水电站和风力发电机选址一样，要安装在波浪经常出现而且比较大的水域。选择站址应考虑装置所在水域的波况，首先参考与该水域风浪形成和发展有关的四个因素：风速、风时、风距和水深。一般预先要在该水域设波浪观测站或利用该水域历年的气象资料，根据风况推算波况。 点吸式装置一般设在外海比较宽阔的水域，可以不用考虑浪向，是全方位的。而衰减式和终止式对入射波的方向有要求，同时还要考虑水深，以免因为波浪在浅水水域传播过程中消耗能量。装置对面的海域还能不能有岛屿和暗礁。 6.2 海洋波浪能利用 6.2.6.1 波浪发电基本环节的设计—选址 大型的波浪发电站应该设在陆地的，这是由于地球自转，在海面上盛行西风，风浪向西海岸聚集；又是由于地球的自转，在西海岸形成的水流经常冲刷海岸，西海岸泥沙淤积少，西海岸一般比东海岸的水深。 对于衰减式和终止式，特别是建在岸边的装置，还要在款水池作复杂地形的模拟实验，包括站址前的海床和海岸线的地形，考虑波浪传播过程受地形影响的折射和绕射等因素，确定装置的设计波况。 6.2 海洋波浪能利用 6.2.6.1 波浪发电基本环节的设计—选址 吸能是波能转化过程的第一级转换。波浪能转换装置的功能与造波机刚好相反，它相当于造波水池的消波机构，吸收入射波的波能。为了更多地吸收海面的波能，提高波能装置的转换效率，波浪能利用的概念与常规海洋工程能源不同，它不但设置在风头浪尖的水域，还要尽可能多地把分散的波浪收集到局部位置，人为地增大波高，即有聚波的功能。 6.2 海洋波浪能利用 6.2.6.2 吸能体 振荡和纵荡的浮体 浮体的垂荡固有频率fz的表达式为 ：ρ是海水密度（kg/m3）;g=1030kg/ m3;Awp是浮体水面截面（m2）；m是垂荡系统的质量（kg）；mw是附加质量，即垂荡运动激励的水质量（kg）。 浮体的纵荡固有频率fθ的表达式为 ：Iy是物体围绕通过重心的旋转的质量惯性力矩（m·N·s2/rad）; Iw是附加质量惯性力矩（m·N·s2/rad）;C是流体静力恢复力矩系数（m·N·s2/rad）。 6.2 海洋波浪能利用 6.2.6.2 吸能体 6.2 海洋波浪能利用 6.2.6.2 吸能体 6.2 海洋波浪能利用 6.2.6.2 吸能体 振荡水柱（OWC） 振荡水柱波能转换装置的原理是，潜入水中的空腔体，腔体的底部开口，或腔体下端面向来波方向侧开口，空腔内的水柱与腔外海水连通，水柱在入射波激励下在腔内上下振荡，水柱像打气筒一样泵吸空气，通过顶盖的小孔，产生高速的往复气流，气流驱动空气透平，产生旋转动力。 OWC是振荡水柱英文的缩写，是国际上对振荡水柱波能转换装置的简称。如右图。 6.2 海洋波浪能利用 6.2.6.2 吸能体 振荡水柱（OWC） 水柱固有频率与入射波频率的关系 或 假设入射波为规则正弦波，气室内的水柱的平均垂直位移为 水柱的速度和加速度分别为 小孔中气流的速度为 6.2 海洋波浪能利用 6.2.6.2 吸能体 折射聚波 利用凸透镜聚焦的原理，把大范围入射波聚到岸边的波能转换装置上。 能量转换是将装置吸收的波能变成可供人们利用的电能或者其它用处的中间环节，归纳有三种传动方式：机械传动，空气传动和液压传动。其目的是将低速、低压的波浪能变成高速、高压便于利用的机械能。 6.2 海洋波浪能利用 6.2.6.3 能量转换 机械传动 比较简单直观的方式，一般是利用浮子带动滑轮、齿条和曲柄连杆机构等机械，带动活塞泵海水，或经过增速齿轮带动发电机发电。图5-23，是一种带增速齿轮的机械传动波力发电装置。齿轮传动机构效率低，系统庞大，所以在单行波浪发电装置中很少采用。 6.2 海洋波浪能利用 6.2.6.3 能量转换 空气传动 在前面提到的振荡水柱式波能转换系统（如图5-24），利用空气为中间介质，从波动的水体提取能量，