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清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化 应用 的技术体系。含义有三点：第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调 经济 性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。 传统意义上，清洁能源指的是对环境友好的能源，意思为环保，排放少，污染程度小。但是这个概念不够准 ??清洁能源[1] 核能虽然属于清洁能源，但消耗铀燃料，不是可再生能源，投资较高，而且几乎所有 的国家，包括技术和管理最先进的国家，都不能保证核电站的绝对安全确，容易让人们误以为是对能源的分类，认为能源有清洁与不清洁之分，从而误解清洁JOURNAL OF ZHEJIANGUNIVERSITYOF TECHNOLOGY Vol. 34No.1 Feb. 2006 收稿日期: 2005-04-01 作者简介: 任建莉(1975
), 女, 山西介休人, 讲师, 博士, 主要从事低污染燃烧和新能源开发利用的研究. 海洋波能发电的现状与前景 任建莉, 钟英杰, 张雪梅, 徐
璋 (浙江工业大学机械制造及自动化省部共建教育部重点实验室, 浙江杭州310032) 摘要: 波浪能是海洋能源中蕴藏最为丰富的能源之一, 也是海洋能利用研究中近期研究最多的海洋 能源, 其开发利用技术已趋于成熟, 正在进入或接近于商业化发展阶段. 针对海洋波浪能发电技术 的基本原理、能量转换系统等作了全面综述, 介绍了国内外海洋波能发电技术的进展和主要波能装 置, 而其中一些计划的成功实施, 有力地推动了波能转换的技术进步及其在世界范围内的竞争力. 同时也分析了波浪能研究和利用的发展目标和方向, 指出我国波浪能利用对于沿海地区海洋资源 的开发和远离大陆海岛的发展有着十分重要的意义. 关键词: 海洋波浪能; 波能转换; 发电; 新能源 海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然 能源, 主要为潮汐能、波浪能、海流能( 潮流能) 、海 水温差能和海水盐差能. 更广义的海洋能源还包括 海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物 质能等 [ 1] . 究其成因, 潮汐能和潮流能来源于太阳和 月亮对地球的引力变化, 其他基本上源于太阳辐射. 为保证人类所需的能源得到稳定而持久的发展, 世 界各国均在努力使能源结构从单一的常规能源向多 种新能源过渡, 20多年来, 作为主要可再生能源之 一的清洁的海洋能事业取得了很大发展. 波浪能是海洋能利用研究中近期研究最多、政 府投资项目最多和最重视的一种能源. 目前, 波浪能 开发利用技术趋于成熟, 已进入商业化发展阶段, 将 向大规模利用和独立稳定发电方向发展. 波浪发电 是波浪能利用的主要方式, 可以为边远海岛和海上 设施等提供清洁能源. 此外, 还可以利用波浪能提供 的动力进行海水淡化、从深海提取低温海水进行空 调制冷以及制氢等. 随着波能利用技术在实用化方 面的日渐成熟, 相信波浪能利用会有新的发展, 并在 新能源利用领域占据一席之地. 1
波能发电基本原理 波浪主要是指风致波, 空气和海水的交界面就 是海面, 从流体力学的角度来看海面是一个两相问 题. 起风时, 平静的水面在摩擦力作用下便会出现水 波. 风速逐渐增大, 波峰随之加大, 相邻两波峰之间 的距离也逐渐增大. 当风速继续增大到一定程度时, 波顶会发生破碎, 这时就形成了波浪. 波浪是与风同 向的行波, 流体动能随波浪逐层向前传播 [ 2] . 波浪能 是指海洋表面波浪所具有的动能和势能. 波浪的能 量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽 度成正比, 实际上波浪功率的大小还与风速、风向、 连续吹风的时间、流速等诸多因素有关. 波浪能利用 系统首先使用变换装置把波浪能转换成有实用价值 的机械能, 再把机械能转换为电能, 发出的电可直接 用电缆输送到陆地上, 汇入供电系统中, 也可经平滑 化处理后可靠地输送给用户 [ 3] . 1. 1
波能的一次转换 水粒子的运动有多种多样, 它们之间是相互变 换的, 因而波能的变换方式也有许多种, 其共同特点 是: 利用和转换波的基本形态- 水粒子的旋转动能 和位能, 使利用装置能与10 -3 ~ 10 3 kW/ m宽范围 的波能和各种波峰不规则的波浪相匹配, 同时还要 求所用系统在海洋这一特殊环境下能够正常工作. 迄今为止, 各国学者提出了如点头鸭式、等高筏式、 摆式、海蚌式、空气式( OWC) 振荡水柱式以及波浪 聚集式等多种波能转换装置, 其中较早提出的某些 影响很大的装置, 如鸭式、海蚌式和筏式装置, 结构 复杂且有不少活动部件暴露在海水中, 根本无法抵 抗狂风恶浪, 因此由于工程实践性困难几乎已停止 研究, 而空气式波能系统是目前国内外公认的最有 前途的波能装置, 也是目前的主攻