海洋能源开发利用技术.docx

新能源 海洋能源开发利用技术 浩瀚的大海，不仅蕴藏着丰富的矿产资源，更有真正意义上取之不尽，用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源，也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源。它有自己独特的方式与形态，就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热能、物理化学能等能源。直接地说就是潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能（潮流能）及海水盐差能等。这些都是“再生性能源”，永远不会枯竭，也不会造成任何污染。在取得风能发电和太阳能发电的成功，同时面对着当下环境、能源的严峻挑战下，如何从覆盖地球70%的海洋中获取可再生能源，再度成为能源行业关注的焦点。 波浪能 波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能，是由风把能量传递给海洋而产生的，它实质上是吸收了风能而形成的。目前，波浪能的利用主要集中在波浪能发电方面，国内外主要采用以下几种技术装置。 振荡水柱技术 原理： 振荡水柱技术通常指采用气室俘获波浪能的装置。气室是一个下方开口的结构，当波浪作用在开口时，气室内的水柱就会上下运动，驱动水柱上方的空气，形成复气流；该气流驱动安装在气室喷嘴上的空气透平，得到旋转机械能；旋转机械能再通过驱动发电机发电。 优缺点： 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；缺点是空气透平能量转换效率较低。 发展与改进： 振荡水柱式波能装置的转换效率不高，主要问题出在空气叶轮上。针对这一点，改良后的装置使用了一种可控制叶片桨距的空气叶轮，使叶片处于最佳攻角以提高转换效率；此外还还使用了抛物线柱面聚波板，将波浪聚集在气室；与此同时，以前的固定式也改为了漂浮式振荡水柱装置，可以投放在距岸8~12英里的波浪能更加丰富的地方。今后，研究人员将致力于提高装置能量转换效率、增强装置抗浪能力、延长装置使用寿命、降低传输成本方面以达到降低发电成本的目标。 筏式波浪能技术 原理： 筏式波浪能技术通过漂浮在水面的、端部铰接的浮体俘获波浪能，再通过液压系统驱动发电机发电。 pelamis波力装置 pelamis波力装置： 实际上pelamis装置是改良的筏式装置，传统装置只允许一个方向的角位移，在斜浪作用下受到弯曲力矩易损坏。而pelamis装置允许两个方向的角位移。它是世界上第一座进行商业示范运行的漂浮式波力电站。 优缺点： 筏式装置的长度方向顺浪布置，迎波面较小，与垂直于波面的同等尺度的波能装置相比，其吸收波浪能的能力稍逊一筹。但它具有较好的整体性，抗波浪冲击力强，具有较好的能量传递效率和发电稳定性。 振荡浮子式技术 原理： 该技术采用浮子俘获波浪能，通过与浮子连接的液压装置或机械装置将波浪能转换为某种机械能，再通过发电机转换为电能，或通过其他装置制造淡水。 我国的振荡浮子式技术改进与发展： 主要目的之一是攻克动力摄取障碍（1）如何高效地将往复机械能转换为旋转机械能（2）如何为前一级转换提供最佳负载（3）如何具备良好的抗冲击性。振荡浮子技术采取液压柱塞泵和液压马达解决第一、三个核心问题，这两者都为成熟技术，可以将60%以上的往复机械能转换为旋转机械能。为了解决第二个核心问题，我国的振荡浮子技术发展了负载控制技术和蓄能稳压技术。 优缺点：振荡浮子不易受潮位影响，一级转换效率更高。液压柱塞泵和液压马达效率都很高且不易损坏，由于有蓄能稳压系统，其输出电能很稳定。 漂浮式鸭式装置 原理： 该装置具有垂直于来波方向的转动轴，装置横截面呈鸭蛋形，水下部分为圆弧形，圆心在转动轴处。装置在波浪作用下绕转动轴往复转动，装置的后部为圆弧形，不会造成向后行进的浪；又由于装置吃水较深，靠近表面的波不会到达装置后面，是的鸭式装置可以将短波全部拦截下来，能量传递效率极高。 我国的漂浮式鸭式装置改进与发展： 最初的鸭式装置是岸式装置，建造时需要根据地形决定修建方案，难度较大。在“十一五”期间，主要方向是利用动力摄取技术发展漂浮式装置，同时提高一级转换效率。 广州能源所漂浮式鸭式波浪能发电装置 优缺点： 通常来说，漂浮式装置比固定式装置受到的海浪的作用更大，波浪更易通过漂浮装置到达后方，所以漂浮式装置的效率比固定式要低得多。但是漂浮式波能装置的投放更加容易，不需过多考虑水下地形，更容易批量生产、批量投放，形成大规模的波能发电场，更能代表今后的主流发展方向。 波浪能开发利用技术的发展趋势： 由固定式发展向漂浮式。虽然在有些技术中固定式装置的效率较高，但漂浮式本身具有的便于投放、地形要求低的特点使得未来的大规模波浪能发电成为可能，所以漂浮式装置才是未来的主流方向。 规模越来越大，应用越来越广。随着各项核心技术的成熟，