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时光的河入海況(时光的河入海流)

2022-06-22 17:10

1千瓦改进型船抛锚波浪能发电试验现场

海洋蕴藏着丰富的可再生能源,是一个诱人的宝库。地球表面70%以上被海洋覆盖,因此海洋收集了大量入射到地球上的太阳能。太阳辐射产生风和风暴,继而在水面形成风浪,这些波浪在传播过程中以最小耗散将能量带向海岸。

由风暴产生的海浪可能需要数天才能到达海岸,因此波浪能比风能更容易被预测。而水的质量密度几乎是空气密度的800倍,海浪的能量密度更高。

由于世界上大多数人都住在海岸附近,而海洋表面能够收集太阳能,海浪又将大部分能量带向海岸,因此海洋波浪能量转换利用将给人类带来巨大福利。

波浪能利用装置产业化进程缓慢

目前,波浪能利用技术种类繁多,其中基于漂浮式技术发展的装置由于可以低成本批量生产、建造受海洋环境影响较小、适用面广,因而成为国际发展的主流。

漂浮式波浪能利用技术绝大部分是靠结构物(浮子)的往复运动实现能量转换(即振荡浮子技术)。漂浮振荡浮子技术又可分为单浮体和多浮体两类。

采用结构物与支撑平台相对运动转换波浪能量的是多浮体技术,如美国的OPT、英国的Pelamis,这类技术后续能量转换一般采用液压或机械直接传动系统。目前,国内外对多浮子技术投入的人力和物力都非常大,但由于其结构复杂、部件多,并受海洋恶劣环境影响严重,因此产业化进程至今仍很缓慢。

基于漂浮多浮体振荡浮子技术发电原理,早在2011年,科学家便设计了两种具备自航能力的波浪能发电船。它们驶回港口可以躲避极端海况,降低了对装置生存性能和安全性能的要求,并提高了布放时空的灵活性。发电船既可采用常规电缆送电上岸,也可采用蓄能进港送电上岸,还可为其他生产活动提供平台和电力。装有波浪能发电装置的船舶,航行时可将装置浮体部分收起,避免增加船舶航行阻力。不过,这些目前都只是一种设想,技术可行性仍未知。

用一个结构物通过海水在管道内相对运动实现波浪能转换的技术称为单浮体振荡水柱技术,该技术后续能量转换一般采用气动系统,通过空气实现波浪能到电能的转换,主要转换部件是空气透平发电机,如后弯管技术、中心管技术等。其典型的示范电站有1290吨“巨鲸”示范装置、29吨OE Buoy1:4比例后弯管装置、即将展开海试的826吨1.25MW OE Buoy后弯管原型机和已小规模商业化应用的中心管航标灯用波浪能发电装置等。29吨OE Buoy1:4比例样机已经稳定运行两年以上。

振荡水柱技术结构简单、可靠性高、受海生物附着影响小,小型发电装置已实现商业化运作,但大型装置因对转换机理认识不足而导致转换效率不高、性价比低,发展缓慢。