海洋波浪能資料課件

海洋波浪能波浪能波浪能發(fā)電波浪發(fā)電的應(yīng)用波浪發(fā)電的局限性及發(fā)展前景12342021/2/111海洋波浪能波浪能波浪能發(fā)電波浪發(fā)電的應(yīng)用波浪發(fā)電的局限性及發(fā)1.海洋波浪能概述海洋占地球表面的70％以上,集中了97％的水量，蘊藏著大量的能源，其中包括波浪能、潮汐能、海流能、溫差能、鹽差能等。海浪總是周而復(fù)始，晝夜不停地拍打著海岸，其中所蘊藏的波浪能是一種取之不盡的可再生能源，有效利用巨大的海洋波浪能資源是人類幾百年來的夢想。波浪能主要是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運動周期以及迎波面的寬度成正比。

2021/2/1121.海洋波浪能概述2021/2/1121.波浪能波浪能的大小

波浪能的大小可以用海水起伏勢能的變化來進(jìn)行估算即P為單位波前寬度上的波浪功率,單位kW/mT為波浪周期，單位s;H為波高，單位m。

實際上波浪功率的大小還與風(fēng)速、風(fēng)向、連續(xù)吹風(fēng)的時間、流速等諸多因素有關(guān)。波浪能的能級一般以kW/m表示,代表通過一條平行于波前的1m長的線的能量。2021/2/1131.波浪能波浪能的大小波浪能的大小可以用海水起伏勢能1.波浪能波浪能優(yōu)缺點波浪能

品位最高能量密度高可再生清潔能源最不穩(wěn)定破壞力驚人難利用優(yōu)點缺點2021/2/1141.波浪能波浪能優(yōu)缺點波浪能品位最高最不穩(wěn)定優(yōu)點缺點201.波浪能波浪能利用波浪能發(fā)電海水淡化供熱抽水制氫

波浪能利用裝置的種類繁多,有關(guān)波能裝置的發(fā)明專利超過千項，獲得專利證書的也達(dá)數(shù)百件。波浪能利用被稱為“發(fā)明家的樂園”。2021/2/1151.波浪能波浪能波浪能發(fā)電海水淡化供熱抽水制氫2.波浪能發(fā)電波浪能發(fā)電（wavepowergeneration）是以波浪的能量為動力生產(chǎn)電能。海洋波浪蘊藏著巨大的能量,通過某種裝置可將波浪的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械的、氣壓的或液壓的能量，然后通過傳動機(jī)構(gòu)、氣輪機(jī)、水輪機(jī)或油壓馬達(dá)驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。波浪發(fā)電是繼潮汐發(fā)電之后發(fā)展最快的海洋能源利用形式，到目前為止，世界上已有日本、英國、愛爾蘭、挪威、西班牙、瑞典、丹麥、印度、美國等國家相繼在海上建立了波浪發(fā)電裝置。2021/2/1162.波浪能發(fā)電2021/2/1162.波浪能發(fā)電1799年1910年1965年1978年英國、中國、挪威等國均研制成功波浪能發(fā)電站,標(biāo)志著波浪能發(fā)電站實用化的開始。日本建造了一艘長80m、寬12m、高5.5m稱為“海明號”的波浪能發(fā)電船。

日本發(fā)明了導(dǎo)航燈浮標(biāo)用氣輪機(jī)波浪能發(fā)電裝置,成為首次商品化的波浪能發(fā)電裝置。

法國建造了一套氣動式波浪能發(fā)電裝置,供應(yīng)他自己住宅1kW的電力。法國的吉拉德父子,獲得了利用波浪能的首項專利。1985年21世紀(jì)“海蛇”、“巨蟒”等新型波浪能發(fā)電設(shè)備問世……2021/2/1172.波浪能發(fā)電1799年1910年1965年1978年英國、2.波浪能發(fā)電國外現(xiàn)狀70年代末成立世界波浪能研究中心85年建成75KW震蕩波力電站并網(wǎng)95年建造第一座波浪商業(yè)電站并網(wǎng)QUB建造震蕩水柱式岸邊電站蘭卡斯特大學(xué)點頭鴨式波能裝置英國2021/2/1182.波浪能發(fā)電國外現(xiàn)狀70年代末成立世界波浪能研究中心85年2.波浪能發(fā)電導(dǎo)航波力發(fā)電裝置“海明號”波力發(fā)電船“巨鯨”漂浮發(fā)電裝置日本公司研究所大學(xué)4座波力電站,8座試運行，世界領(lǐng)先擺式波能裝置防波堤式電站岸式電站海洋科學(xué)技術(shù)中心公司研究所大學(xué)海洋科學(xué)技術(shù)中心2021/2/1192.波浪能發(fā)電導(dǎo)航波力發(fā)電裝置“海明號”波力發(fā)電船“巨鯨”漂國內(nèi)現(xiàn)狀2.波浪能發(fā)電中國擁有著473萬平方千米的海洋、1.8萬千米綿延的海岸線,可以說有著富饒的海洋能資源。據(jù)現(xiàn)有觀測資料統(tǒng)計，全國沿岸波浪能資源平均理論功率大約為1000余萬kW，其中臺灣省沿岸最多，為429萬kW，占全國總量的1/3;中國的波浪發(fā)電研究起始于20世紀(jì)70年代,1975年我國制成了1kW波電浮標(biāo)，并在浙江省嵊山島試驗。自1985年起,我國研制了多種小型產(chǎn)品，其中有600多臺作為航標(biāo)燈用，并出口到日本等國。1989年在珠海市大萬山島建成第一座多振蕩水柱型岸基式試驗波浪電站;廣州能源研究所已將其改建成一座20kW的波力電站,并于1996年2月試發(fā)電成功?！熬盼濉逼陂g,廣州能源研究所在廣東汕尾市建設(shè)100kW波力電站，是一座與電網(wǎng)并網(wǎng)運行的岸式振蕩水柱型波能裝置。我國計劃至2020年,在山東、海南、廣東各建1座1000kW級的岸式波力電站。

由天津國家海洋局海洋技術(shù)所研建的100kW擺式波力電站,已在1999年9月在青島即墨大官島試運行成功。2021/2/1110國內(nèi)現(xiàn)狀2.波浪能發(fā)電中國擁有著473萬平方千米的海洋、1.2.波浪能發(fā)電輸入能量穩(wěn)定,穩(wěn)速、穩(wěn)壓和蓄能波浪發(fā)電要求海水腐蝕、海生物附著和抗御海上風(fēng)暴在海上建造浮體,解決海底輸電問題;在海岸處建造特殊水工建筑物,收集海浪和安裝發(fā)電設(shè)備。2021/2/11112.波浪能發(fā)電輸入能量穩(wěn)定,波浪發(fā)電海水腐蝕、海生物附著和抗2.波浪能發(fā)電1波浪能的收集采用聚波和共振的方法把分散的波浪能聚集起來2中間轉(zhuǎn)換，即能量的傳遞過程包括機(jī)械傳動、低壓水力傳動、高壓液壓傳動、氣動傳動，使波浪能轉(zhuǎn)換為有用的機(jī)械能。3第三級轉(zhuǎn)換又稱最終轉(zhuǎn)換由機(jī)械能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能波浪能的轉(zhuǎn)換2021/2/11122.波浪能發(fā)電1波浪能的收集2中間轉(zhuǎn)換，即能量的傳遞過程3第2.波浪能發(fā)電波浪能發(fā)電方式數(shù)以千計,按能量中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)主要分為機(jī)械式、氣動式和液壓式三大類。機(jī)械式

通過某種傳動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)波浪能從往復(fù)運動到單向旋轉(zhuǎn)運動的傳遞來驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的方式。采用齒條、齒輪和棘輪機(jī)構(gòu)的機(jī)械式裝置。機(jī)械式裝置多是早期的設(shè)計,往往結(jié)構(gòu)笨重，可靠性差，未獲實用。

機(jī)械式裝置簡圖2021/2/11132.波浪能發(fā)電波浪能發(fā)電方式數(shù)以千計,按能量中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)主要漂浮氣動式裝置由于波浪運動的表面性和較長的中心管的阻隔,管內(nèi)水面可看作靜止不動的水面。內(nèi)水面和氣輪機(jī)之間是氣室。當(dāng)浮體帶中心管隨波浪上升時，氣室容積增大，經(jīng)閥門吸入空氣。當(dāng)浮體帶中心管隨波浪下降時，氣室容積減小，受壓空氣將閥門關(guān)閉經(jīng)氣輪機(jī)排出，驅(qū)動沖動式氣輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。這是單作用的裝置，只在排氣過程有氣流功率輸出。漂浮氣動式裝置工作原理圖2.波浪能發(fā)電氣動式

通過氣室、氣袋等泵氣裝置將波浪能轉(zhuǎn)換成空氣能,再由氣輪機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的方式。2021/2/1114漂浮氣動式裝置工作原理圖2.波浪能發(fā)電氣動式振蕩水柱氣動式

它有兩組吸氣閥和兩組排氣閥,固定氣室的內(nèi)水位在波浪激勵下升降，形成排氣、吸氣過程。四組吸、排氣閥相應(yīng)開啟和關(guān)閉，使交變氣流整流成單向氣流通過沖動式氣輪機(jī)，驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。這是雙作用的裝置，在吸、排氣過程都有功率輸出。氣動式裝置使緩慢的波浪運動轉(zhuǎn)換為氣輪機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)運動，機(jī)組縮小，且主要部件不和海水接觸，提高了可靠性。氣動式裝置在日本益田善雄發(fā)明的導(dǎo)航燈浮標(biāo)用波浪能發(fā)電裝置上獲得成功的應(yīng)用。振蕩水柱氣動式工作原理簡圖2.波浪能發(fā)電2021/2/1115振蕩水柱氣動式它有兩組吸氣閥和兩組排氣閥,固定波浪能氣動能氣輪電機(jī)電能

渦輪機(jī)氣流示意圖

波浪的起伏使室內(nèi)空氣受到擠壓和膨脹,產(chǎn)生一股股壓縮空氣流通過噴嘴，由于噴嘴剖面遠(yuǎn)小于空氣室的剖面，使氣流速度大為提高，從1m/s提高到100m/s。高速氣流沖擊空氣渦輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)而發(fā)電。2.波浪能發(fā)電2021/2/1116波浪能氣動能氣輪2.波浪能發(fā)電液壓式通過某種泵液裝置將波浪能轉(zhuǎn)換為液體(油或海水)的壓能或位能,再由油壓馬達(dá)或水輪機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的方式。點頭鴨液壓式波浪運動產(chǎn)生的流體動壓力和靜壓力使靠近鴨嘴的浮動前體升沉并繞相對固定的回轉(zhuǎn)軸往復(fù)旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動油壓泵工作，將波浪能轉(zhuǎn)換為油的壓能，經(jīng)油壓系統(tǒng)輸送，再驅(qū)動油壓發(fā)電機(jī)組發(fā)電。點頭鴨裝置有較高的波浪能轉(zhuǎn)換效率，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，海上工作安全性差，未獲實用。點頭鴨液壓式裝置簡圖2021/2/11172.波浪能發(fā)電點頭鴨液壓式裝置簡圖2021/2/11173.波浪發(fā)電的應(yīng)用波浪能供電的燈光浮標(biāo)2021/2/11183.波浪發(fā)電的應(yīng)用波浪能供電的燈光浮標(biāo)2021/2/11183.波浪發(fā)電的應(yīng)用中國的波浪能研究開始于1980。到2001年,開發(fā)了一系列振蕩水柱(OWC)波能裝置，裝機(jī)容量分別為10W、60W、100W?，F(xiàn)在，大約700臺10W振蕩水柱裝置用于為導(dǎo)航浮標(biāo)供電，其它振蕩水柱裝置處于實驗階段。用于導(dǎo)航浮標(biāo)的10W振蕩水柱裝置用于導(dǎo)航標(biāo)船的100W振蕩水柱裝置2021/2/11193.波浪發(fā)電的應(yīng)用中國的波浪能研究開始于1980。到200

值得一提的是,若在海岸邊排列幾艘大型的波浪能發(fā)電裝置，不僅可利用波浪能發(fā)電，做成移動式發(fā)電站，還可將它們當(dāng)做防波堤，起到消波作用，移動電站還具有靈活的戰(zhàn)備作用，戰(zhàn)時可作為單用發(fā)電站。3.波浪發(fā)電的應(yīng)用2021/2/1120值得一提的是,若在海岸邊排列幾艘大型的波浪能3.波浪發(fā)電的應(yīng)用2021/2/11213.波浪發(fā)電的應(yīng)用2021/2/11213.波浪發(fā)電的應(yīng)用中國廣東汕尾市100kW岸式振蕩水注波力電站2021/2/11223.波浪發(fā)電的應(yīng)用中國廣東汕尾市100kW岸式振蕩水注波力電

為解決一直困擾著海浪發(fā)電機(jī)設(shè)計和建造的各種問題,制造更先進(jìn)的海浪發(fā)電機(jī)，歐洲海洋能源中心在英國政府的資助下，在2003年10月，世界上第一個專門為研究和測試而建立的海浪發(fā)電試驗場在這里問世了。

“海蛇”海浪發(fā)電試驗場2021/2/1123

為解決一直困擾著海浪發(fā)電機(jī)設(shè)計和建造的各種問題,制造它是世界上第一個商業(yè)海浪發(fā)電廠,位于葡萄牙北部海岸，2008年剛剛投入運轉(zhuǎn)?！昂Ｉ摺钡陌l(fā)電機(jī)是一個長150米的鋼鉸接結(jié)構(gòu)，通過彎曲移動帶動水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，可產(chǎn)生750kW電量?！昂Ｉ摺?021/2/1124它是世界上第一個商業(yè)海浪發(fā)電廠,位于葡萄牙北部海岸，2008

Pelamis天才般的設(shè)計能夠避免風(fēng)暴的摧毀,它利用了仿生技術(shù)，外形像一條大海蛇。每臺發(fā)電機(jī)由4節(jié)直徑為3.5米的圓柱形浮筒組成，每兩個金屬節(jié)段之間用鉸鏈連接起來。這條金屬海蛇的嘴垂直于海浪的方向，這些圓筒會像海蛇的身子一樣隨著波浪上下起伏，關(guān)節(jié)處的上下運動與側(cè)向運動會推動圓筒內(nèi)的液壓活塞作往復(fù)運動，把液壓油從發(fā)動機(jī)中間壓過去，驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。“海蛇”2021/2/1125Pelamis天才般的設(shè)計能夠避免風(fēng)暴的摧“海蛇”發(fā)電站示意圖3.波浪發(fā)電的應(yīng)用2021/2/1126“海蛇”發(fā)電站示意圖3.波浪發(fā)電的應(yīng)用2021/2/1126“巨蟒”“海蛇”的出現(xiàn),將當(dāng)時全球海浪發(fā)電的效率發(fā)揮到了極致。然而來自南安普敦大學(xué)的約翰·查普林(JohnChaplin)教授帶來的“巨蟒”卻更讓人吃驚。它體積更大，長約200米、直徑達(dá)7米，重量卻更輕。主要的秘密在于材料，“巨蟒”通身用橡膠制成。奧克尼的試驗結(jié)果表明，“巨蟒”捕獲海浪能量的能力約是“海蛇”的3倍，平均可達(dá)到1兆瓦的功率。這意味著它1小時的工作，就可以滿足數(shù)百個家庭生活用電的需要。2021/2/1127“巨蟒”2021/2/1127

名為“巨蟒”的海浪發(fā)電機(jī)由英國Checkmate海洋能源公司設(shè)計,是一種類似蟒蛇的大型發(fā)電設(shè)備，由橡膠而不是鋼鐵制成。“巨蟒”開發(fā)人員表示，全尺寸“巨蟒”投入使用后，可滿足1000個普通家庭的用電需求。據(jù)他們透露，“巨蟒”將于2014年左右投入運轉(zhuǎn)。

“巨蟒”2021/2/1128名為“巨蟒”的海浪發(fā)電機(jī)由英國Checkm4.波浪發(fā)電的局限性開發(fā)成本高,規(guī)模小，裝置龐大造價昂貴，社會效益好但是經(jīng)濟(jì)效益差，投資回收期長可靠性差輸出功率太小能量傳輸復(fù)雜由于波浪能