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基于波浪能发电装置的技术性研究

编辑:能源网小编   发布日期:2018-08-17        

  波浪能是海洋能中蕴藏最为丰富的能源之一,也是近期研究最多的海洋能源之一。本文通过系统分析,设计出了一种新型的波浪能发电装置,该装置能连续不间断地供应波浪能并将其为电能。其主要工作原理是利用不同浮子在波的作用下的延时性和与浮动平台的高度差来不间断供能。该装置能有效的增强工作范围内对波浪能的吸收率和吸收量,具有较高的经济价值和实用价值。

  随着人类对能源需求的与日俱增,单一利用传统化石类燃料已远远不能满足人类现阶段的日常所需,因此积极开发新型可再生无污染的新能源已是迫在眉睫。现在,越来越多的国家将目光投向了海洋,海洋占世界总面积的71%,拥有大量的海洋资源,譬如海洋生物资源、海洋化学资源、海洋动力资源、海洋水资源、海洋矿产资源、海洋油气资源、海洋生态资源等。作为资源的宝库,海洋是世界上尚未充分开发利用的最大领域,同时又是一种有利于环保可再生的清洁能源。以海洋能源而言,据研究,海洋中可再生能源可供利用的能量约为70多亿KW,是目前全世界发电能力的几十倍。各类海洋能全球总储量和我国可开发的能量如表1所示。

  波浪能发电主要是通过波浪能发电装置将波浪能首先转换为机械能,然后再将其转换为电能。这一技术始于20世纪80年代,海洋大国利用各种新技术优势纷纷展开实验。海洋能作为一种取之不尽的可再生无污染的清洁能源,其具有分布面广,波浪能量密度高等特点。尤其是能源消耗量大的冬季,可利用的波浪能量也最大。现阶用波浪能并将其转换为电能的转换装置主要有陆地式和离岸漂浮式两种。按能量的传递方式可分为直接机械式、低压水力式、高压液压传动、启动传动4种。而波浪能发电装置种类也非常繁多,主要有竹筏式波浪能发电、点头鸭式波浪能发电、振荡水柱式波浪能发电、环礁式波浪能发电、收缩水道式波浪能发电等。

  我国是海洋大国,可利用的海洋能极为丰富,尤其是东海沿岸(福建、浙江近海)海洋能蕴藏量大,能量密度高,开发条件优越,具有较大的开发利用价值。我国在波浪能资源方面也具有非常丰富的资源。我国理论波浪能存储量为7000万千瓦左右,沿海波浪能能流密度大约为2千瓦至7千瓦之间再能流密度较高的地方,每1米海岸线外的波浪能的能留能够满足约20个家庭的照明所需。

  基于上述,本文提出了一种新型波浪能发电装置,其可以单独使用也可以同时多台或并联使用,能实现同一区域波浪能区域发电厂的功能,因此具有重要的理论和实际意义。

  其包括:①振荡浮子;②波浪能传动装置;③波浪能浮动平台;④波浪能转换装置;⑤平台固定装置;⑥波浪能发电装置。本装置主要利用振荡浮子与波浪能浮动平台在同一列波中的差而引起的高度差来吸收波浪能,并将其通过连接绳索将能量传递到波浪能转换装置上即波浪能发电机主轴上,通过波浪能发电机主轴的转动来使波浪能发电机产生电能,以此来提供人类日常所需。其具体的能量转换径为:波浪能振荡浮子机械能连接绳的机械能波浪能发电机主轴机械能电能。图2为新型波浪能发电装置能量转换示意图。该装置主要由波浪能吸收装置、波浪能转换装置、波浪能发电装置3部分构成。其中波浪能吸收装置和波浪能转换装置为本文设计的波浪能发电装置的核心和主体特征。

  波浪能吸收装置是波浪能发电装置中最为重要的一部分,它是将海洋波浪能为可利用的机械能的关键环节,最终利用海洋波浪能发电量的多少取决于该装置吸收海洋波浪能的多少。因此怎样收集波浪能,将波浪能为什么样的机械能就决定了整套波浪能发电装置工作的发电效率。下面将对波浪能吸收装置的各个环节加以分析说明。

  2.1 主要结构 由图3可以看出该波浪能浮动平台为一个圆柱体,其有5个直径相同的圆形通孔,两个立柱固定凸台和位于其底部的海底固定装置的扣件。其中该波浪能浮动平台能够在海面上随着波浪做上下漂浮,其为悬浮泡沫型材料制成。而其内部5个通孔用于安置振荡浮子,有与浮动平台相同材料制成,其作用是使得振荡浮子在其通孔内也做上下漂浮运动。而立柱固定凸台与浮动平台为一体,用于装配立柱和横杆使得获得的波浪能能有效的传递到波浪能转换装置中。而其底部的扣件用于和位于海底的固定装置配合使得该波浪能吸收装置在运作过程中不会被冲到岸上,即使得其在一定范围内的海域内工作。

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