波浪能有哪些优点?
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。波浪能是海洋能中最不稳定的一种能源,但其品味最高、分布最广且能流密度大。据世界能源委员会的调查显示,全球可利用的波浪能达到20亿千瓦,相当于目前世界发电能量的2倍。我国拥有广阔的海洋资源,波浪能的理论存储量约为7000万千瓦,沿海波浪能能流密度大约为2~7kw/m。浙江、福建、广东和台湾沿海均为波能丰富的地区。波浪能,也称为海洋能或海浪能,是从海洋或海浪中提取的能量。海面波浪剧烈的垂直运动包含大量动能,海浪越强,就越有能力产生动力。波浪能技术可以捕获这些动能用于发电或抽水,目前利用波浪能发电存在一定困难,因此在世界范围内很少有这样的发电厂。
当风吹过水面的强度足够大时,就会产生波浪。由于缺乏陆地来抵抗风力,所以这种情况最常发生在海洋上,海洋的波浪也是最强烈的。
形成的波浪种类取决于地理位置。不停拍打在海滩上、长而稳定的波浪很可能是由远处的风暴和极端天气条件形成的。风暴的力量及其对水面影响的强度甚至可以在另一个半球的海岸上引起波浪。当日本在2011年遭受大规模海啸袭击时,海啸在夏威夷海岸甚至华盛顿州的海滩上都掀起了滔天巨浪。
海洋波浪能是取之不尽、用之不竭的清洁能源,具有资源分布广泛、能流密度大、技术环境友好等优点。利用海洋 波浪能发电能够改善能源结构和环境,有利于海洋资源开发,受到许多国家的重视。本文主要对波浪能发电系统的技术原理、特点和技术现状做了综述,讨论了海洋波浪能利用的意义和前景。 关键词:波浪能发电;振荡水柱;摆式;浮子;鸭式;点吸收海洋波浪能主要来源是太阳热能。由于太阳热能的不均匀分布,导致地球上空气流运动,形成风。风作用于海面,其压力以及对水面的摩擦力使海面出现凸凹不平,在引力和惯性作用下,形成波浪运动。在风的持续作用下,波浪逐渐生长,形成巨大的涌浪。因此,波浪的大小取决于风速、风的作用距离以及水面的大小。世界上最丰富的波浪能资源出现在南北纬30°-60°(西风带)的大洋东面,年平均能流密度可以达到20-100 kW/m。中国海位于大洋西侧,包围在由北到南的一系列岛链内,故中国的波浪能是由季风造成的,比西风带的波浪能在能流密度上小了一个量级,只有2-7 kW/m [1]。 海洋波浪能是清洁的可再生能源,开发和利用海洋波浪能对缓解能源危机和环境污染问题具有重要的意义,全世界各国政府,特别是海洋波浪能资源丰富的国家,大力鼓励海洋波浪能发电技术的发展。由于海洋波浪能能发电系统的运行环境恶劣,与其他可再生能源发电系统,如风电、光伏发电,相比发展相对滞后,甚至滞后于潮汐能和潮流能技术。但是随着相关技术的发展,以及各国科技工作者的努力,近年来,海洋波浪能发电技术取得了长足的进步,已有试验电站进入商业化运行。可以预见,不远的将来,随着海洋波浪能发电技术日益成熟,将会有越来越多的海洋波浪能发电系统接入电网运行。由于海洋波浪能蕴藏量巨大,必将成为能源供给的重要组成部分。
波浪能是一种清洁、储量丰富的可再生能源,据统计:如果我国近海的波浪能被利用,可以提供我国电力生产量的一半。在我国经济发展十分活跃的沿海地区,电能的需求量十分巨大,而沿海地区正是开发波浪能的最佳位置,因此,开发我国近海的波浪能将具有重大意义。鸭式波浪能转换单元具有一级能量转换效率高的特性,具有非常广阔的应用前景。
然而,鸭式波浪能转换单元也存在着如下几方面的问题:其普遍采用的液压式负载具有中间传动过程能量损耗大、维护成本高和油液泄露等缺点其能量转换效率在波浪周期偏离装置固有周期时显著下降其阵列的最优布局并未得到充分的研究。本文针对上述问题,提出了以直驱式旋转发电机作为鸭式波浪能转换单元的负载、通过锁定控制来提高鸭式波浪能转换单元在波浪周期偏离装置固有周期时的能量捕获效率的方法,并开展鸭式波浪能转换单元阵列最优布局的研究。
首先您的问题不够准确。海浪完全可以发电。
科技本身来说,发电没问题。三十年前就开始研究,二十年前已经成功规模发电。谁有钱谁都可以建海浪电田。而且波浪能收集的形式还不同,喜欢怎么收集就怎么收集。随便上网搜索一下,你会知道更懂。
经济上来说,目前来看完全是天方夜谭。
以下解释基于假设你对力学有基本的了解:
首先请自行搜索JONSWAP谱,观察1分钟。。。。。。频率分布太宽,波浪能量峰值太高,不同频率波浪包含的能量差别太大。根据动力学最基本的原理,吸收波浪能的机械装置,从与其自身固有频率相同的波浪中吸收能量的效率最高。峰值能量太高,所以就得把机械装置做得非常结实牢固且可靠(烧钱1)。为了根据波浪实际情况调整能量吸收装置的固有频率,实际应用上只能调整Stiffness,Damping和Mass的调整会非常不便且昂贵;但一个结构如果能够调整Stiffness,也就意味着可靠性不会太高(烧钱2)。再考虑到高昂的运维成本,注定这是一个赔钱的项目。
成就
我国沿岸波浪能资源理论平均功率约1285万千瓦,具有良好的开发应用价值,建立波浪能发电系统发展潜力巨大。中国波浪发电虽然起步较晚,但发展势头良好。微型波浪发电技术已经成熟,小型岸式波力发电技术已进入世界先进行列。
中国科学院广州能源研究所于1989年在广东珠海建成了第一座示范实验波力电站,1996年又建成了一座新的波力实验电站,专家们通过试验积累了宝贵经验。我国首座波力独立发电系统汕尾100千瓦岸式波力电站于1996年12月开工,2001年进入试发电和实海况试验阶段,2005年,第一次实海况试验获得成功。该电站建于广东省汕尾市遮浪镇最东部,为并网运行的岸式振荡水柱型波能装置,设有过压自动卸载保护、过流自动调控、水位限制、断电保护、超速保护等功能。
近年来,我国积极推进新能源开发利用。随着一大批清洁能源发电项目建成投产,我国的发电装机结构进一步得到优化,新能源发电呈加速发展态势。我国波浪能资源蕴藏量丰富,清洁无污染,再生能力强,波浪发电产业得到国家政策的鼓励和扶持,投资前景良好。根据规划,到2020年,我国将在山东、海南、广东各建1座1000千瓦级的岸式波浪发电站。
不足
波浪能的利用并不容易。波浪能是可再生能源中最不稳定的能源,波浪不能定期产生,各地区波高也不一样,由此造成波浪能利用上的困难。利用波浪能发电要依靠波浪发电装置,但是由于海浪具有力量强、速度慢和周期性变化的特点,100多年来,世界各国科学家提出300多种设想,发明了各种各样的波浪能发电装置,但是普遍发电功率很小,而且效果差。
想要充分地利用波浪能发电,有几项难题需要解决。一是独立发电问题。最早的波浪能发电装置需要与柴油机并联工作,这样会造成污染。后来则需要依靠电网,先把波浪能转化的电能供应到电网上,然后才可以利用,这样又会受到电网覆盖范围的限制,造成发电成本高昂、发电功率小、质量差等问题。二是稳定性问题。由于受技术限制,波浪能发电装置只能将吸收来的波浪能转化为不稳定的液压能,这样再转化的电能也是不稳定的。英国、葡萄牙等欧洲国家采用昂贵的发电设施,仍无法得到稳定的电能。三是控制问题。由于波浪的运动没有规律性和周期性,浪大时能量有剩余,浪小时能量供应不足。这就需要有一种设备在浪大时将多余的波浪能储存、再利用。
尚未解决的问题
对于波浪能研究来说,目前存在以下主要技术问题:
1.材料问题——波浪能装置的材料应该具有(1)抗海水腐蚀的特性(2)廉价(3)较好的耐久性和可靠性。不锈钢满足第1、3两条,不满足第2条工程塑料在强度上已有了显著提高,但其耐久性和可靠性还未能满足要求。因此,现有的波浪能装置只是采用普通钢材,靠表面涂层提高抗腐蚀能力,耐久性差强人意。
2.工业产品系列太少——目前并不存在专门为波浪能利用而发展的工业产品,只能逐渐发展。但我国目前许多产品的系列太少,迫使在波浪能研究上改变设计,牺牲效率、合理性,用现有产品拼凑成波浪能。例如小型电机,明显缺乏低转速、功率100W以下的发电机,或低转速、100kW以上的大功率发电机。齿轮等机械,液压泵、液压马达等也存在类似的问题。
3.投入研发经费不足——我国从“七五”开始研究波浪能。从“八五”到“十五”,国家科技部、中国科学院等对波浪能研究开展了持续的支持,3个五年计划共支持了约1000万,用于研制20kW、100kW岸式振荡水柱波能装置各一座,8kW、30kW摆式波能装置各一座,5kW漂浮式波能发电船一座,50kW波浪能独立发电与制淡系统一座。这些研究使我国的波浪能研究水平逐渐发展起来,特别是“十五”期间,我国在波浪能转换效率、波浪能稳定输出和波浪能装置建造技术上有了显著的提高,处于世界先进水平。
但相对国外的波浪能研究,我国的研发经费太少了。3个五年计划共支持了约1000万,研建了6个波浪能装置,全部加起来仅相当于英国近5年投入研究费用的1/60。上述项目均有较大缺口,需要部门、省、地方匹配才能完成。研究费用的欠缺,对我国波浪能研究进展有负面影响。
总的来说,我国的波浪能转换研究进步是明显的,在世界上也有一定影响,目前可以进入示范阶段,但尚未进入商业开发阶段。波浪能利用在技术上并未完全成熟,还需要国家进一步的支持。
一、波浪能分布广泛且储量巨大,可就地取能
二、波浪发电装置受海况与气候影响较低。研究利用波浪能发电,为海洋无线传感器节点提供长期的能量供给,具有十分重要的意义。
风与海面作用产生海浪,海浪能是以动能形式表现的水能资源之一。1977年,有人对世界各大洋平均波高1米、周期1秒的海浪进行推算,认为全球海浪能功率约为700亿千瓦,其中可开发利用的约为25亿千瓦,与潮汐能相近。海浪中蕴藏有如此丰富的能量,如将海浪的动能转化为电能,使制造灾难的惊涛骇浪为人类服务,是人们多年来梦寐以求的理想
1、海洋能:指依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。
2、水能:水是一种可再生能源,是清洁能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。
3、太阳能,是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能,能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料,是一种环保、安全、无污染的新型能源。
4、生物能,是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式,一种以生物质为载体的能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用,在各种可再生能源中,生物质是独特的,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源。