简介
海水是一种由无数海
水质点所组成的流体。在外力
作用下,海水质点在其
平衡点
位置附近作
周期性运动,这就
形成了波浪。波浪是除潮汐外海水的
另一种惊心动魄的大规模巨观运动。风越疾、浪
越高。大浪滔天时即使万吨巨轮
也会随之飘舞。风是
引起水面
波动的主要
外界因素。当风掠
过海面时,海水
表面因受到
空气的
摩擦力和大气压力的作用而产生动荡。风速是决定波浪
大小的主
要因素。一般
情况下,
风力达到10级以上时,波浪的
高度可达12m,
相当于四层楼的高度,
更有甚者常常高到15m以上。海上
常见六七级风,它掀起的波浪也足有3m至6m高。前面提到海水
是由质点组成的,风的吹动或者潮汐的运动均
会使海水质点相对海
平面发生位移
现象,从而使波浪具有势能,而海水质点的运动,又会使波浪具有动能。因此,实际上波浪能是海洋表面所具有的动能和势能的总和。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。另外,波浪能的大小还与风速、
风向、
连续吹风的
时间、流速等诸多因素有关。例如,颱风产生的巨浪,其
功率密度可达每米迎波面数千
千瓦。
特点
海洋中的波浪
主要是风浪,而风的能量又来自太阳,所以说波浪能是一种
很好的可
再生能源。另据世界能源委员会的调查结果
显示:
全球可利用的波浪能达20亿kW,
数量相当可观。
同时,波浪能由于具有以下
优点也
保证了其良好的可开发性:
(2)儘管波浪能的能流密度
偏低,但蕴藏量大。如太平洋、大
西洋东岸中纬度30~40°
区域,波浪能可达30~70kW/m,某些
地方更高达100kW/m,可以保证可开发利用能源的总量。
(3)
冬季可利用的波浪能最大,可以有效缓解该
季节能耗巨大的问题。
(4)波浪能是海洋
中分布最广的可再生能源,因此波浪能可以成为海上偏远
地区的能量
来源。
波浪能发电技术
採集系统的作用是捕获波浪能。其主要
形式有:振荡水柱式、振荡浮子式、摆式、鸭式、筏式、
收缩坡道式、蚌式等。
提高波浪能俘获量的技术有:
通过波浪能绕射或折射的聚波技术,通过系统与波浪共振的惯性聚波技术等。
转换系统的作用是把俘获的波浪能转换为
某种特定形式的机械能或电能。它由以下
几个主要部分组成:空气叶轮、低水头水轮机、液压系统、机械系统以及发电机等。另外,为提高转化效率可採用可控叶片、变阻尼、整流、定压等
方法。
按波浪能的利用
方式,波浪能发电可大致分为利用波浪能的垂直运动、利用波浪能的水平运动、利用波浪的
水压、利用波浪水质点的运动等形式。按波浪能的装置的
结构形式可分为振荡水柱式、摆式和聚波式
三种装置。按基本
原理又可分为利用
物体在波浪作用下产生的振荡和
摇摆运动、利用波浪压力的
变化、利用波浪沿岸爬升时产生的水势能三种方式,而这三种方式
也就是我们通常所指的气动式、液动式和蓄水式。
套用
我国的波浪能
资源可观,
近海海域波浪能的蕴
含量约达1.5亿kW,可开发利
用量约为2300~3500万kW。总的来说,北部少
南部多。从
地理位置看主要集中于广东、福建、山东附近海域,其次是
江苏、辽宁、
上海和
河北。波浪能的分布不仅和地理位置有关,而且季节性特徵明显,一般秋、冬两季波浪能功率较大,春、夏两季则
较小,岛屿附近的这种变化尤为显着。
我国首座岸式波力发电站于2000年的汕尾建成,并通过输电线路併入100kV的电网。于2001年2月进入试发电,最大发电功率100kW。该电站具有多种
自动化
保护功能,所有的保护功能均在
计算机
控制下自动
执行,大
大地减少了人工干预,使波浪能发电技术接近实用化,具有良好的
社会效益和环境效益。同时,由天津
国家海洋局海洋技术所研建的100kW摆式波力电站已在青岛
运行成功。