1/1海洋能源開發(fā)利用技術(shù)海洋能源開發(fā)利用技術(shù)

陳燦若（201664096）能源與動(dòng)力浩瀚的大海，不僅蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源，更有真正意義上取之不盡，用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所儲(chǔ)存的煤、石油、天然氣等海底能源資源，也不同于溶于水中的鈾、鎂、鋰、重水等化學(xué)能源資源。它有自己獨(dú)特的方式與形態(tài)，就是用潮汐、波浪、海流、溫度差、鹽度差等方式表達(dá)的動(dòng)能、勢(shì)能、熱

得到旋轉(zhuǎn)機(jī)械能；旋轉(zhuǎn)機(jī)械能再通過驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

優(yōu)缺點(diǎn)：

振蕩水柱波能裝置的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不與海水接觸，防腐性能好，安全可靠，維護(hù)方便；缺點(diǎn)是空氣透平能量轉(zhuǎn)換效率較低。

發(fā)展與改進(jìn)：

振蕩水柱式波能裝置的轉(zhuǎn)換效率不高，主要問題出在空氣葉輪上。針對(duì)這一點(diǎn)，改良后的裝置使用了一種可控制葉片槳距的空氣葉輪，使葉片處于最佳攻角以提高轉(zhuǎn)換效率；此外還還使用了拋物線柱面聚波板，將波浪聚集在氣室；與此同時(shí)，以前的固定式也改為了漂浮式振蕩水柱裝置，可以投放在距岸8~12英里的波浪能更加豐富的地方。今后，研究人員將致力于提高裝置能量轉(zhuǎn)換效率、增強(qiáng)裝置抗浪能力、延長(zhǎng)裝置使用壽命、降低傳輸成本方面以達(dá)到降低發(fā)電成本的目標(biāo)。

（二）筏式波浪能技術(shù)

原理：

筏式波浪能技術(shù)通過漂浮在水面的、端部鉸接的浮體俘獲波浪能，再通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

pelamis波力裝置

pelamis波力裝置：

實(shí)際上pelamis裝置是改良的筏式裝置，傳統(tǒng)裝置只允許一個(gè)方向的角位移，在斜浪作用下受到彎曲力矩易損壞。而pelamis裝置允許兩個(gè)方向的角位移。它是世界上第一座進(jìn)行商業(yè)示范運(yùn)行的漂浮式波力電站。

優(yōu)缺點(diǎn)：

筏式裝置的長(zhǎng)度方向順浪布置，迎波面較小，與垂直于波面的同等尺度的波能裝置相比，其吸收波浪能的能力稍遜一籌。但它具有較好的整體性，抗波浪沖擊力強(qiáng)，具有較好的能量傳遞效率和發(fā)電穩(wěn)定性。

（三）振蕩浮子式技術(shù)

原理：

該技術(shù)采用浮子俘獲波浪能，通過與浮子連接的液壓裝置或機(jī)械裝置將波浪能轉(zhuǎn)換為某種機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能，或通過其他裝置制造淡水。

我國(guó)的振蕩浮子式技術(shù)改進(jìn)與發(fā)展：

主要目的之一是攻克動(dòng)力攝取障礙（1）如何高效地將往復(fù)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能（2）如何為前一級(jí)轉(zhuǎn)換提供最佳負(fù)載（3）如何具備良好的抗沖擊性。振蕩浮子技術(shù)采取液壓柱塞泵和液壓馬達(dá)解決

第一、三個(gè)核心問題，這兩者都為成熟技術(shù)，可以將60%以上的往復(fù)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。為了解決第二個(gè)核心問題，我國(guó)的振蕩浮子技術(shù)發(fā)展了負(fù)載控制技術(shù)和蓄能穩(wěn)壓技術(shù)。

優(yōu)缺點(diǎn)：振蕩浮子不易受潮位影響，一級(jí)轉(zhuǎn)換效率更高。液壓柱塞泵和液壓馬達(dá)效率都很高且不易損壞，由于有蓄能穩(wěn)壓系統(tǒng)，其輸出電能很穩(wěn)定。

（四）漂浮式鴨式裝置

原理：

該裝置具有垂直于來波方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，裝置橫截面呈鴨蛋形，水下部分為圓弧形，圓心在轉(zhuǎn)動(dòng)軸處。裝置在波浪作用下繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，裝置的后部為圓弧形，不會(huì)造成向后行進(jìn)的浪；又由于裝置吃水較深，靠近表面的波不會(huì)到達(dá)裝置后面，是的鴨式裝置可以將短波全部攔截下來，能量傳遞效率極高。

我國(guó)的漂浮式鴨式裝置改進(jìn)與發(fā)展：

最初的鴨式裝置是岸式裝置，建造時(shí)需要根據(jù)地形決定修建方案，難度較大。在“十一五”期間，主要方向是利用動(dòng)力攝取技術(shù)發(fā)展漂浮式裝置，同時(shí)提高一級(jí)轉(zhuǎn)換效率。

廣州能源所漂浮式鴨式波浪能發(fā)電裝置

優(yōu)缺點(diǎn)：

通常來說，漂浮式裝置比固定式裝置受到的海浪的作用更大，波浪更易通過漂浮裝置到達(dá)后方，所以漂浮式裝置的效率比固定式要低得多。但

是漂浮式波能裝置的投放更加容易，不需過多考慮水下地形，更容易批量生產(chǎn)、批量投放，形成大規(guī)模的波能發(fā)電場(chǎng)，更能代表今后的主流發(fā)展方向。

（五）波浪能開發(fā)利用技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：

（1）由固定式發(fā)展向漂浮式。雖然在有些技術(shù)中固定式裝置的效率較高，但漂浮式本身具有的便于投放、地形要求低的特

點(diǎn)使得未來的大規(guī)模波浪能發(fā)電成為可能，所以漂浮式裝置才是未

未

○2單庫(kù)雙向型，只用一個(gè)水庫(kù)，在漲、落潮時(shí)都能發(fā)電。○3雙庫(kù)雙向型，可以連續(xù)發(fā)電，但經(jīng)濟(jì)上不合算，未見實(shí)際應(yīng)用。目前，潮汐能發(fā)電技術(shù)主要有以下幾種:

(1)攔河壩系統(tǒng)

攔河壩系統(tǒng)是指在跨海大壩中安裝門控水閘和低水頭水輪發(fā)電機(jī)，利用水壩兩側(cè)的水位差進(jìn)行發(fā)電，這是一種傳統(tǒng)的潮汐能發(fā)電方式。該技術(shù)在芬迪灣的安納波利斯電站和法國(guó)朗斯電站的應(yīng)用取得了成功。除去成本問題和環(huán)境影響外，

攔河壩系統(tǒng)具有可行性。

(2)潮流渦輪機(jī)

潮流渦輪機(jī)是大型的獨(dú)立渦輪機(jī)，其工作原理與風(fēng)電渦輪機(jī)類似，但由于海水密度是空氣密度的850倍，因此潮流渦輪機(jī)要承受的能量密度比風(fēng)電渦輪機(jī)高得多。

(3)深海潮汐發(fā)電

深海潮汐發(fā)電技術(shù)是指在深海部署渦輪機(jī)，以期從快速流動(dòng)的深海潮流中