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波浪能电站

2020-04-09 21:00

利用海洋波浪能发电的电站。波浪能是海洋能中的主要组成部分,全球有经济价值的波浪能开采量约为100~1000GW。早在19世纪就有人提出利用波浪能发电的设想。

1910年法国有人采用垂直固定空气室方式的空气轮机发电装置,利用波浪能发出电力1kW,供应自己住宅用电。1947年日本人采取三浮体方式利用波浪能发电成功。20世纪60年代初,日、英、美各国致力于研究小型波浪能发电装置,作为航标灯电源,1965年日本率先成功,每台装置出力为60 W。20世纪70年代因出现能源危机,一些国家把波浪能作为一种新能源,开展了各种波浪能发电装置方式的研究,并由国际能源机构制定了国际波浪能发电共同研究计划。1978年日本研制成大型波浪发电试验船“海明”号。该船为一个体长80m、宽12m、吃水2.3m、重500 t的钢制无底箱形浮动设备,设有22个空气室,每两个空气室安装一台空气涡轮机,每台额定出力125 kW,实际装机8台、共1000 kW,年发电量19万kW·h,成为世界上第1座大型波浪能发电站。1985年挪威在奥伊加登岛建成了一座装机容量为250 kW的收缩水道水库式波浪能电站和一座装机容量为500 kW的岸式振荡水柱波浪能电站。至1999年,世界上已有14座波浪能电站投入运行。

波浪能功率的计算公式为

式中,ρ为能流密度,系单位时间内通过单位波峰宽度的能量,kW/m;L为沿海岸线的计算长度,m;H为波高,m;T为波周期,s;Cg/C0为波浪群速与波速之比,从专用表查取。

波浪能功率的大小主要取决于波高和波速,这两者同风速、吹程和吹达时间等多变因素密切相关,使波浪能发电的长期变化和短期变化均很大。为使之达到实用程度,各国对波浪能发电提出了各种开发方式的设想。大体上可划分为点利用方式和集中利用方式两类。前者使浮体随着波浪上下摇摆和回旋运动来带动发电机发电,供航标灯用的小型发电装置就属于此类,发电出力不大。后者设想在沿海或海湾外面设置V形聚波建筑物,将冲击波浪动能汇集,然后储存在高压气罐或高压水槽里,经常放出一定的动能来推动水轮发电机,或者将波浪抬高的海水储存在一个水库里,利用水位差发电,这有利于增大发电出力和减小出力的变幅。

参照世界海洋平均波能分布图,中国沿海拥有波浪能,理论储量约7 000万kW,对波浪能发电的研究和建设已有一定的基础。1990年,在珠江口大万山岛安装的3 kW岸式波浪发电机试发电成功。在广东建造了一座装机容量20 kW的波浪能电站和一艘装机容量5 kW的波浪能发电船;在山东建造了一座8 kW的波浪能电站。“十五”计划期间,在广东、海南、山东等地各建造一座装机容量为100 kW的波浪能电站。

从已建造装置来看,波浪能电站存在出力周期性变动和发电成本很高两个问题,使之难以大规模开发利用。

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