楊紹輝，張明鏞，何宏舟，李 暉，張 軍

（1.集美大學(xué) 機(jī)械與能源工程學(xué)院，福建 廈門(mén) 361021；2.福建省能源清潔利用與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門(mén)361021；3.福建省清潔燃燒與能源高效利用工程技術(shù)研究中心，福建 廈門(mén) 361021）

多點(diǎn)吸收式波浪能海水淡化技術(shù)分析及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

楊紹輝1，2，3，張明鏞1，何宏舟1，2，3，李 暉1，2，3，張 軍1，2，3

（1.集美大學(xué) 機(jī)械與能源工程學(xué)院，福建 廈門(mén) 361021；2.福建省能源清潔利用與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門(mén)361021；3.福建省清潔燃燒與能源高效利用工程技術(shù)研究中心，福建 廈門(mén) 361021）

從波浪能和海水淡化技術(shù)的研究現(xiàn)狀出發(fā)，指出了波浪能海水淡化技術(shù)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。提出并設(shè)計(jì)了多點(diǎn)吸收式波浪能海水淡化裝置，討論了該裝置的結(jié)構(gòu)組成與運(yùn)行原理，指出該種波浪能海水淡化技術(shù)能夠大規(guī)模捕獲波浪能，減少波浪能轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，提高波浪能的采集效率和淡化水產(chǎn)量。

波浪能；海水淡化；振蕩浮子；液壓傳遞；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

我國(guó)淡水資源人均占有量約2 200 m3，僅為世界平均值的1/4左右，加上人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)淡水需求的持續(xù)增長(zhǎng)和水源污染導(dǎo)致的可用水資源減少，使水資源缺乏有演變?yōu)樗Y源危機(jī)之勢(shì)?？鐓^(qū)域調(diào)水、污水處理、節(jié)約用水等都只能在一定程度上緩解用水緊張。通過(guò)海水淡化提供“新水源”是從根本上解決水問(wèn)題、保證我國(guó)水資源保障能力的具有戰(zhàn)略意義的選擇。

近幾年，海水淡化在我國(guó)受到了前所未有的重視，預(yù)計(jì)到2020年其規(guī)模將達(dá)到250～300萬(wàn)t/d。但傳統(tǒng)的海水淡化方法要消耗大量化石能源，而化石能源短缺是我國(guó)面臨的又一挑戰(zhàn)。以目前較受關(guān)注的噴射式壓汽低溫多效蒸餾海水淡化裝置為例，按產(chǎn)淡水熱耗200 MJ/m3、發(fā)電效率35%計(jì)算，一個(gè)日產(chǎn)萬(wàn)噸的淡化廠年耗能折合約27 000 t標(biāo)煤。同時(shí)，海水淡化過(guò)程中，化石能源利用造成的污染物排放、溫度高于環(huán)境的濃縮廢棄鹽水及其中為減緩設(shè)備腐蝕和結(jié)垢而加入的化學(xué)物質(zhì)等，又會(huì)加重生態(tài)環(huán)境污染[1-2]。

海洋可再生能源與海水資源具有地域分布的一致性，因此若能直接利用海洋中存在的可再生能源作為驅(qū)動(dòng)源進(jìn)行海水淡化，將能大大降低化石能源消耗，減少溫室氣體的排放。波浪能是一種清潔、無(wú)污染的海洋可再生能源，由于具有綠色環(huán)保和儲(chǔ)量豐富的特點(diǎn)，日益受到科研工作者的廣泛關(guān)注。資料顯示我國(guó)沿岸波浪能資源平均理論功率為1.285×107kW，是可開(kāi)發(fā)量最大的海洋可再生能源，其中又尤其以福建、臺(tái)灣、山東和廣東等省沿岸波浪能資源最為豐富。

可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)的淡水供求形勢(shì)將十分嚴(yán)峻，研究直接利用海洋波浪能驅(qū)動(dòng)的海水淡化技術(shù)是一條有效、清潔、環(huán)保的途徑，不僅可以減少化石能源消耗，緩解我國(guó)陸地區(qū)域淡水資源短缺，還可為我國(guó)6 500多個(gè)海島提供分布式淡水解決方案，為島嶼國(guó)防建設(shè)提供必要的支持，加快海洋能源和海水資源的綜合開(kāi)發(fā)與利用。

1 波浪能轉(zhuǎn)化利用技術(shù)的研究進(jìn)展

在波浪能的開(kāi)發(fā)利用方面，按照波浪能俘獲收集方法，可將波浪能利用裝置分為振蕩水柱式、筏式、擺式、鴨式、越浪式和點(diǎn)吸收式等類型[3-4]。點(diǎn)吸收式波能俘獲技術(shù)主要利用振蕩浮子在波浪力作用下的升沉運(yùn)動(dòng)收集波浪能，由于具有轉(zhuǎn)化效率高、建造難度小、投資成本少、不受波浪方向影響等特點(diǎn)，受到了廣泛的重視[5]。根據(jù)振蕩浮子的數(shù)量不同，又可將點(diǎn)吸收波浪能收集裝置分為，單浮體式、雙浮體式和多浮體式3種。圖1所示為按浮體個(gè)數(shù)分類的示例圖。

圖1 按振蕩浮子個(gè)數(shù)分類示意圖

早期的點(diǎn)吸收式WEC僅具有一個(gè)漂浮于海面的振蕩浮子（單浮體，單自由度），通過(guò)纜繩或立柱與海底固定設(shè)備連接。如日本研發(fā)的G-1T[6]、美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)研發(fā)的L-10[7]以及荷蘭Delft理工大學(xué)研發(fā)的AWS[8]等裝置均屬于單浮體型。受海洋潮汐影響,海水表面與海底的距離是隨時(shí)變化的,單浮體裝置需要與海底固定裝置連接，因此難以適應(yīng)潮差的改變，影響了其推廣應(yīng)用。

雙浮體式WEC一般具有上下兩個(gè)浮體，一個(gè)浮體漂浮在水面上,另一浮體位于水面下。水面的浮體吸收波浪能量，水下浮體起阻尼作用,為水面浮體提供一個(gè)幾乎不動(dòng)的穩(wěn)定平臺(tái)[9]。如愛(ài)爾蘭的Wavebob裝置[10]由兩個(gè)同軸對(duì)稱的浮體組成，上方的浮體設(shè)計(jì)為與入射波浪頻率匹配，實(shí)現(xiàn)共振；而下方的浮體設(shè)計(jì)目的在于增大裝置慣性，減少波動(dòng)。該裝置在愛(ài)爾蘭高威灣進(jìn)行了1/4比尺的海試。美國(guó)的PowerBuoy裝置也具有上下兩個(gè)浮體[11]，漂浮于海面上的是一個(gè)碟形浮體（振蕩浮子），在水下末端設(shè)有水平阻尼板，其作用是利用海水水體增加附加質(zhì)量，從而增大阻尼板的慣性，利用碟形浮體與阻尼板之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)攝取波浪能。PowerBuoy裝置已在西班牙圣托納海灣進(jìn)行了40 kW樣機(jī)試驗(yàn)[11]。

在國(guó)內(nèi)，中國(guó)海洋大學(xué)對(duì)基于雙行程液壓傳動(dòng)的振蕩浮體式波浪能發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究[12]。東南大學(xué)著重對(duì)基于直線發(fā)電機(jī)的雙浮體式波浪能發(fā)電裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析[13]。山東大學(xué)研究的120 kW雙浮體漂浮式波浪液壓發(fā)電裝置[14]和中科院廣州能源所研制的100 kW雙浮體直驅(qū)式波浪能裝置也分別進(jìn)行了海試試驗(yàn)[15]。具有兩個(gè)浮體的雙自由度系統(tǒng)能夠較好地克服潮位變化，不受海水深度和波浪方向影響，安裝投放方便，已成為點(diǎn)吸收式WEC的主要發(fā)展方向。但與單浮體結(jié)構(gòu)相同的是，仍只能利用一個(gè)振蕩浮體吸收波浪能，因而轉(zhuǎn)化波浪能的規(guī)模受到限制。

由于單浮體式和多浮體式波浪能裝置都只能利用一個(gè)振蕩浮體吸收波浪能，為了擴(kuò)大波浪能轉(zhuǎn)化利用規(guī)模，近年來(lái)逐漸出現(xiàn)了多浮體式波浪能轉(zhuǎn)化利用技術(shù)。如丹麥Aalborg大學(xué)提出的Wave Star波力發(fā)電裝置（圖2）[16-17]，該裝置能同時(shí)安裝多組振蕩浮子，通過(guò)振蕩浮子與固定于海底的框架之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)攝取波浪能。分析得出當(dāng)Wave Star總長(zhǎng)為70 m，具有20個(gè)直徑為5 m的振蕩浮子，波浪波高為2.5 m時(shí)，可輸出的電功率為600 kW[18]。該裝置已在丹麥的Hanstholm灣進(jìn)行了1：2比尺的實(shí)海況實(shí)驗(yàn)。雖然固定框架結(jié)構(gòu)能夠增加該裝置的抗風(fēng)浪能力，但對(duì)安裝位置有較高要求，只能安裝于離岸較近的淺水域中，投入成本高。

集美大學(xué)波浪能研究團(tuán)隊(duì)，近來(lái)研制完成了“多點(diǎn)陣列式波浪能發(fā)電裝置”（圖3），該裝置具有漂浮于海面的楔形平臺(tái)，可不受安裝水域深度的限制。10組直徑為1 m的圓柱形振蕩浮子分別安裝于楔形漂浮平臺(tái)兩側(cè)，振蕩浮子與楔形平臺(tái)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)吸收波浪能（筏式）。楔形漂浮平臺(tái)形長(zhǎng)18 m，形寬最大處為8 m，裝機(jī)容量為10 kW。2014年6月開(kāi)始在臺(tái)灣海峽小嶝島附近海域已進(jìn)行了為期2 a的海試實(shí)驗(yàn)，實(shí)海況平均能量轉(zhuǎn)化效率為18.7%[19-20]。分析表明，楔形漂浮平臺(tái)的形狀參數(shù)、投入的浮子數(shù)量及布放方式等因素將對(duì)波浪能攝取效率產(chǎn)生影響，多個(gè)振蕩浮體能夠明顯增加波浪能的吸收功率。

圖2 固定式Wave star波力發(fā)電裝置

圖3 多點(diǎn)陣列式波力發(fā)電裝置

2 波浪能海水淡化技術(shù)的研究進(jìn)展

海水淡化是將純水從鹽水中分離的過(guò)程，根據(jù)物理過(guò)程可以分為兩大類：基于蒸發(fā)原理的熱分離技術(shù)，包括多級(jí)閃蒸（MSF）、多效蒸餾（MED）、壓氣蒸餾法（VC）；另一種是基于溶解—擴(kuò)展和篩選過(guò)程的膜分離技術(shù)，包括反滲透法（RO）、正滲透法（FO）、納濾法（NF）和電滲析法（ED）等[1]。多種海水淡化技術(shù)中最具優(yōu)勢(shì)和成熟度的是反滲透法（RO）。隨著膜技術(shù)的發(fā)展及能量回收系統(tǒng)的高效利用，反滲透海水淡化技術(shù)得到了長(zhǎng)足發(fā)展。但傳統(tǒng)海水反滲透方法所利用的電能主要是源于化石燃料，能源消耗大，不僅造成大量碳排放，同時(shí)也加劇了能源危機(jī)，因此降低反滲透技術(shù)的能耗和利用可再生能源作為動(dòng)力源日益成為關(guān)注的焦點(diǎn)。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)于波浪能的研究重點(diǎn)在發(fā)電領(lǐng)域，將其應(yīng)用于海水淡化方面的研究相對(duì)較少。具體研究情況如下：在國(guó)外，愛(ài)爾蘭建造了一個(gè)反滲透海水淡化裝置，該裝置利用2個(gè)可動(dòng)駁船與中間1個(gè)定位駁船（如圖4）之間受波浪力時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，由液壓能驅(qū)動(dòng)反滲透脫鹽單元將純水與鹽水分離[21]。在印度喀拉拉邦有一套波浪能海水淡化裝置則是先利用波浪能發(fā)電，再利用電能驅(qū)動(dòng)反滲透海水淡化系統(tǒng)工作。該裝置的采能裝置采用振蕩水柱式，利用波浪的升降產(chǎn)生的壓力差使裝置內(nèi)的空氣柱體積變化，與之相連的沖擊式透平從空氣柱體積變化過(guò)程中吸收能量帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，輸出的電能部分供給蓄能池充電另一部分用于驅(qū)動(dòng)反滲透海水淡化系統(tǒng)工作[22]。A J Crear等人提出了一種波浪能驅(qū)動(dòng)的蒸汽壓縮式海水淡化系統(tǒng)，經(jīng)海試和數(shù)學(xué)模擬后指出波浪能海水淡化的規(guī)模需達(dá)到1 000 m3/d時(shí)，相比于使用化石燃料作為能源的海水淡化系統(tǒng)才具有經(jīng)濟(jì)性[23]。Crerara等人改進(jìn)了點(diǎn)頭鴨式利用蒸汽壓縮的波浪能海水淡化裝置，該裝置原本通過(guò)波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能進(jìn)而驅(qū)動(dòng)內(nèi)部的海水淡化裝置工作，改進(jìn)后將實(shí)現(xiàn)與反滲透海水淡化技術(shù)相結(jié)合[24]。Lourdes等人提出了的一種水錘泵式波浪能海水淡化，該系統(tǒng)中將水錘泵安裝在柔性管兩端，管內(nèi)裝有海水，當(dāng)波浪力作用于柔性管時(shí)，管內(nèi)的海水向兩端運(yùn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)兩端的水錘泵工作產(chǎn)出高壓海水用于海水淡化[25]。Denver Cheddie等人從理論上提出了一種波浪能反滲透海水淡化的瞬態(tài)模型，該模型是第一個(gè)在波浪能海水淡化領(lǐng)域較為完整的數(shù)學(xué)模型[26]。

圖4 Macabe撥浪泵

圖5 海水淡化反滲透系統(tǒng)試驗(yàn)裝置

在國(guó)內(nèi)，孫業(yè)山等人研制的波浪能海水淡化裝置中使用了新型差動(dòng)式能量回收裝置，綜合能耗為5.5 kW·h/m3，使產(chǎn)水能耗大幅度降低，而日產(chǎn)水量可達(dá)10 t，該試驗(yàn)裝置原理如圖5[26]。中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究在廣東汕尾市建造了1座波浪能電站進(jìn)行波浪能海水淡化方面的研究，該裝置通過(guò)振蕩浮子吸收波浪能后通過(guò)錨鏈驅(qū)動(dòng)液壓泵作伸縮運(yùn)動(dòng)，將液壓能傳遞到液壓馬達(dá)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)和海水淡化系統(tǒng)工作[27]。林潤(rùn)生等[28]設(shè)計(jì)的擺式波浪能海水淡化裝置利用擺板的往復(fù)運(yùn)動(dòng)搜集到的波浪能帶動(dòng)液壓缸運(yùn)動(dòng)，液壓缸將能量傳遞到隔膜泵使其產(chǎn)生高壓驅(qū)動(dòng)反滲透系統(tǒng)工作，該裝置示意圖及其工作原理如圖6。

圖6 擺式波浪能海水淡化裝置

3 多點(diǎn)吸收式波浪能海水淡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述分析可知，國(guó)內(nèi)外國(guó)內(nèi)外科研工作者已在波浪能轉(zhuǎn)化及其海水淡化技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展了許多研究工作。但上述研究存在如下問(wèn)題：利用單點(diǎn)吸收式（單浮子式）、單擺式或單筏式進(jìn)行波浪能的收集，由于受到體積、重量或運(yùn)輸條件的限制，單體裝置無(wú)法大規(guī)模收集波浪能量，因此日淡水產(chǎn)出量較低，裝置投資成本較大；其次是間接利用波浪能進(jìn)行海水淡化，即首先將波浪能先轉(zhuǎn)換為電能，再利用電能驅(qū)動(dòng)海水反滲透裝置進(jìn)行海水淡化，因而具有多級(jí)能源轉(zhuǎn)化過(guò)程，能量轉(zhuǎn)化利用效率較低。3.1多點(diǎn)波浪能采集裝置設(shè)計(jì)

本文根據(jù)上述分析，設(shè)計(jì)了一種新型多點(diǎn)吸收式波浪能波浪能海水淡化系統(tǒng)。圖7所示為多點(diǎn)波浪能采集裝置結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)主要有漂浮平臺(tái)、振蕩浮子、連桿、支座、抽水管、液壓管、液壓缸、操控室等組成。其中，振蕩浮子分為兩列，布置于漂浮平臺(tái)兩側(cè)，每列布置5個(gè)，每個(gè)浮子經(jīng)連桿連接在支座上，浮子支架另一端連接一個(gè)液壓缸。由于浮子與漂浮平臺(tái)質(zhì)量和體積相差很大，當(dāng)有波浪時(shí)，浮子相對(duì)于漂浮平臺(tái)在豎直方向的振蕩明顯，能夠帶動(dòng)經(jīng)連桿連接的液壓缸上下運(yùn)動(dòng)。振蕩浮子與液壓缸之間采用杠桿式的傳動(dòng)方式。其次，振蕩浮子與支座間的臂長(zhǎng)大于液壓缸于支座間的臂長(zhǎng)，即動(dòng)力臂大于阻力臂，當(dāng)浮子上下振蕩時(shí)，能夠傳輸較大力于液壓缸上。當(dāng)振蕩浮子受到波浪力上下振蕩時(shí)，經(jīng)連桿連接著的液壓缸做上下運(yùn)動(dòng)，將液壓油經(jīng)管道輸送到液壓泵，每個(gè)液壓缸獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，這樣就有10個(gè)液壓缸在不同時(shí)刻往液壓馬達(dá)輸送液壓油。液壓馬達(dá)與增壓泵同軸連接，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)增壓泵工作，將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的低壓海水經(jīng)增壓泵增壓后輸送到反滲透膜。

波浪能經(jīng)中間液壓傳遞系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為液壓能，由液壓能驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)增壓泵產(chǎn)生高壓，將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的的原水加壓透過(guò)反滲透系統(tǒng)產(chǎn)生淡化水。其中，剩余高壓能存儲(chǔ)在蓄能器中，波浪能采集效果不好時(shí)可以由這部分能量驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)工作。在操控室里，將產(chǎn)出淡化水作后處理，而濃鹽水經(jīng)繼續(xù)，再將高壓濃鹽水進(jìn)行回收利用，進(jìn)一步得到淡化水，提高產(chǎn)水率。

圖7 多點(diǎn)波浪能采集裝置設(shè)計(jì)

3.2 液壓傳遞裝置設(shè)計(jì)

液壓轉(zhuǎn)化傳遞裝置由液壓缸、液壓馬達(dá)、蓄能器、增壓泵等設(shè)備組成，如圖8所示。振蕩浮子與單活塞桿液壓缸之間用連桿連接，當(dāng)振蕩浮子受到波浪力作用上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸也隨之做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)浮子向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸中活塞向下運(yùn)動(dòng)，液壓缸下腔的液壓油經(jīng)過(guò)單向閥進(jìn)入高壓油管，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)增壓泵工作。此時(shí)，液壓缸上腔形成部分真空，致使油箱中的液壓油經(jīng)過(guò)單向閥進(jìn)入液壓缸上腔，補(bǔ)充所需液壓油。增壓泵工作時(shí)將低壓海水加壓后通過(guò)反滲透膜組件得到淡化水。

圖8 反滲透海水淡化液壓系統(tǒng)原理

蓄能器可以穩(wěn)定壓力，消除壓力脈動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響。蓄能器與液壓馬達(dá)之間連接有一個(gè)調(diào)速閥，可以調(diào)節(jié)流入液壓馬達(dá)的流量。同樣，當(dāng)液壓缸活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)組合單向閥可以實(shí)現(xiàn)無(wú)桿腔吸油，有桿腔將油液壓向液壓馬達(dá)和蓄能器。這樣周期性的運(yùn)動(dòng)，活塞無(wú)論向上或者向下運(yùn)動(dòng)都可以驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)做功，實(shí)現(xiàn)雙行程全周期做功，最終可以大大提高海水淡化的效率。

反滲透模塊是波浪能海水淡化的主要部分，反滲透過(guò)程中，膜的透水通量和脫鹽率是評(píng)價(jià)膜性能的重要參數(shù)。一般反滲透膜在17～83個(gè)大氣壓之間工作，而且膜需要具備耐高壓、高水通量、能夠阻止溶解性固體通過(guò)以及穩(wěn)定的理化性能等特點(diǎn)。反滲透膜在工作時(shí)主要受以下因素影響：（1）進(jìn)水壓力。進(jìn)水壓力升高使得反滲透的凈驅(qū)動(dòng)力升高，產(chǎn)水量加大而鹽透量幾乎不受影響，透過(guò)膜的鹽分相當(dāng)于被稀釋，透鹽率降低，提高脫鹽率。當(dāng)進(jìn)水壓力超過(guò)一定值時(shí)，由于回收率過(guò)高，濃度差增大，導(dǎo)致鹽透量增加，抵消了增加的產(chǎn)水量，使得脫鹽率不再上升；（2）進(jìn)水溫度。進(jìn)水水溫對(duì)反滲透膜的產(chǎn)水影響較大，水對(duì)通量隨著水溫的上升呈線性增加的趨勢(shì)。常溫下，進(jìn)水水溫每升高1℃，產(chǎn)水量就增2.5%～3.0%。(以25℃為標(biāo)準(zhǔn))。（3）進(jìn)水pH值。進(jìn)水pH值對(duì)脫鹽率的影響較大，當(dāng)pH值在7.5～8.5時(shí)，脫鹽效果最好。（4）進(jìn)水鹽濃度。進(jìn)水含鹽量越高，鹽溶液與純水間滲透壓也越大，透鹽率增大導(dǎo)致了脫鹽率降低。

4 結(jié)論

（1）大多數(shù)波浪能發(fā)電裝置多為小規(guī)模單點(diǎn)式裝置，輸出功率仍在千瓦級(jí)以內(nèi)。只有向大規(guī)?；c綜合化發(fā)展，波浪能利用技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)更好的商業(yè)化利用。因此，同時(shí)具有多個(gè)振蕩浮子的多點(diǎn)式波浪能發(fā)電裝置，或?qū)⒍鄠€(gè)單點(diǎn)吸收式波能裝置以陣列形式布放形成大規(guī)模波浪能發(fā)電廠，可使得波浪能發(fā)電裝置裝機(jī)容量達(dá)到百萬(wàn)瓦級(jí)，降低發(fā)電成本，提高發(fā)電效率。

（2）目前，波浪能利用裝置一般多將采集的波浪能通過(guò)多級(jí)轉(zhuǎn)化變?yōu)殡娔軄?lái)加以利用，而將波浪能應(yīng)用于海水淡化技術(shù)則相對(duì)較少。如果能夠高效、穩(wěn)定地大規(guī)模收集波浪能，將其能量應(yīng)用于海水淡化設(shè)備，同時(shí)盡量避免各種設(shè)備與高壓海水接觸，簡(jiǎn)化海水淡化步驟，降低淡化成本，將有望更好地推廣應(yīng)用波浪能海水淡化技術(shù)。

（3）本文設(shè)計(jì)的多點(diǎn)吸收式波浪能海水淡化系統(tǒng)以點(diǎn)吸收式波浪能捕獲方式為基礎(chǔ)，將多組振蕩浮子以陣列形式布放，可同時(shí)收集海面上不同位置的波浪能，將其耦合、蓄能、轉(zhuǎn)化為海水液壓能，提供給反滲透膜海水淡化裝置，獲得淡化水。這種新的波浪能海試淡化技術(shù)能夠大規(guī)模捕獲波浪能，減少波浪能轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，提高波浪能的采集效率和淡化水產(chǎn)量；同時(shí)，可使得本系統(tǒng)中只有較少部件與海水接觸外，最大程度地降低海水對(duì)各設(shè)備的腐蝕，具有較長(zhǎng)的使用壽命。

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Technical Analysis and Structure Design of the Seawater Desalination System Powered by Multi-Point Wave Energy Converter

YANG Shao-hui1,2,3，ZHANG Ming-yong1,HE Hong-zhou1,2,3,LI Hui1,2,3,ZHANG Jun1,2,3
1.College of Mechanical and Energy Engineering,Jimei University,Xiamen 361021,Fujian Province,China;
2.Key Laboratory of Clean Energy Utilization and Development of Fujian Province,Xiamen 361021,Fujian Province,China;
3.Fujian Engineering Technology Research Center of Clean Combustion and Efficient Use of Energy,Xiamen 361021,Fujian Province,China

Based on the research status of wave energy and seawater desalination,this paper puts forward the development trend of the seawater desalination technology powered by wave energy.In addition,a kind of novel multiple-point absorbed seawater desalination system powered by wave energy has been designed,with its structural composition and operational mechanism being discussed in detail.The results indicate that the proposed technology can capture wave energy on a large scale,cut down on the energy transfer devices and links, as well as raise the wave energy absorbed efficiency and freshwater production rate.

wave energy;seawater desalination;oscillating buoy;hydraulic transfer;structural design

P743.2

A

1003-2029（2017）04-0024-06

10.3969/j.issn.1003-2029.2017.04.005

2017-02-09

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51209104，51409118）；福建省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2016J01247)；福建省新世紀(jì)優(yōu)秀人才資助項(xiàng)目(JA13170)

楊紹輝（1979-），男，博士，副教授，主要研究方向?yàn)榭稍偕茉撮_(kāi)發(fā)利用、節(jié)能技術(shù)研究、智能化監(jiān)測(cè)與控制。E-mail：13163996278@163.com