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        一種利用波浪能發(fā)電裝置

        2018-02-01 23:20:12趙潤禾
        時代農(nóng)機 2018年5期
        關(guān)鍵詞:浮子海浪波浪

        趙潤禾

        (山東科技大學,山東 青島 266000)

        1 波浪能利用前景

        海洋不僅擁有豐富的水產(chǎn)、礦產(chǎn)資源,更蘊藏著巨大的能源。利用海浪發(fā)電,既不消耗任何燃料和資源,又不產(chǎn)生任何污染,因而是一種干凈的發(fā)電技術(shù)。因此,世界上各個國家都十分重視并且花大力氣開發(fā)與研究海洋波浪能,尤其是研究和開發(fā)波浪能發(fā)電裝置。

        2 波浪能發(fā)電現(xiàn)狀

        當今世界上有多種波浪能發(fā)電裝置,現(xiàn)在主流的海上發(fā)電裝置有振蕩水柱式發(fā)電裝置,該裝置利用海浪波峰波谷作用來進行轉(zhuǎn)換空氣流,帶動電動機運動,產(chǎn)生電流。由于這種方式產(chǎn)生的空氣流是不穩(wěn)定的振蕩氣流,所以對控制系統(tǒng)和電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)有較高的要求,轉(zhuǎn)換效率低,經(jīng)濟性很差,它能普及的原因是國外海域波能密度大,但由于我國的情況,波能密度普遍低,故不建議在我國推廣其次還有鴨式海浪發(fā)電裝置,該裝置則是利用浮力大小在縱深方向上逐漸遞減的原理來進行設(shè)計,能使轉(zhuǎn)換效率最大化,機構(gòu)簡單大面積布置效果好,但由于結(jié)構(gòu)復雜,海上工作的安全性差,在我國很少獲得試用還有波動閥式海浪發(fā)電裝置利用裝置隨海浪上下浮動,產(chǎn)生相對運動利用液壓馬達進行發(fā)電,制造成本偏低,能抵抗大風大浪,但維修費用不低,使用比較普遍,我國現(xiàn)有的經(jīng)濟水平較難達到還有比較普遍的就是振蕩浮子式發(fā)電裝置,利用浮體隨波浪上下浮動,該裝置能量轉(zhuǎn)換裝置較少,轉(zhuǎn)化效率高,機構(gòu)簡單,造價低廉,可大規(guī)模生產(chǎn),但是不能抵抗大風大浪,容易損壞,所以利用前景不太明朗。

        3 需解決技術(shù)問題

        (1)海洋能發(fā)電所需條件。①海浪能量分布范圍廣,能量密度小,需要若干個小型設(shè)備同時收集海浪的能量;②從各個小型設(shè)備收集的能量不易集中,需要某一特殊裝置將這些分散的能量加以集中利用,并作用同一臺發(fā)電機上,以降低設(shè)備成本;③對設(shè)備的抗海水腐蝕、抗海水擊打、較好的耐久性以及可靠性要求較高;④海流方向的不確定性,要使水輪能保持一個方向的轉(zhuǎn)向,并保證能源的高利用率;⑤基體的確定及固定能使裝置保持相對穩(wěn)定。

        (2)海洋能發(fā)電經(jīng)濟地要求。①結(jié)構(gòu)簡單,能進行批量生產(chǎn),且成本較低;②可靠性高,能保證長時間的工作狀態(tài)不易損壞;③便于維修,避免運送,原地維修。

        4 波浪能發(fā)電裝置設(shè)計

        (1)設(shè)計背景。波浪能發(fā)電裝置大都放置在海水中,海洋的一些惡劣環(huán)境時常發(fā)生,另外海水具有一定的腐蝕性,可能會造成波浪能發(fā)電裝置的破壞與失效,因此波浪能發(fā)電裝置的穩(wěn)定性以及抗腐蝕性成為首當其沖要解決的問題。海面的垂直方向波浪能不穩(wěn)定,而在平行于海平面方向往往受到較大的風浪沖擊,因此為充分利用水平方向的風浪的動力,并減少對設(shè)備地沖擊與損傷,在吸納國內(nèi)外成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新設(shè)計了橫動海面波浪能發(fā)電浮子。

        (2)橫動浮子設(shè)計。本產(chǎn)品設(shè)計為橫動浮子式,建造難度以及設(shè)計難度較其余波浪能裝置低,構(gòu)造相對簡單。該浮子設(shè)計為近似球形,在球形的中間部分安裝有支桿,通過浮子中間的支桿與傳動機構(gòu)相連,經(jīng)由傳動機構(gòu)帶動主體內(nèi)部的發(fā)電系統(tǒng)進行發(fā)電。浮子結(jié)構(gòu)簡單重量較輕,僅有浮子部分浸沒于海水中,節(jié)省了昂貴的材料費與維護費。機體上鏈接有多個浮子,從而利用多個方向的水平波浪能,當其中的某個浮子出現(xiàn)故障時,其余浮子不會受到影響而繼續(xù)工作,球形浮子與其他形狀的浮子相比,具有較少的菱角,能夠大大增強在海水中的耐腐性。

        5 結(jié)語

        海洋能發(fā)電平臺地開創(chuàng)能夠為沿海城市提供充足得能源供給,緩解東部沿海地區(qū)的能源不足。同時,波浪能發(fā)電裝置也可以為孤立得海島提供能源支持,具有良好得應(yīng)用前景,對我國新能源地普及有重大意義。

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