截止目前,于我国沿海区域,有将近400多个居住的海岛严重缺乏电能,这已经成为了制约这些地区经济发展的重要原因。籍此,为了满足对能源的需求,也为了缓解对不可再生资源的过度依赖,实现人类社会的可持续发展,我国开始探索研究海洋能等可再生能源。
我国领土具有1。8万公里的海岸沿线,约300万平方公里的可管辖的海洋领地,蕴藏着巨大的能源宝藏,我们应该好好利用这个优势。并且海洋能是一种清洁能源,对环境基本无污染、对地球的生物平衡影响较小,对生态环境的保护及可持续发展起到了重要的作用。但我国对海洋能的利用程度还不足,可再生资源的利用技术还不够完善[2]。在更好利用我国海洋可再生资源的目标下,在了解了海洋资源使用技术的产业发展及近况的基础上,借鉴了国内外的研究经验,提出了本文波浪能浮标发电装置的设计,利用丰富的波浪能发电,缓解能源压力。
1。2 波浪能利用技术的发展历史
利用波浪能最早的是在1799年法国的吉拉德父子,之后的一百多年间,仅英国就拥有了波浪能相关的专利三百多项,美国约为六十项;而在法国能够找到的有关波浪能理论技术的书籍就有六百多种。且在早期,使用气动式波浪能装置将波浪能很好的利用起来,原理十分简单,它通过波浪上下沉浮的特性,来压缩装置内的空气,带动筒中的活塞来回运动而做功。1910年,法国的布索·白拉塞克在他的海滨住房附近建造出一座气动式波能发电站,来给他的住宅供给一千瓦的电能需求[3]。该发电站的装置使用了一根密闭的竖管与海水连通,波浪起伏运动带动竖管,吸压管内的空气,从而驱使活塞做往复运动,之后带动发电机旋转从而发电。60年代间,日本成功研发了作用在海上浮体、灯塔上的气动式波能装置,同时将其进行规模化生产,这种装置的功率大约在六十瓦到五百瓦之间,该装置在日本的国内外市场都得到青睐,成为了为数不多的商品化波浪能转换装置之一,它的发电原理如同倒放的打气筒,通过波浪起伏运动的能量来压缩或吸取内部的空气,带动涡轮机旋转发电。据相关学家统计,在海岛及航标灯塔方面将会产生数十亿的波浪浮标发电装置的市场需求,这也极大的增加了各国对波浪能利用的研究热情。自七十年代以后,日本、英国、挪威等国家在波浪能发电研究中投入大量的心血,并且也取得了较大的成果。英国在以前计划于苏格兰的外海中,大面积的建造“点头鸭”式波浪能发电装置,给全国各地供应电能,这个庞大的计划,之后由于装置需建造的结构十分复杂,且成本过高而被放弃。八十年代,日本研究出的“海明”号波浪能发电船达到了年发电量十九万度,成功实现了海上波浪能发电对陆地电能需求的供应,日本还尝试将“海明”号波浪能发电船应用到“离岛电源”计划中,将其继续进行研制优化。七十年代以来,我国的波浪能研究同样取得了较好的成绩,青岛、上海、广州等沿海地区的多家相关的研究单位相继展开了该项研发,用于灯塔及航标的波浪能发电装置已经进行大规模生产,为海岛供电的岸电式波浪能电站也正处于研发当中[4]。
1。3国内外波浪能发电技术现状
1。4 典型波浪能转换装置
波浪能发电装置最基础的原理就是通过波浪的升沉运动供给发电装置能量使其发电,将水中具有的能量转换为电能,转换过程大致可以分为三级,第一级为受体吸收波浪能,第二级是中间转换装置将上一级吸收的波浪能转换为其他形式的液压能或机械能,第三级是发电装置将上一级传递来的能量转换成电能。目前为止,有几类波浪能发电装置已经得到应用,在这里对它们做一些介绍。