资源是关系到人类社会发展,它是人类赖以生存的物质基础,并与社会经济和人民生活息息相关。在过去的几个世纪里,人类主要依靠不可再生的能源,如煤、石油、天然气,这些能源不仅不可再生,储量也越来越少。(据统计,煤的开发期约为200
年;石油的开发期约为30年;天然气的开发为40年[1]),而且对全球环境造成极大的污染,对整个人类赖以生存的生态系统造成了不可恢复的破坏。随着能源危机和环境问题越来越突出,人们逐渐意识到问题的严重性,寻求新的可再生绿色能源,减少环境污染,能源结构重建已成为当今世界能源发展的主题。
1。1。1能源供给
21世纪是海洋的世纪,浩瀚的海洋包裹着地球表面的71%,隐藏着取之不尽用之不竭的资源,人类从海洋中获取资源已成必然趋势。海浪总是周而复始,昼夜不停地拍打着海岸,其中蕴藏的波浪能则是一种取之不尽的可再生能源,有效利用巨大的海洋波浪能资源是人类几百年来的梦想。源C于H优J尔W论R文M网WwW.youeRw.com 原文+QQ752-018766
海洋面积辽阔,而且无时无刻不在吸收太阳辐射,可以说是世界上最大的太阳能集热器,温暖的表面海水,造成与深层海水之间的温差,由于风吹过海洋时产生风波,这种风波在宽广的海面上,风能以自然储存于水中的方式进行能量转移,因此完全能说波浪能是太阳能的另一种浓缩形态。波浪能的基本元素是指海洋表面波浪所具有的动能和势能,根据2006年的IEA-OES能源报告[2],理论上全球可利用的海洋能为别为:潮汐能超过300TWh、波浪能8000-80000TWh、潮流能超过800TWh、温差能10000TWh、盐差能2000TWh。可以看出,波浪能源资源丰富,利用前景广阔,是一种清洁的可再生能源,开发和利用海浪可以极大缓解能源危机和减轻环境污染。
参照Roger和美国EPRI(ElectricPowerRe-searchInstitute)对波浪能流密度的算法,利用近45年的ERA-40海浪再分析资料中的海浪资料[3],计算了全球海域的波浪能流密度。
为有效波高(m);g为重力加速度(单位:ms2)。将ERA-wavere-analysis
中的海浪资料带入公式(1-1),计算得到全球海域1957年09月-2002年08月逐6
小时的波浪能流密度。将1957年09月-2002年08月逐6小时的波浪能流密度做多年年平均,分析全球海域波浪能流密度的分布特征。TornkvistHulls曾指出全球波浪能高流密度区主要在北大西洋东北部、太平洋东北部、澳大利亚南部沿岸以及美洲的智利和南非的西南部沿岸。一般情况下当波浪能流密度大于2kW/m时就可以开发利用,由图1。1可以看出世界上大部分海域的年平均波浪能流密度都一直高于10kW/m,其代表着全球大部海域都在可利用的范围。
图1。1世界波浪能流密度示意图
我国的海岸线长1。8万公里,拥有490万平方公里的海洋管辖权,如此广阔的海洋区域代表的则是丰富的海洋资源[5]。其中中国海域的大部分海域单位面积波浪能总储量都超过了2×104kW。h/m,资源储量远大于风能,高值中心均分布在南海北部海域,大约为8×104~16×104kW。h/m,南海中北部大部分海域的波浪能总储量都远超
6×104kW。h/m,琉球群岛附近海域和台湾以东广阔洋面的波浪能总储量均在
10×104kW。h/m以上,但黄海、渤海的波浪能储量相对偏低。
1。1。2波浪能技术转换原理
波浪能研究的主要目的是将广泛储存与海洋中的波浪能转换为人类可直接利用的能量即电能。波浪能的转换一般有三个阶段:
第一级为能量收集,在明确的海域波况下,选择与之相符的波浪能转换装置,通常采用聚波和共振的原理把分散的波浪能量聚集起来,使转换装置充分地吸收波浪能,实现能量吸收的最大化,并将其转换为机械能、液压能、水位能和空气压能中的一种。