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在节能减排,全球脱碳的大形式下,获取清洁能源的重要性日益凸显。海洋蕴含着巨大的能量,如波浪,潮汐,洋流,近海风,海洋热能,盐差能等。目前对于近海风能的利用已经火遍全球,各种近海风力发电装置安装的如火如荼,海上风机发电技术已经进入大批量商业化应用阶段。
' Q( x( i8 r) X1 {) L6 Q 除了近海风能具备商业化应用条件外,波浪能,潮汐能也具备不错的商业化前景。海洋温差能,盐差能虽然也有不少研究,但是由于技术原因,目前成本高居不下,商业化应用并不成熟。本篇主要介绍波浪能。(文章末有世界范围内波浪能应用案例的部分案例和介绍)
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3 f8 d# h* H3 H 波浪产生 波浪是由吹过海面的风形成的。产生的波浪的大小取决于风速,风持续时间以及吹过的水面距离。波浪具有提供完全可持续的能源的潜力,可以通过波浪能转换器将其捕获并转化为电能。
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, r0 Q: I/ |: d8 F4 \ 波浪能转换器 @. n& [- f) [7 c
目前主流的波浪能转换装置主要有以下几种类型。(实现形式五花八门,列举的为常用的类型)
. c1 h3 f( @5 [0 n+ |8 v$ K/ u9 G3 t (一)消波器类型 消波器是一种浮动设备,其平行于波的方向运行并有效地乘波。当波通过它们时,这些设备从两个臂的相对运动中捕获能量。' g4 k' X4 r$ K( {
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5 b5 [0 U5 b7 i+ X! ]/ R* S, U9 | (二)点吸收器类型 点吸收器是一种浮动结构,通过其在水面附近或附近的运动吸收所有方向的能量。它将浮力顶部相对于底座的运动转换为电能。
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) C( n. Q! I1 Y: }+ L3 t (三)振荡浪涌转换器类型 振荡浪涌转换器从浪涌和其它水运动中提取能量。通过摇臂摆动获取能量。1 [( k" a+ t; A M# @* _
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(四)振荡水柱涡轮机类型 振荡水柱是部分淹没的中空结构。它在水位线以下向大海敞开,将一部分空气包围在水的顶部。波浪导致水柱上升和下降,进而压缩和减压空气柱。捕获的空气通过涡轮机时带动涡轮转动。涡轮机的旋转可用于发电。' A7 n6 j' \$ T0 e( `# A) i" d3 x& p T
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(五)水流发电器类型 当海浪冲入蓄水池时,顶置装置会捕获水。然后,水靠重力返回海洋时,水流带动涡轮机旋转,涡轮机转动时可用于发电。9 G( F" m+ |. q; S7 g/ \) n
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* ` \5 ~3 O& t( y- E3 y (六)潜水压差转换器类型 潜水压差装置通常位于海岸附近,并固定到海床。波浪的运动设备上方上升和下降,从而在设备中引起压差。交替变换的压力可以用于发电。( J, [/ X9 x' Z) m
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# D" ]1 L9 s9 L6 F+ y- \' } (七)膨胀转换器类型 膨胀波浪技术由一个装满水的橡胶管组成,该橡胶管系泊至海床后随波浪运动。水通过橡皮管尾部进入,波通过会引起管子长度的压力变化,形成“凸起”。当凸起穿过管子时,它会增长,聚集能量,该能量可用于驱动位于船首的标准低水头涡轮机进行能量转换,然后水会重新返回海中。
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(八)旋转转换器类型 旋转转换器通过设备在波浪中起伏和摇摆的运动来捕获能量。这种运动驱动偏心重物或陀螺仪运动来带动机芯运动进行能量转换。. n. B, C# p/ G4 c( G: L2 d
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8 o% V* _, i; s. W) T. i! ~ 除了以上类型的转换器外,还有不少其它类型,但是原理基本都大同小异。目前世界范围内对于波浪能的应用已经有多个案例。这些案例的信息可以通过下方的连接获取,如安装位置,装机功率,供应商等等。一些案例还有供应商的一些网站和详细介绍。有兴趣的朋友可以进行进一步了解。 网站地址:https://www.ocean-energy-systems.org/ocean-energy/gis-map-tool/3 S; G W [) m( Z$ | V
: k( r( V' |5 U: |& `7 ~( _/ _ 后续会介绍一下潮汐能的应用以及两种能源的建模方法,感兴趣的朋友欢迎持续关注!
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# y0 E6 t& V4 D 嗨 船人 k$ d5 H) W" O( S& U
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