風能波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置技術研究進展

1、海上風能波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置技術研究進展摘要： 摘要：開發(fā)和利用海洋能對緩解能源危機和環(huán)境污染問題具有重要的意義，海上風能和波浪能作為最具商業(yè)化前景的可再生能源，正得到大規(guī)模的開發(fā)和利用，海上風能和波浪能聯(lián)合發(fā)電相關技術也取得了顯著的進步，文章綜述了目前海上風能波浪能聯(lián)合發(fā)電及其技術的發(fā)展與應用情況，對聯(lián)合發(fā)電裝置的類型、性能與特點以及未來聯(lián)合發(fā)電技術的發(fā)展趨勢進行了較詳細深入的介紹，為更好地了解國內外風能波浪能聯(lián)合發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢提

2、供參考。關鍵詞： 關鍵詞：海洋能；風能；波浪能；聯(lián)合發(fā)電；發(fā)展引言 引言隨著化石能源瀕臨枯竭、碳排放嚴重影響氣候等問題日益突出，開發(fā)清潔的可再生能源已成為當今世界能源利用的發(fā)展趨勢。眾所周知，海洋能是清潔的可再生能源，海洋能是指依附在海水中的能源。海洋通過各種物理過程或化學過程接收、存儲和散發(fā)能量，這些能量以波浪、海風、海流、潮汐、溫差等形式存在于海洋之中。開發(fā)和利用海洋能對緩解能源危機和環(huán)境污染問題具有重要的意義[1]。許多國家特別是

3、海洋能資源豐富的國家，大力鼓勵海洋能發(fā)電技術的發(fā)展。海浪發(fā)電、海上風力發(fā)電是波浪能和風能資源開發(fā)利用的主要方式，日本、英國、美國、挪威、澳大利亞、愛爾蘭和丹麥等國相繼投入大量資金進行波浪能發(fā)電和風能發(fā)電裝置的研究，使波浪能和海上風能發(fā)電及傳輸技術得到迅速發(fā)展，其中，海上風能和波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置將兩種海洋能有機的利用起來，它不僅克服了兩者單一發(fā)電效率低的問題,還提高了發(fā)電機組的穩(wěn)定可靠性，更是大大降低了單元發(fā)電成本,極大的提高了海洋可再生

4、能源開發(fā)利用的競爭力，成為目前世界上各國積極研究的對象[2]。2 國外發(fā)展現(xiàn)狀 國外發(fā)展現(xiàn)狀英國的塞文河口有著豐富的潮汐能，曾經有人提出過利用方案，把河口的潮汐能視為主要捕能對象，而風能和波浪能則視為次要的捕能對象[3]。通過建立水壩來收集大量的潮汐能，在壩朝向海的那一側安裝合適的風能、波浪能收集裝置，三種發(fā)電裝置獨立運行，綜合發(fā)電，集中并網。但由于許多原因，該項工程并未完成。2002 年，為了進一步保證國內的電力供應，日本海上保安廳開

5、始了太陽能和波浪能綜合利用的研究。其綜合利用思想是：夏季以太陽能發(fā)電為主，因為期間陽光一般都比較強烈而海面比較平靜；冬天以波浪發(fā)電為主，因為期間天氣陰沉時間較長，而且波濤洶涌的波浪能風能綜合發(fā)電裝置樣機并完成相關測試。如圖 2，Wave Treader 波浪能風能綜合發(fā)電裝置在海上風機平臺基座上安裝有一堆浮體，浮體隨海浪運動驅動平臺中心處的液壓缸軸，經由蓄能器、旋轉液壓引擎和發(fā)電機進行發(fā)電，與風機發(fā)電經由同一海底電纜輸至岸上電網。裝置浮

6、體可隨波向及潮差動態(tài)調整，以保證實現(xiàn)最大的波浪能俘獲能力。整個裝置長 50 m、寬 20 m，浮體由玻璃鋼制成，裝機容量為 500~700kW，設計壽命為 25 年，維修周期為 5 年。該公司預計 2015 至 2023 年將在英國布放 7500~8300 個 Wave Treader 波浪能風能綜合發(fā)電裝置[10]。圖 2 Wave Treader 波浪能風能綜合發(fā)電裝置2012 年底，瑞典汽車制造商薩博公司(Sab)旗下的 Min

7、esto 公司研制出一種被命名為“水下風箏”的渦輪發(fā)電機，用于潮汐發(fā)電，目前他們正在計劃將這項技術與離岸風力發(fā)電系統(tǒng)結合起來，綜合利用工作海域的潮汐能和風能[11]。另外，還有 OWWE 公司的 2Wave1Wind Platform 發(fā)電平臺，Pelagic Power AS 公司的W2 Power Platform、 Sea for Life 的 WEGA，Offshore Islands Ltd 的 Wave Catcher 等海

8、上風浪能聯(lián)合發(fā)電平臺，均取得了不錯的試驗效果[12]。3 國內發(fā)展現(xiàn)狀 國內發(fā)展現(xiàn)狀2001 年，中國空氣動力研究與發(fā)展中心的王德茂研制出了一種搖擺式波浪能和風能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，如圖 3 所示。該系統(tǒng)由左右對稱可轉動的兩個采能機構組成，每個采能機構又由水上風能采集板和水下波浪能采集板組成。在采能機構順風向擺動時，風力做功，波浪能采集板處于放空狀態(tài)，而采能機構逆風向擺動時，波浪力做功，風能采集板處于放空狀態(tài)，兩種采能板通過半圓形滑軌與水平轉