風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置技術(shù)研究進(jìn)展

1、海上風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置技術(shù)研究進(jìn)展摘要： 摘要：開發(fā)和利用海洋能對(duì)緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題具有重要的意義，海上風(fēng)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(fēng)能和波浪能聯(lián)合發(fā)電相關(guān)技術(shù)也取得了顯著的進(jìn)步，文章綜述了目前海上風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電及其技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況，對(duì)聯(lián)合發(fā)電裝置的類型、性能與特點(diǎn)以及未來(lái)聯(lián)合發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了較詳細(xì)深入的介紹，為更好地了解國(guó)內(nèi)外風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)提

2、供參考。關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：海洋能；風(fēng)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(yán)重影響氣候等問(wèn)題日益突出，開發(fā)清潔的可再生能源已成為當(dāng)今世界能源利用的發(fā)展趨勢(shì)。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(guò)各種物理過(guò)程或化學(xué)過(guò)程接收、存儲(chǔ)和散發(fā)能量，這些能量以波浪、海風(fēng)、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(duì)緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題具有重要的意義[1]。許多國(guó)家特別是

3、海洋能資源豐富的國(guó)家，大力鼓勵(lì)海洋能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。海浪發(fā)電、海上風(fēng)力發(fā)電是波浪能和風(fēng)能資源開發(fā)利用的主要方式，日本、英國(guó)、美國(guó)、挪威、澳大利亞、愛爾蘭和丹麥等國(guó)相繼投入大量資金進(jìn)行波浪能發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電裝置的研究，使波浪能和海上風(fēng)能發(fā)電及傳輸技術(shù)得到迅速發(fā)展，其中，海上風(fēng)能和波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置將兩種海洋能有機(jī)的利用起來(lái)，它不僅克服了兩者單一發(fā)電效率低的問(wèn)題,還提高了發(fā)電機(jī)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(jìng)爭(zhēng)力，成為目前世界上各國(guó)積極研究的對(duì)象[2]。2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀英國(guó)的塞文河口有著豐富的潮汐能，曾經(jīng)有人提出過(guò)利用方案，把河口的潮汐能視為主要捕能對(duì)象，而風(fēng)能和波浪能則視為次要的捕能對(duì)象[3]。通過(guò)建立水壩來(lái)收集大量的潮汐能，在壩朝向海的那一側(cè)安裝合適的風(fēng)能、波浪能收集裝置，三種發(fā)電裝置獨(dú)立運(yùn)行，綜合發(fā)電，集中并網(wǎng)。但由于許多原因，該項(xiàng)工程并未完成。2002 年，為了進(jìn)一步保證國(guó)內(nèi)的電力供應(yīng)，日本海上保安廳開

5、始了太陽(yáng)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(yáng)能發(fā)電為主，因?yàn)槠陂g陽(yáng)光一般都比較強(qiáng)烈而海面比較平靜；冬天以波浪發(fā)電為主，因?yàn)槠陂g天氣陰沉?xí)r間較長(zhǎng)，而且波濤洶涌的波浪能風(fēng)能綜合發(fā)電裝置樣機(jī)并完成相關(guān)測(cè)試。如圖 2，Wave Treader 波浪能風(fēng)能綜合發(fā)電裝置在海上風(fēng)機(jī)平臺(tái)基座上安裝有一堆浮體，浮體隨海浪運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中心處的液壓缸軸，經(jīng)由蓄能器、旋轉(zhuǎn)液壓引擎和發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，與風(fēng)機(jī)發(fā)電經(jīng)由同一海底電纜輸至岸上電網(wǎng)。裝置浮

6、體可隨波向及潮差動(dòng)態(tài)調(diào)整，以保證實(shí)現(xiàn)最大的波浪能俘獲能力。整個(gè)裝置長(zhǎng) 50 m、寬 20 m，浮體由玻璃鋼制成，裝機(jī)容量為 500~700kW，設(shè)計(jì)壽命為 25 年，維修周期為 5 年。該公司預(yù)計(jì) 2015 至 2023 年將在英國(guó)布放 7500~8300 個(gè) Wave Treader 波浪能風(fēng)能綜合發(fā)電裝置[10]。圖 2 Wave Treader 波浪能風(fēng)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(fēng)箏”的渦輪發(fā)電機(jī)，用于潮汐發(fā)電，目前他們正在計(jì)劃將這項(xiàng)技術(shù)與離岸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，綜合利用工作海域的潮汐能和風(fēng)能[11]。另外，還有 OWWE 公司的 2Wave1Wind Platform 發(fā)電平臺(tái)，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(fēng)浪能聯(lián)合發(fā)電平臺(tái)，均取得了不錯(cuò)的試驗(yàn)效果[12]。3 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀2001 年，中國(guó)空氣動(dòng)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(fēng)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，如圖 3 所示。該系統(tǒng)由左右對(duì)稱可轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)采能機(jī)構(gòu)組成，每個(gè)采能機(jī)構(gòu)又由水上風(fēng)能采集板和水下波浪能采集板組成。在采能機(jī)構(gòu)順風(fēng)向擺動(dòng)時(shí)，風(fēng)力做功，波浪能采集板處于放空狀態(tài)，而采能機(jī)構(gòu)逆風(fēng)向擺動(dòng)時(shí)，波浪力做功，風(fēng)能采集板處于放空狀態(tài)，兩種采能板通過(guò)半圓形滑軌與水平轉(zhuǎn)