世界海洋波浪能发电技术的发展现状与前景

对海洋波浪能发电技术的基本原理和特点进行了综述和评价,介绍了国内外波浪能发电技术的进展及主要发电装置,并分析了波浪能研究与利用的发展方向.     

波浪能发电现状及关键技术综述

当今世界煤炭以及石油等传统能源日渐减少,节能减排及将广阔大海里超过25亿kW的可再生清洁波浪能转化成高效的电能,是对波浪能行之有效的利用。研究波浪能发电的国内外现状、常见波浪能发电装置的工作原理与基本技术,以期改进装置对各种海况的适应能力,迅速提高波浪能发电效率。     

波浪能转换技术的研究与发展

简要回顾近代波浪能利用的发展历程,介绍20世纪90年代以来国际上有关波力发电的理论研究成果和应用技术、主要波浪能转换装置,以及现有理论在应用中的局限性和波力发电开发中亟待解决的问题.今后波浪能的开发利用将走多元化、综合利用的道路.     

多向联轴式波浪能发电装置的设计与研究

波浪能是一种开发前景巨大的清洁能源,其发电装置已成为研究热点。在探索的基础上提出了一种多向联轴式的波浪能发电装置,它包括俘能系统、机械转化系统和发电系统三大部分。结合海浪理论和计算原理,预估该装置的整机理论效率可达38.0%,是一种高效率的发电装置。     

一种近岸海洋波浪能发电装置及其在商业化开发中的应用

介绍了芬兰AW能源公司开发的"波浪滚轴"波浪能发电装置的技术原理与特点、装置构成及运行情况。该装置可在近岸浅水环境中捕获波浪能,并将其转换为电能,具有易维护、安装成本低、对海洋环境影响小等优点。该装置已在多个示范性项目中成功运行并取得了权威机构的技术认证。一系列测试也表明,该装置可适应极端海况,商业应用前景广阔。     

新型波浪能发电装置的运动学分析

以开发利用海洋中的波浪能为要求,本文设计了一种漂浮式波浪能采集装置的新型波浪能发电系统。描述了装置的工作原理。并采用UG软件仿真对装置进行了运动学分析,仿真计算了该装置不同速度输入函数和恶劣海况条件下的传动性能,对传动过程的传递效果进行验证。研究结果表明:实验装置附加各类常见速度函数工作状态正常。实用性能高,对海况条件有较好的适应性。仿真效果与理论计算有较好的一致性,对漂浮式波能发电装置理论研究具有指导意义。     

摇摆式波浪能发电装置模型研究

波浪能是指波浪表面所具有的动能和势能。尽管波浪能是一种不稳定的能源,但海洋中波浪能巨大而丰富。文章设计了一种摇摆机械式波浪能转化发电装置,将波浪能转化为电能,并测量计算了该装置的转化效率。实验结果表明:该装置的整体转化效率可达到45%以上,具有一定的应用潜力;发电机系统的功电转化效率与系统的负载关系很大,选择合适的负载,可使系统功电转化效率保持在较高水平。     

基于ADAMS的鹰式波浪能发电装置PTO系统优化设计

波浪能发电装置的PTO (Power Take Off，动力输出)系统对发电效率有重要影响。该文以鹰式波浪能发电装置为研究对象，基于线性势流理论在频域内求解了波能装置的多体水动力系数和给定海况下吸波体波浪诱导载荷，采用间接时域法求得吸波体的时域运动响应。在ADAMS框架中建立鹰式装置液压PTO系统的参数化模型，以液压缸的安装位置和PTO系统阻尼系数作为设计变量，PTO系统平均功率为目标函数，实现对液压PTO系统能量转换效率的目标优化。通过全参数优化，装置在中国南海海域中等海况和低海况下，较之原型机俘获宽度比均有大幅提高，中等海况和低海况下的平均俘获宽度分别提高了6.748%和12.816%。这为波浪能发电装置液压PTO优化设计提供了一种高效可行的数值方法。     

漂浮式波浪能发电装置的水动性能分析

针对海况对波浪发电装置的影响,本文创新性地设计了一种新型漂浮式波浪能发电装置并描述了其工作原理。以该装置为基础并对装置波浪能采集部分建立了仿真分析模型。基于AQWA水动性能计算机软件,计算了装置中漂浮浮体在不同吃水深度、不同尺寸大小的RAO值,以及波浪波向和波浪周期对装置整体的时域响应。发现浸水达到1.3~1.4 m、漂浮体直径在2.8 m时RAO值达到理想值,当波浪推进方向在25°、波浪周期为3 s时浮体整体振幅较大,对波浪能采集效率有较大提高。     

澳大利亚波浪能新技术的应用

为利用波浪能发电,澳大利亚卡耐基公司创新性地推出CETO这一新技术,并将其应用于波浪能试点项目中.目前,CETO处于商业化示范阶段.简要介绍了CETO技术的优势、原理,展示了该项目的应用成果,总结了该技术在各项目中的进展情况.     

水电与新能源机遇与挑战:波浪能发电技术研究进展

针对当前波浪能发电技术存在的问题,武汉大学经过多年的研究,提出了具有完全自主知识产权的浮力摆式主动共振波能转换装置。该装置利用完全浸没于水下的浮力摆在波浪激励下绕水平轴摆动进而带动发电机发电,并通过调整浮力摆内部配重的上下位置改变其静水回复力矩和转动惯量,同时调节等效刚度和等效惯量以改变自振频率,实现浮力摆与波浪的共振。研究和试验结果表明,该装置已具备实现宽频带全海况共振取能和高效发电的客观条件,且其生存可靠性高、结构简单、自身动力需求小等特点。     

新型波浪压电发电装置研究及改进

根据波浪压电发电的优势及意义,分析现有几种装置型式的原理及特点,针对其存在的问题,提出了浮子结构形式、弹簧力与阻尼力共同作用下的结构、压电振子三方面的优化方案。展望波浪压电发电装置的发展,压电材料在机电耦合效应方面极具优势,与波浪能压电发电装置结合,有着广阔的应用前景。在今后的研究中,追求更好的发电效率、更低的制造成本以及更优的装置可靠性和大规模的商业化将成为该领域的目标追求。     

摆动叶片式波浪能发电装置在船舶上的应用研究

介绍了摆动叶片式波浪能发电装置在船舶上的工作原理,基于线性波理论研究了装置的水动力学性能,推导出了装置中叶片波能拾取率的公式。基于Gambit和Fluent软件,在最优摆角的情况下,模拟仿真了装置模型在变流速下的转矩和轴向力,为分析装置的波能效率和抗风浪能力奠定了基础。通过对装置试验研究,得到了装置的平均波能拾取率约为4.37%。研究结果表明:该装置在船舶上应用良好,为波浪发电技术在船舶上的开发利用提供参考依据。     

水平圆柱形点吸式波浪能发电装置运动响应数值模拟

研究点吸式波浪能装置的水动力学特性是研究波浪能装置的重点。该文应用基于开源CFD软件OpenFOAM自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器,研究水平圆柱形点吸式波浪能发电装置的运动响应和能量吸收特性。对无阻尼浮子在波浪中的响应进行模拟,并与实验结果进行对比,验证了数值方法的可行性。对单圆柱和双圆柱在波浪中的位移响应和能量吸收功率进行了计算和分析。结果显示:在一定周期范围内,有阻尼单圆柱运动幅值随波浪周期的增加而增加,能量转换效率随周期的增加而降低;双圆柱运动和能量响应呈现一定的周期性特点,通过合理布置可以有效提高系统整体能量吸收效率。     

海上潮汐能发电装置的转轮空化监测系统开发

海洋占地球总面积的一半以上,不仅蕴藏着丰富的石油等战略资源,还蕴含着相当规模的电力能源,尤其是近年来受到广泛关注的潮汐能和波浪能。潮汐能是指海水受引力的影响产生周期性涨落运行,具有动能和势能。潮汐能是一种可再生资源,其开发和利用近年来成为一项研究热点。水轮机式潮汐能发电装置是一种将海水涨落转换为电能的发电装置,由于其发电效率高,可靠性高,成为目前应用最为广泛的潮汐能发电装置。水轮机的空化效应会严重破坏轮机叶片,威胁发电机组安全,因此,研究水轮机式潮汐能发电装置的状态检测意义重大。     

聚波装置前端最优开角的研究与设计

为了解决我国近海波浪平均波高小导致波浪能发电装置发电效率低的问题,提出了一种结构简单的聚波装置,并对聚波装置前端最优开角范围进行研究。分别采用CFD软件star-ccm+数值模拟与模型实验的方法,对不同开角下装置的聚波效果进行研究与分析。分析结果表明,数值模拟与模型实验的结果吻合较好,这种前端带有张口的聚波装置具有明显的聚波效能,聚波装置前端最优开角范围为65°~80°之间。该结论可为聚波装置的设计与研究提供一定的参考,具有工程应用价值。     

摆动叶片式波浪能发电装置的水动力性能分析

简述了摆动叶片式波浪能发电装置的结构和工作原理,结合波浪力学和浅水波理论对摆动叶片进行理论分析,推导出俘获效率公式。为了分析装置的性能,采用Fluent软件仿真的方法,分析了摆角和波高参数对装置的水动力学性能的影响,提出最佳摆角概念,并研究了最佳摆角与波高的关系。研究结果表明:装置的俘获效率随着摆角的增大先增大后减小;随着波高的增加,装置的俘获效率在增加,研究结果为后期装置的试验提供了理论依据。     

梦想变现实——波浪能发电

由于风和水的重力作用形成的起伏运动所具有的动能和势能称为波浪能。它具有无污染和取之不竭用之不尽的可再生性。波浪能开发利用的关键是波浪能吸收转换装置。     

环形阵列波浪能装置水动力特性的数值研究

基于线性势流理论,建立了多向不规则波浪与围绕一立柱分布的环形阵列波浪能装置相互作用的计算模型。分析了有无立柱影响下方向分布集中度参数对环形阵列波浪能装置能量捕获特性的影响,研究了阵列中各浮子的水动力特性。计算结果表明,方向分布集中度参数对阵列波浪能装置俘获效率无影响,但是对波能俘获功率产生较大的影响;通过对比无立柱情形下的计算结果,立柱的存在使得阵列装置的捕能功率在低频区明显增加,并使迎浪侧浮子的共振频率发生改变。     

欧盟波浪能发电项目研究实现里程碑式突破

<正>作为欧盟"地平线2020"计划的一部分,"超大滚轮"波浪能发电项目实现了里程碑式的突破,成功建立了基于波浪与结构体相互作用的波能转换器(WEC)数学模型。该项目由K2管理解决方案公司等若干战略合作伙伴共同开发完成,为波能转换器提供装机1MW的动力输出装置。项目所采用的技术与振荡波浪涌转换器(OWSCs)相结合,OWSCs使用的底部铰接面板随近岸区(水深10～25m)海浪的涌动,带动螺距内振荡,将