国外海洋能研究开发的现状及展望

本文根据世界太阳能高峰会议的高有专家会议的资料，摘编出有关国外海洋能研究开发工作的现状及展望。     

基于海浪再分析数据的波浪能资源分析

基于同化了30 a卫星高度计有效波高的全球高分辨率海浪再分析数据,该文详细分析波浪能分布特征,针对海浪的可开发性,提出一种新的波浪能资源选址评估方法,并利用该评估方法对全球和中国近海的波浪能进行区划。主要结论有：波浪能最为丰富处位于西风带海域,约占全球总波浪能的67%;其中,印度洋西风带尤甚,平均能流密度达90 kW/m,西风带近岸海域波浪能可利用程度较高;中国周边海域波浪能资源相对匮乏,但台湾岛东南部、琉球群岛以及东沙群岛附近波浪能资源较为丰富,可利用程度较高,平均能流密度最高约为11 kW/m,该研究可为波浪能发展规划与开发利用提供参考。     

双浮体—棘轮式波浪能发电装置

简述了一种新型的波浪能发电装置,其特点是利用两个浮体因波浪的波动而产生相对倾斜来收集波浪能,采用两个反向棘轮和一对链轮组,将往复运动转换成旋转运动,再带动发电机发出电力,是一种结构简单,造价低廉,容易实施的波浪能发电装置。     

近10年南海波候特征分析及波浪能研究

基于第三代海浪数值模式WAVEWATCH-Ⅲ,以QuikSCAT/NCEP混合风场为驱动场,得到南海1999年8月～2009年7月的海浪场,分析了近10年南海的波候及波浪能特征,为波浪发电的选址提供参考。研究发现:南海的海浪场、海表风场受季风影响显著,海浪场与海表风场具有较好的对应关系,尤其体现在南海南部海域;南海的海表风场、海浪场与nino3指数存在显著的负相关;南海极值风速、极值波高的大值区分布于南海北部海域;南海蕴藏着较丰富的波浪能资源,年均值能流密度在4～20kW/m,大部分海域2kW/m以上能流密度出现频率在70%以上,且大部分海域能流密度的变异系数在0.4以内,稳定性较好,利于波浪能的开发与利用。     

一种新型摆式波浪发电装置的研制

针对海上浮标、领航灯等远海设施供电难的问题,设计了一种新的摆式波浪发电装置。为提高装置的可靠性和寿命,采用封装在箱体内与海水完全隔离的设计方案。创建了机械式能量转换装置以简化波浪能转换器并提高波浪能利用效率。详细叙述了摆式波浪能发电装置的设计方案,并建立了摆锤的数学模型以及结合线性波动中二维深水进行波理论计算,计算了装置的整机理论效率,同时对关键零件的疲劳寿命进行了分析和预测。实验结果表明,当箱体晃动周期为3 s、倾角为15°时,波浪发电机的平均输出功率为10 W左右,输出电压为14 V。研究证明,该波浪能发电装置的设计是可行的。     

波浪能多腔油缸液压转换系统设计与研究

以振荡扑翼波浪能发电装置的液压转换系统为研究对象,设计一种含有多腔油缸的液压转换系统,将波浪能转换为可利用的机械能。以波浪能高效采集和液压转换系统稳定输出为原则,设计一种多腔油缸并确定液压转换系统的组成及各元件的具体参数。针对不同海况,通过改变电磁阀换挡策略,实现对波浪能的采集,调节蓄能器的个数和预充压力使液压系统高、低管路的压力保持稳定,通过液压马达能够稳定输出机械能。运用AMESim仿真平台搭建采集机构和液压转换系统模型,模拟3级、4级和5级海况下采集机构的运动响应作为系统输入,分析液压转换系统的有效性、输出稳定性和转换效率。仿真结果验证,所设计的液压转换系统通过改变电磁阀换挡策略,能够实现对波浪能的高效采集,并有效提高液压转换系统的稳定性和转换效率。为振荡扑翼波浪能发电装置的液压转换系统的开发与研究奠定了理论基础。     

新型波浪能发电平台的设计

论文针对波浪能发电的特征,提出了一种新型的波浪能发电方法,对发电装置进行了设计。通过对海洋环境的研究,对波浪能发电装置所处的载体平台进行了设计,给出了新型波浪能发电平台的总体设计。论文通过对非工况下该发电平台发电效率的计算,对其应用前景进行了评估。     

基于全域与局域模式下波浪驱动推进机构动力学分析

波浪驱动航行器在海洋观测等领域发挥着重要的作用,波浪能驱动的水下推进机构是它们前进的核心部件,研究其在流场中的流体与刚体相互耦合作用,对于提高波浪驱动航行器的推进性能具有重要意义。基于刚体动力学方程与计算流体力学软件之间的交互耦合,分别建立了基于全域与局域模式下的波浪推进装置的流体-刚体耦合动力学模型,对两种模式下的计算结果进行了对比与分析。首先在全域模式下进行耦合动力学分析,在水下推进机构翼片行进和垂荡的整个区域建立流体网格,将其得到的水动力代入刚体运动方程得到其运动参数,然后将运动参数代入水动力模型中进行反复迭代。考虑到全域模式下所需流体区域范围大、计算量大的不足,因此在局域模式下,根据相对运动原理将翼片水平前进速度实时转化为作用于翼片上的反向来流,建立了基于局域模式的翼片流体-刚体耦合模型,实现在相对固定的区域进行有限元分析。避免了大范围区域建立有限元网格,计算效率大大提高。两种模式下的计算结果吻合,为波浪能直接驱动的推进机构的推进性能的分析和研究提供了有效的方法。     

波浪能独立稳定发电自动控制系统

波力电站采用独立稳定工作方式,在边远海区或海岛上有广泛的应用前景。自动控制系统是实现波力电站独立稳定工作的关键设备之一。文中介绍了独立稳定波力电站的组成和原理,给出自动控制系统的构成、工作原理、硬件和软件设计。自动控制系统的实际应用效果表明,波力电站把不稳定的波浪能输入转换成稳定的电能输出,并实现了能量采集系统的优化控制和在线充电。     

世界首座“三能”电站落户珠海

世界首座综合利用太阳能、风能、波浪能的海岛可再生独立能源发电的电站将落户珠海担杆岛。近日,珠海市万山海洋开发区和中国科学院广州能源研究所就“海岛可再生独立能源系统研建”项目进行签约。据介绍,该项目是国家“十一五”863科技计划项目。可为300人海岛提供电力据中国科学院广州能源研究所海洋能源实验室游亚戈主任介绍,海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源,主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能以及海洋风能、太阳能等。目前,除潮汐能、风能、太阳能开发利用比较成熟外,其他能源的开发尚处在技术研究和示范试…