1kw波浪能发电装置结构设计

『壹』 波浪能与海流发电之间存在什么联系

即使在晴朗无风的日子里，海面也是动荡不定的，波浪不停地拍打着海岸。波浪是由风吹海水而引起的。波浪能主要是由风的作用引起的海水沿水平方向周期性运动而产生的能量。波浪能是巨大的，一个巨浪就可以把13吨重的岩石抛出20米高。一个波高5米、波波浪发电示意图

长100米的海浪，在一米长的波峰片上就具有3，120千瓦的能量，由此可以想象整个海洋的波浪所具有的能量该是多么惊人。波浪能发电是利用波浪的推动力，使波浪转化为推动空气流动的压力来推动空气涡轮机叶片旋转而带动发电机发电。波浪发电设计方案最多，但是因为波浪能源分散，本身破坏力大，开发技术到现在为止还不成熟。据计算，全球海洋的波浪能达700亿千瓦，可供开发利用的为20亿～30亿千瓦，每年发电量可达9万亿度。

我国对波浪能的研究始于20世纪70年代，在1975年曾研制成一台1千瓦的波力发电浮标。80年代以来该项研究获得较快发展，我国成功研制航标灯用波能发电装置，并根据不同航标灯的要求，开发了一系列产品，与日本合作研制的后弯管型浮标发电装置，已向国外出口，该技术属国际领先水平。1989年，我国第一座波力电站在南海大万山岛建成，装机容量3千瓦。2000年，我国首座岸式波力发电工业示范电站——广东汕尾100千瓦岸式波力发电站建成，标志着我国海洋波力发电技术已达到实用化水平和推广应用的条件。

我国波力发电虽起步较晚，但发展很快。微型波力发电技术已成熟，小型岸式波力发电技术进入世界先进行列，但我国波浪能开发的规模远小于挪威和英国。

大洋中的海水从来都不是静止不动的，它像陆地上的河流那样，长年累月沿着比较固定的路线流动着，这就是“海流”。不过，河流两岸是陆地，而海流两岸仍是海水，在一般情况下，用肉眼是很难看出来的。世界上最大的海流，有几百公里宽、上千公里长、数百米深。大洋中的海流规模非常大。由于海流遍布大洋，纵横交错，川流不息，所以它们蕴藏的能量也是可观的。例如世界上最大的暖流——墨西哥洋流，在流经北欧时为1厘米长的海岸线上提供的热量大约相当于燃烧600吨煤的热量。据估算世界上可利用的海流能约为0．5亿千瓦，而且利用海流发电并不复杂，受到许多国家的重视。

1973年，美国试验了一种名为“科里奥利斯”的巨型海流发电装置。该装置为管道式水轮发电机，机组长110米，管道口直径170米，安装在海面下30米处。在海流流速为2．3米／秒条件下，该装置获得8．3万千瓦的功率。日本、加拿大也在大力研究试验海流发电技术。我国的海流发电研究也有样机进入中间试验阶段。

20世纪90年代以来，我国开始计划建造海流能示范应用电站，在“八五”、“九五”科技攻关中均对海流能进行连续支持。目前，哈尔滨工程大学正在研建75千瓦的潮流电站。意大利与中国合作在舟山地区开展了联合海流能资源调查，计划开发140千瓦的示范电站。因此要海流做出贡献还是有利可图的事业，当然也是冒险的事业。

『贰』 波浪能发电的发展

大规模波浪能发电的成本还难与常规能源发电竞争，但特殊用途的小功率波浪能发电，已在导航灯浮标、灯桩、灯塔等上获得推广应用。在边远海岛，小型波浪能发电已可与柴油发电机组发电竞争。今后应进一步研究新型装置，以提高波浪能转换效率;研究聚波技术，以提高波浪能密度，缩小装置尺寸，降低造价;研究在离大陆较远、波浪能丰富的海域利用工厂船就地发电、就地生产能量密集的产品，如电解海水制氢、氨及电解制铝、提铀等，以提高波浪能发电的经济性。预计随着化石能源资源的日趋枯竭， 技术的进步， 波浪能发电将在波浪能丰富的国家逐步占有一定的地位。
我国技术成果
记者从中科院广州能源研究所获悉，由该所研制的“鹰式一号”漂浮式波浪能发电装置，在位于珠江口的珠海市万山群岛海域正式投放，并成功发电，这标志着我国海洋能发电技术取得了新突破。
随着新能源成为人们关注的热点，海洋能发电技术以其独特优势和战略地位吸引了人们的注意，世界各主要海洋国家普遍重视对海洋的开发利用。作为海洋波浪能利用技术的一种，“鹰式一号”漂浮式波浪能发电装置由中科院广州能源研究所究所课题组历经一年半研制完成。课题组不断优化和改进装置模型，共制作了5套装置模型，分别在二维水槽和三维水槽内进行大量试验，最终将实海况装置的设计方案定型为轻质波浪能吸波体与半潜船的结合。
该新型发电装置采用外形经过特殊设计的轻质波浪能吸收浮体，使得浮体的运动轨迹能与波浪运动轨迹相匹配，可最大程度吸收入射波而最小程度减少透射和兴波。日前首次投放的该发电装置安装有两套不同的能量转换系统，总装机20kW，其中液压发电系统装机10kW，直驱电机系统装机10kW，两套系统均成功发电。试验表明，该新型设备实现了快捷、安全和低成本研发海洋波浪能发电装置的目标，为规模化开发利用海洋波浪能打下坚实基础。据介绍，该发电装置由国家海洋可再生能源专项资金项目——“10kW水母式波浪能发电装置研究”专项资助完成。

『叁』 1KW小型风力发电机的系统设计。

www.yinhe-hn.com
你到这个网站看一下，在典型案例中有很多关于风力发电的方案

『肆』 目前全世界海洋波浪能发电的现状（包括中国）及你对此项目前景的评估

波浪能发电顶级技术在中国,关键技术问题已突破,即将进入产业化发展.目前对波浪能储量的估算是计算波浪沿海岸消散的功率,大洋的波浪具有更大的功率,开发前景相当广阔.
海洋波浪具有巨大的能量，已成为世界各主要国家争相研究开发的焦点之一，抢占这一技术领域的制高点，具有非常重大的战略意义。
100多年来，世界各国科学家提出了许多设想，发明了各种各样的波浪能发电装置，提出的发明专利申请超过千项，尤其是近年来受能源危机和环境污染的巨大压力，清洁无污染、可再生、环境友好、不消耗现有资源的海洋能技术更是受到各海洋国家政府和企业的普遍重视，西方国家利用其科技和技术优势，纷纷投入巨资对各种装置展开试验，并且取得了一定的成绩。比较著名的包括“点头鸭”( Duck)式波能转换装置，海蛇号(Pelamis)波力装置，AquaBuoy波能装置Manchester_bobber 波能装置，Fred_olsen_wec 波能装置，Seavolt_wave_rider波能装置，振荡水柱(Oscillating WaveConverter，简称OWC)式波能转换装置，OWEC波能装置，三叉戟式波能装置，海狗号(Seadog)波能装置，收缩波道式波能转换装置，摆式波能转换装置，振荡浮子式波能转换装置，PS Frog and Frog波能装置等。
我国也对国外的波浪技术展开了跟踪研究，从20世纪80年代初开始对固定式和漂浮式振荡水柱波能装置以及摆式波能装置进行研究。1985年，中科院广州能源研究所成功开发利用对称翼透平的航标灯用波浪发电装置。在山东大管岛研制了一套摆式装置.2005年初，在广东省汕尾市遮浪半岛，我国自主研发的波浪能独立稳定发电系统（采用振荡水柱+液压转换装置）实海况试验获得成功，这是世界首座波浪能独立稳定发电系统。此外，我国还研制了一种波浪能发电系统，即振荡浮子岸式波能转换装置，采用振荡浮子作为波浪能的吸收载体，然后将浮子吸收的能量通过一个液压装置转换出去，用来驱动电机发电。
从国内外试验应用的情况来看，由于海洋环境的复杂性和波浪能源的多变性，普遍没有达到预期的效果。主要表现在能源输出的稳定性问题、能源汇集问题、能源利用效率问题、潮汐变化的影响、采用复杂结构产生的成本效益问题、装置结构的安全性问题、装置的抗腐蚀问题、海洋环境的建设安装问题、与现有生产技术、设备的通用、配套等问题。导致波浪能利用技术多年来一直进展缓慢，没有取得关键性的突破，也导致国内不少人对波浪能利用产生悲观情绪。
长期以来，人们都知道波浪具有巨大的能量，但都普遍认为波浪能是最不稳定的能源，在应用中偏重于提高单次波浪的利用，从波浪能所固有的特点来看，这是十分不利的，我们正常所能应用的波浪能与暴风时所具有的波浪能往往相差几个数量级，为了提高利用单次波浪的功率，往往把单个装置做得很大，而一旦风暴来临，则往往超出其结构、材料的应力，造成装置的破坏，这些从英国制造的第一座（OSPREY），挪威的500 kW岸式波能装置(MOWC)，中国3 kW岸式振荡水柱波力电站的研建过程中可以得到验证。
实质上波浪能是一种随机产生的能源，虽然单个波浪的波高，波长，周期，位置都随时间而不同，但是一定水域内的波浪能量随时间的变化是缓慢的，通过提高波浪能采集的覆盖率和进行能量聚集，就可以得到强大稳定的能量输出。上述难题都以基本解决,相信不久人们就能用上这一清洁环保,无消耗无排放,环境友好的再生电力.

『伍』 波浪能发电装置会不会受海况与气候的影响

潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。


潮汐发电原理图
潮汐发电是水力发电的一种。在有条件的海湾或感潮口建筑堤坝、闸门和厂房，围成水库，水库水位与外海潮位之间形成一定的潮差(即工作水头)，从而可驱动水轮发电机组发电。

与潮汐发电相关的技术进步极为迅速，已开发出多种将潮汐能转变为机械能的机械设备，如螺旋浆式水轮机、轴流式水轮机、开敞环流式水轮机等，日本甚至开始利用人造卫星提供潮流信息资料。利用潮汐发电日趋成熟，已进入实用阶段。

『陆』 波浪能发电有什么原理

海水受海风的作用和气压变化等影响，促使它离开原来的平衡位置，而发生向上版、向下、向前和向后权方向运动。这就形成了海上的波浪。波浪是一种有规律的周期性的起伏运动。当波浪涌上岸边时，由于海水深度愈来愈浅，下层水的上下运动受到了阻碍，受物体惯性的作用，海水的波浪一浪叠一浪，越涌越多，一浪高过一浪。与此同时，随着水深的变浅，下层水的运动，所受阻力越来越大，以至于到最后，它的运动速度慢于上层的运动速度，受惯性作用，波浪最高处向前倾倒，摔到海滩上，成为飞溅的浪花。

波涛起伏的大海，一刻也不停息地在运动。在1平方千米的海面上，波浪运动每秒钟就有20万千瓦的能量。因此，波浪能也是一种海洋能源。

『柒』 鹰式波浪能发电装置的鹰头有什么改进

大规模波浪能发电的成本还难与常规能源发电竞争，但特殊用途的小功率波浪能发电，已在导航灯浮标、灯桩、灯塔等上获得推广应用。
在边远海岛，小型波浪能发电已可与柴油发电机组发电竞争。

『捌』 国内波浪能发电取得了那些成就，在这方面存在那些不足

• 成就

我国沿岸波浪能资源理论平均功率约1285万千瓦，具有良好的开发应用价值，建立波浪能发电系统发展潜力巨大。中国波浪发电虽然起步较晚，但发展势头良好。微型波浪发电技术已经成熟，小型岸式波力发电技术已进入世界先进行列。

中国科学院广州能源研究所于1989年在广东珠海建成了第一座示范实验波力电站，1996年又建成了一座新的波力实验电站，专家们通过试验积累了宝贵经验。我国首座波力独立发电系统汕尾100千瓦岸式波力电站于1996年12月开工，2001年进入试发电和实海况试验阶段，2005年，第一次实海况试验获得成功。该电站建于广东省汕尾市遮浪镇最东部，为并网运行的岸式振荡水柱型波能装置，设有过压自动卸载保护、过流自动调控、水位限制、断电保护、超速保护等功能。

近年来，我国积极推进新能源开发利用。随着一大批清洁能源发电项目建成投产，我国的发电装机结构进一步得到优化，新能源发电呈加速发展态势。我国波浪能资源蕴藏量丰富，清洁无污染，再生能力强，波浪发电产业得到国家政策的鼓励和扶持，投资前景良好。根据规划，到2020年，我国将在山东、海南、广东各建1座1000千瓦级的岸式波浪发电站。

• 不足

波浪能的利用并不容易。波浪能是可再生能源中最不稳定的能源，波浪不能定期产生，各地区波高也不一样，由此造成波浪能利用上的困难。利用波浪能发电要依靠波浪发电装置，但是由于海浪具有力量强、速度慢和周期性变化的特点，100多年来，世界各国科学家提出300多种设想，发明了各种各样的波浪能发电装置，但是普遍发电功率很小，而且效果差。

想要充分地利用波浪能发电，有几项难题需要解决。一是独立发电问题。最早的波浪能发电装置需要与柴油机并联工作，这样会造成污染。后来则需要依靠电网，先把波浪能转化的电能供应到电网上，然后才可以利用，这样又会受到电网覆盖范围的限制，造成发电成本高昂、发电功率小、质量差等问题。二是稳定性问题。由于受技术限制，波浪能发电装置只能将吸收来的波浪能转化为不稳定的液压能，这样再转化的电能也是不稳定的。英国、葡萄牙等欧洲国家采用昂贵的发电设施，仍无法得到稳定的电能。三是控制问题。由于波浪的运动没有规律性和周期性，浪大时能量有剩余，浪小时能量供应不足。这就需要有一种设备在浪大时将多余的波浪能储存、再利用。

• 尚未解决的问题

对于波浪能研究来说，目前存在以下主要技术问题：

1.材料问题——波浪能装置的材料应该具有(1)抗海水腐蚀的特性;(2)廉价;(3)较好的耐久性和可靠性。不锈钢满足第1、3两条，不满足第2条;工程塑料在强度上已有了显著提高，但其耐久性和可靠性还未能满足要求。因此，现有的波浪能装置只是采用普通钢材，靠表面涂层提高抗腐蚀能力，耐久性差强人意。

2.工业产品系列太少——目前并不存在专门为波浪能利用而发展的工业产品，只能逐渐发展。但我国目前许多产品的系列太少，迫使在波浪能研究上改变设计，牺牲效率、合理性，用现有产品拼凑成波浪能。例如小型电机，明显缺乏低转速、功率100W以下的发电机，或低转速、100kW以上的大功率发电机。齿轮等机械，液压泵、液压马达等也存在类似的问题。

3.投入研发经费不足——我国从“七五”开始研究波浪能。从“八五”到“十五”，国家科技部、中国科学院等对波浪能研究开展了持续的支持，3个五年计划共支持了约1000万，用于研制20kW、100kW岸式振荡水柱波能装置各一座，8kW、30kW摆式波能装置各一座，5kW漂浮式波能发电船一座，50kW波浪能独立发电与制淡系统一座。这些研究使我国的波浪能研究水平逐渐发展起来，特别是“十五”期间，我国在波浪能转换效率、波浪能稳定输出和波浪能装置建造技术上有了显著的提高，处于世界先进水平。

但相对国外的波浪能研究，我国的研发经费太少了。3个五年计划共支持了约1000万，研建了6个波浪能装置，全部加起来仅相当于英国近5年投入研究费用的1/60。上述项目均有较大缺口，需要部门、省、地方匹配才能完成。研究费用的欠缺，对我国波浪能研究进展有负面影响。

总的来说，我国的波浪能转换研究进步是明显的，在世界上也有一定影响，目前可以进入示范阶段，但尚未进入商业开发阶段。波浪能利用在技术上并未完全成熟，还需要国家进一步的支持。

『玖』 波浪能的利用

全世界波浪利用的机械设计数以千计，获得专利证书的也达数百件，因此波浪能利用被称为“发明家的乐园”。
最早的波浪能利用机械发明专利是1799年法国人吉拉德父子获得的。1854－1973年的119年间，英国登记了波浪能发明专利340项，美国为61项。在法国，则可查到有关波浪能利用技术的600种说明书。
早期海洋波浪能发电付诸实用的是气动式波力装置。道理很简单，就是利用波浪上下起伏的力量，通过压缩空气，推动汲筒中的活塞往复运动而做功。1910年，法国人布索．白拉塞克在其海滨住宅附近建了一座气动式波浪发电站，供应其住宅l000瓦的电力。这个电站装置的原理是：与海水相通的密闭竖管中的空气因波浪起伏而被压缩或抽空稀薄，驱动活塞做往复运动，再转换成发电机的旋转运动而发出电力。
60年代，日本研制成功用于航标灯浮体上的气动式波力发电装置。此种装置已经投入批量生产，产品额定功率从60瓦到500瓦不等。产品除日本自用外，还出口，成为仅有的少数商品化波能装备之一。
该产品发电的原理就像一个倒置的打气筒，靠波浪上下往复运动的力量吸、压空气，推动涡轮机发电。
中国波力发电研究成绩也很显著。70年代以来，上海、青岛、广州和北京的五六家研究单位开展了此项研究。用于航标灯的波力发电装置也已投入批量生产。向海岛供电的岸式波力电站也在试验之中。
有关专家估计，用于海上航标和孤岛供电的波浪发电设备有数十亿美元的市场需求。这一估计大大促进了一些国家波力发电的研究。70年代以来，英国、日本、挪威等国为波力发电研究投入大量人力物力，成绩也最显著。英国曾计划在苏格兰外海波浪场，大规模布设“点头鸭”式波浪发电装置，供应当时全英所需电力。这个雄心勃勃的计划，后因装置结构过于庞大复杂成本过高而暂时搁置。80年代，日本“海明”波浪发电试验船取得年发电19万度的良好成绩，实现了海上浮体波浪电站向陆地小规模送电。日本已将“海明”波浪发电船列为“离岛电源”的首选方案，继续研究改进。

『拾』 波浪能的案例

大约15年前，美国俄勒冈州就着手开发利用波浪能，但由于当时技术限制，波浪能发展计划未能顺利进行；然而据《纽约时报》报道，随着技术进步，美国首个获得商业许可的并网波浪能发电装置日前已经进入了最后的测试阶段，计划于2012年10月在俄勒冈州正式下水。该装置由海洋电力技术公司设计，8月获得了美国联邦政府的批准，并网之后足以为1000户家庭提供电力。