海洋波浪能量綜合利用

前言

地球資源有限，人類正在尋求一種新的，清潔、安全、可靠的可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)。各國都在研究能源對策和國家能源戰(zhàn)略。世界各國已將海洋列為重點爭奪的資源。海洋能是一種重要的可再生能源。部分風能以波浪運動的形式存儲在海洋中。海洋波浪運動的能量密度非常高，在海洋中傳播廣泛，正因為如此，即使遠離海洋數(shù)千里遠的地方也能利用波浪的能量。在這漫長的行程中，波浪逐漸穩(wěn)定，在合適的區(qū)域可以高效地再生海洋能源并產生電能。所以，海洋能已成為有很大潛力的一種再生資源。眾所周知，波浪是靠近自由表面的水的振動產生的。波浪能量轉換器的原理和無線電的天線理論相似：天線接收電磁波中的波共振信號。經(jīng)過長途跋涉，海浪到達能量轉換器，并由轉換器共振吸收能量。由于媒介性質不同，無線電系統(tǒng)和海洋波系統(tǒng)的激勵方式有所不同。出于科學目的，而不是出于工業(yè)考慮，人類研究和發(fā)明了大量的控制系統(tǒng)。許多研究人員在理論研究的初期階段作出了貢獻。盡管研究了許多構想，包括海洋作業(yè)，但從長遠來看，其結果并沒有產生明確的前景。提出的系統(tǒng)總會有這樣或那樣的問題，因此，需要以批判的眼光尋找能沖破阻礙的新的系統(tǒng)。為此，海洋波浪能源綜合利用技術應運而生。

內容概要

　　本書內容涉及日本、歐洲多年來形成的海洋波浪能量綜合利用的基本理論、研究進展和工程實現(xiàn)方法。

作者簡介

作者：訚耀保 （日本）渡部富治訚耀保，1965年湖北省麻城市出生。1984－1991年上海交通大學本科和碩士研究生畢業(yè)。1991－1996年上海航天控制技術研究所工程師、高級工程師，1996－1999年日本國立堉玉大學博士研究生畢業(yè)，獲博士（工學）學位。

書籍目錄

第1章 海洋波浪能量及其利用規(guī)則1.1 海洋能利用概要1.1.1 潮汐發(fā)電1.1.2 波力發(fā)電1.1.3 溫差發(fā)電1.1.4 中國海洋能量利用1.2 海洋能利用規(guī)則1.3 水壓傳動技術1.3.1 海水的性質1.3.2 水壓傳動參考文獻第2章 海洋波浪能量轉換原理2.1 基本數(shù)學模型2.2 海洋波浪的性質2.3 能量轉換模式2.4 振蕩水柱轉換器2.5 海洋能量轉換器件基本要求2.5.1 環(huán)境友好型能量轉換器件2.5.2 能量轉換成本2.5.3 傳統(tǒng)能量轉換器件參考文獻第3章 典型轉換器件3.1 線性模型理論3.2 振蕩水柱3.3 潮汐能量轉換器性能3.3.1 Mighty Whale型能量轉換器頻率響應3.3.2 Mighty Whale型能量轉換器數(shù)值計算3.3.3 浮動型能量轉換器特點3.4 潮汐能量轉換器的線性模型3.5 潮汐能量轉換器非線性模型3.5.1 潮汐能量轉換器仿真模型3.5.2 潮汐能量轉換器數(shù)值模擬3.6 傳統(tǒng)潮汐能量轉換器的改進3.7 海水液壓泵和擺動馬達參考文獻第4章 潮汐能量轉換器結構4.1 柱塞液壓泵式潮汐能量轉換器4.2 擺動葉片泵式潮汐能量轉換器4.3 海洋現(xiàn)場測試技術4.4 系統(tǒng)耐久性，4.4.1 潮汐能量轉換器耐久性4.4.2 “海蛇”潮汐能量轉換器改進措施參考文獻第5章 潮汐能量轉換器研究與開發(fā)5.1 系統(tǒng)理念5.2 系統(tǒng)動力學及其優(yōu)化5.3 水箱室剖面形狀設計5.4 擺動裝置參數(shù)設計5.5 阻尼器液壓泵設計5.6 液壓傳動系統(tǒng)與元件設計5.6.1 液壓馬達5.6.2 蓄能器5.7 系統(tǒng)優(yōu)化設計方法5.8 海洋潮汐能能量密度參考文獻第6章 浮動式潮汐能量轉換器與小型海洋發(fā)電站6.1 浮動式潮汐能量轉換器6.2 沉降和俯仰浮標6.3 小型海洋發(fā)電站參考文獻第7章 海洋能量轉換器件前沿技術7.1 風能和海洋潮汐能比較7.1.1 風能7.1.2 海洋潮汐能7.1.3 風力發(fā)電成本7.1.4 波浪發(fā)電電量7.2 基于海洋潮汐能的海水脫鹽純凈水制造技術7.2.1 逆滲透作用的麥凱布泵7.2.2 海洋能量轉換器直接輸送海水的逆滲透作用7.3 基于潮汐能量轉換器的海洋熱能轉換系統(tǒng)7.4 基于潮汐能量轉換器的深海海水循環(huán)泵送系統(tǒng)7.5 潮汐能量轉換器液體靜壓傳動裝置7.5.1 漂浮式潮汐發(fā)電裝置7.5.2 250KW潮汐發(fā)電裝置HST7.5.3 旋轉式葉片泵7.5.4 柱塞式液壓馬達7.5.5 控制閥7.5.6 其他零件參考文獻附錄附錄1 潮汐能量轉換模型第一部分 左腔為水室的潮汐能量轉換器第二部分 右腔為水室的潮汐能量轉換器第三部分 固定擺式潮汐能量轉換器參考文獻附錄2 海洋波浪能量利用現(xiàn)場圖片后記

章節(jié)摘錄

插圖：宇宙系中太陽、月亮和地球等天體作周期性的相對運動，它們之間相互存在著吸引力和平衡力系的作用，因此地球上整個海面都發(fā)生著相應的周期性相對運動。海面海水的上下運動稱為潮汐運動，海水的水平方向運動稱為潮流，它們的運動周期幾乎相同，約為半日或一日。潮汐發(fā)電的原理和潮流發(fā)電的原理相似，前者利用海水的位能，即勢能，后者利用海水的動能。通常情況下人們把潮汐和潮流統(tǒng)稱為潮汐，因而潮汐發(fā)電和潮流發(fā)電也統(tǒng)稱為潮汐發(fā)電.潮汐高度和速度取決于地球的質量和半徑、天體（月球或太陽）的質量、地球與天體之間的中心距離、潮汐在海面上所處的方位以及海面的海水溫度等。潮汐現(xiàn)象是海水在一定時間內作有規(guī)律的漲落運動，是由于月亮、太陽對地球上海水的吸引力和地球的自轉而引起海水周期性、有節(jié)奏的垂直漲落現(xiàn)象。海水白天漲落叫“潮”，晚上漲落叫“汐”，合稱為“潮汐”。海洋的潮汐中蘊藏著巨大的能量。在漲潮的過程中，洶涌而來的海水具有很大的動能，隨著海水水位的升高，就把大量的海水的動能轉化為勢能；在落潮的過程中，海水又奔騰而去，水位逐漸降低，大量的勢能又轉化為動能。海水在漲落潮運動中所包含的大量動能和勢能，稱為潮汐能。海水潮汐能的大小隨潮差而變，潮差越大，潮汐能也越大。潮汐漲落形成的水位差，即相鄰高潮潮位與低潮潮位的高度差，稱為潮差。通常，海洋中的潮差比較小，一般僅幾十厘米，多者只有1m左右。而喇叭狀海岸或河口的地區(qū)，潮差就比較大。

后記

海洋波浪來源于太陽輻射地球所產生的熱能。海洋表面接受不均勻的照射及其產生的不均勻熱量分布，在海洋的蒸發(fā)過程中產生了風，風在海洋表面形成了波浪。波浪能與風能有著相似的特征。在相同能量強度的情況下，波浪能和風能相比蘊含的能量密度更大，可以產生更多更經(jīng)濟的電能。利用無線電天線共振法則能夠有效地將海洋波浪能量轉化為電能。當海洋中移動的物體和海洋波浪產生共振時，物體大約能夠吸收海洋波浪能量的50％，而在阻抗匹配的條件下吸收的海洋波浪能量更高。以水箱作為共振器件時，水箱與移動物體的組合可作為很好的海洋波浪能量轉換器。為了獲得經(jīng)濟適用的能源，最基本條件是采用簡潔的轉換器件與高效率的能量轉換方式。機械式海洋波浪能量轉換器適合于天線共振原則和海洋實際情況。海洋波浪能量轉換器是海洋能量綜合利用的關鍵。采用機械形式的裝置能在海洋暴風雨中長久使用，能有效地將海洋波浪能量進行集中和綜合利用。為了達到這個目的，關鍵是研究和開發(fā)合理的能量轉換器件。盡管已經(jīng)提出了許多想法并積極尋找最好的轉換器件，但目前為止還沒有得到一個理想的通用解決方法。轉換器件的選擇必須十分謹慎。有些轉換器難于采用天線原則進行調節(jié)，其機理也尚不夠明確。

編輯推薦

《海洋波浪能量綜合利用》由上?？茖W技術出版社出版。

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