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第3章

波浪能發電

海水受海風的作用和氣壓變化等影響,促使它離開原來的平衡位置,而發生向上、向下、向前和向后方向運動。這就形成了海上的波浪。波浪是一種有規律的周期性的起伏運動。當波浪涌上岸邊時,由于海水深度愈來愈淺,下層水的上下運動受到了阻礙,受物體慣性的作用,海水的波浪一浪疊一浪,越涌越多,一浪高過一浪。與此同時,隨著水深的變淺,下層水的運動,所受阻力越來越大,以至于到最后,它的運動速度慢于上層的運動速度,受慣性作用,波浪最高處向前傾倒,摔到海灘上,成為飛濺的浪花。

波濤起伏的大海,一刻也不停息地在運動。在1平方千米的海面上,波浪運動每秒鐘就有20萬千瓦的能量。因此,波浪能也是一種海洋能源。

波浪能

波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運動周期以及迎波面的寬度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不穩定的一種能源。波浪能是由風把能量傳遞給海洋而產生的,它實質上是吸收了風能而形成的。能量傳遞速率和風速有關,也和風與水相互作用的距離(即風區)有關。水團相對于海平面發生位移時,使波浪具有勢能,而水質點的運動,則使波浪具有動能。貯存的能量通過摩擦和湍動而消散,其消散速度的大小取決于波浪特征和水深。深水海區大浪的能量消散速度很慢,從而導致了波浪系統的復雜性,使它常常伴有局地風和幾天前在遠處產生的風暴的影響。波浪可以用波高、波長(相鄰的兩個波峰間的距離)和波周期(相鄰的兩個波峰間的時間)等特征來描述。

利用波浪能發電有多種形式,有的利用波的上下波動,有的利用波的橫向運動,有的利用由波產生的水中壓力變化等。1964年,日本最先制成了使用海浪發電的航標燈。1974年,日本海洋科學技術中心研制出“海明”號波浪發電船,每小時能發電1250千瓦。“海明”號波力發電船有4個浮力室和22個空氣室,各自的空氣室從底部進入的波可以上下運動,波的上下往復運動使4個閥工作,由于流入的空氣方向是單向,所以可以得到連續的輸出功率。挪威于1985年在卑爾根附近的海島建立起了一座裝機容量為500千瓦的振蕩水柱波力電站和一座裝機容量為350千瓦的楔型波道電站。英國于1991年在蘇格蘭的艾萊島建成一座波浪能發電站,使用一臺韋爾斯氣動渦輪機把一個狹窄巖谷的波浪能變成電能,這是目前世界上最先進的波浪發電裝置。

波力發電站

1964年,日本制成世界第一盞用海浪發電的航標燈。這臺海浪發電機發出的電僅有60瓦,只夠一盞燈使用。之后,英國、美國、加拿大、芬蘭、法國等國家便投入波浪能發電研究,并提出了300多種發電裝置方案。

1978—1979年,日本海洋科技中心建成了一艘世界上最大的海浪發電船“海明”號,并進行海上試驗。“海明”號嚴格地說并不是船,它沒有底,只是一個長80米、寬12米的浮動設備。船上裝有3臺兩閥式渦輪機組,額定功率為25千瓦,最大輸出功率曾達到過150千瓦。1979年下半年,“海明”號發電船納入國際能源機構的共同開發計劃,由日、英、美、加拿大、愛爾蘭5國參加。當時船上裝設了8臺機組,總裝機容量達到2000千瓦,一下子躍居為世界上最大規模的海上波浪發電站。1985年8月,日本又在“海明”號發電船試驗海域附近的岸邊建造了一座40千瓦的固定波浪發電站,該站在有效波高0.8米時開始發電,有效波高4米時的輸出功率達44千瓦。

1985年挪威在卑爾根附近建立了兩座波力發電站:一座為裝機容量600瓦的振蕩水柱波力發電站;另一座是裝機容量350千瓦的楔型波力發電站。前者是目前世界正在運轉發電的最大波力電站。挪威能源部還計劃建立一座1萬千瓦的波力發電站。

1991年英國獨出心裁,建造了一座依靠天然海底洞谷發電的波能電站。這座發電站可發電75千瓦。從20世紀70年代中期開始,中國開始研究波力發電技術,現已能生產系列化的小型波能發電裝置,以作為航標燈、浮標的電源。1990年12月,中國第一座海浪發電站發電試驗成功。

波京太陽能發電廠

波京太陽能發電廠是當今世界上最大的太陽能發電廠,建在德國巴伐利亞州的波京,是由殼牌太陽能公司和馬丁·布赫爾項目研發公司共建,并得到德國商業銀行的融資安排。這座太陽能發電廠耗資大約4000萬歐元,功率為10兆瓦,能夠滿足大約3300個家庭的用電需求。

不可再生能源

不可再生能源泛指人類開發利用后,在現階段不可能再生的能源資源。如煤和石油都是古生物的遺體被掩壓在地下深層中,經過漫長的地質年代而形成的(故也稱為“化石燃料”),一旦被燃燒耗用后,不可能在數百年乃至數萬年內再生,因而屬于“不可再生能源”。

標準燃料

標準燃料是計算能源總量的一種模擬的綜合計算單位。在能源使用中主要利用它的熱能,因此,習慣上都采用熱量來作為能源的共同換算標準。由于煤、油、氣等各種燃料質量不同,所含熱值不同,為了便于對各種能源進行計算、對比和分析,必須統一折合成標準燃料。標準燃料可分為標準煤、標準油、標準氣等。國際上一般采用標準煤、標準油指標較多。世界各國都按本國的用能特點確定自己的能源標準量。一些經濟發達國家以用油為主,采用標準油;西歐有些國家以用電力為主,采用標準電,我國以煤為主,采用標準煤為計算基準,即將各種能源按其發熱量折算為標準煤。

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