【摘要】：鑒于全球常規(guī)能源蘊藏量有限及其使用過程中所產(chǎn)生的“副作用”,各國一直在積極尋求可替代能源,特別是進入二十一世紀以來,伴隨著我國第二大經(jīng)濟體地位的確定和工業(yè)4.0時代的到來,實體經(jīng)濟發(fā)展迅猛,對能源的需求量也呈現(xiàn)跳躍式增長,國際能源格局正在向新的方向轉(zhuǎn)變。在眾多的新型能源中,以太陽能、風能和生物質(zhì)能等為代表的新型能源得到大力發(fā)展,而海洋能將會是新世紀各國正在進行重點探索利用的又一蘊含量巨大的清潔能源。開發(fā)海洋能不僅可以解決能源供應、海島開發(fā)及供電、海水淡化等問題,對于國家海洋戰(zhàn)略布局、領海維權(quán)等方面更是具有深遠的意義。海洋能是一個巨大的“蛋糕”,吸引著國際的關(guān)注,各國都在加緊開發(fā),爭奪先機。我國海域?qū)拸V,能源充足,特別是潮汐能、潮流能和波浪能,潮汐能發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速,已經(jīng)進入商業(yè)化應用階段,波浪能和潮流能發(fā)電技術(shù)緊隨其后,是當前研究的重點領域。國外研究海洋能源起步較早,技術(shù)相對成熟,我國海洋能的發(fā)展可充分利用“一帶一路”對于建設海洋強國的有利條件,加緊步伐追趕并超越現(xiàn)有技術(shù),深入挖掘海洋潛力,形成具有我國特色的發(fā)電設備。國內(nèi)研發(fā)波浪能和潮流能的技術(shù)眾多,基于不同的波浪能和潮流能理論,國內(nèi)已經(jīng)研發(fā)出各類相應的發(fā)電裝置。但技術(shù)參差不齊,尚未達到收斂狀態(tài),發(fā)電效率仍然是制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。文章結(jié)合浪流耦合發(fā)電裝置及技術(shù)特點,設計制造了一種可以同時捕獲波浪能和潮流能的一體機,對裝置的葉形、發(fā)電機、分流罩等部分進行了優(yōu)化設計分析,降低了開發(fā)費用,提高了輪機整體發(fā)電效率。項目組一共制造了三種裝機容量的浪流發(fā)電裝置,分別是雙邊20W、雙邊200W和雙邊500W的樣機,并對樣機發(fā)電性能進行了實驗室測試、水槽試驗和海上試驗,驗證了理論設計的合理性及發(fā)電的可行性。論文具體研究概況如下:(1)根據(jù)波浪能和潮流能各自的特點及發(fā)電原理,計算了兩種能源作用下的能量獲得量公式,并講述了裝置具體發(fā)電原理及過程。(2)結(jié)合目前國內(nèi)外對于波浪能、潮流能發(fā)電裝置和技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,研發(fā)了一種新型的浪流發(fā)電裝置。首先介紹了裝置的整體結(jié)構(gòu),其次對裝置各個組成部分做了詳細的設計分析,包括“子彈頭”分流罩設計、發(fā)電機研究分析、葉片設計、雙向軸流泵設計、導流罩設計。(3)在實驗室對發(fā)電裝置的重要結(jié)構(gòu)進行測試研究。主要是發(fā)電機部分和整個裝置系統(tǒng)的模擬實驗測試分析,確保前期理論設計合理,可以達到設計要求,制造環(huán)節(jié)無差錯等。(4)經(jīng)過嚴格的選址,對雙邊20W和雙邊200W輪機進行了水槽試驗,在試驗效果良好的基礎上,對雙邊500W大型樣機進行了海上測試,實時監(jiān)測發(fā)電數(shù)據(jù),試驗結(jié)果整體效果良好,達到了預期設定的目標。
【圖文】：

a.外景 b.內(nèi)景圖 1-1 汕尾岸式波浪能電站Fig.1-1 Shan Wei independent stable wave energy power station2012 年 12 月 26 日，中科院廣州能源所在珠海萬山島投入運行了“鷹式”波能裝置，總裝機量達到 20kW。三年后又投入運行了“萬山號”波能發(fā)置（如圖 1-2a），裝機容量為 120kW。截止到“十三五”前發(fā)電量已超過度。目前已擴大裝機容量至 200kW（如圖 1-2b），最終建成一座漂浮式多補發(fā)電平臺[17]-[19]。

圖 1-3 “海龍Ⅱ號”波浪能發(fā)電裝置Fig.1-3 “Hailong Ⅱ” wave energy converter現(xiàn)狀國人最早提出了波浪能發(fā)明專利，利用波浪 世紀 60 年代一直到 80 年代，美、日、英等得了較大突破，成功研制了多款波浪能發(fā)電裝、日本分別建立了波浪能發(fā)電站，并試著向陸首個裝機容量為 500kW 的波浪能電站在蘇旨在推動海洋能開發(fā)應用的“歐洲海洋能量，芬蘭“企鵝”號進行實際發(fā)電測試，在原做了一些調(diào)整后，又于 2017 年在英國 Cornw行，，如圖 1-4 所示[27][28]。
【學位授予單位】：上海海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P742;TM612

【參考文獻】

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本文編號：2632691