书城教材教辅惊涛动力
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第13章 著名的波浪能发电站

早期的波浪发电站

早期的波浪发电是一种浮标式波力发电装置,此装置多为中心管式的,它虽然具有简单、是由传统浮标改造而成等优点,但也有重量大(达5吨多)、对周期较短的波浪不易做出回应、吃水深等特点,目前只适用于水较深、波高≥0.3米、波周期≥2.5秒的水域。

日本益田善雄之子和西川公一发明的后弯管浮标式波力发电装置,克服了上述缺点。后弯管浮标由弯管和浮室组成,弯管背对来波方向,向后开口,故名后弯管。这种浮标不仅可以利用浮标的升沉运动,还可以利用浮标的纵荡运动,更主要是利用浮标的纵摇运动,激励弯管内的水柱振荡,从而使弯管上部气室发生吸气、排气,把波浪能转换为往复空气动能,推动涡轮发电机组发电。它重量轻,通常只有2~3吨;吃水浅,仅1米左右。

目视尺寸相同情况下,其气室面积海上浮标比中心管浮标式气室面积大得多,在浅水微浪水域的性能也比后者优越得多。月起投放在珠江口伶仃洋北端、上横档岛北面水域,进行实用试验。

“海明号”

波力发电船

日本是波力发电实用化的先驱,在空气室内靠波浪造成的K。/J变化进行发电,早在1965年就已研制出输出功率10瓦级的浮标灯,已经投入实际应用,现在已有600多台这种浮标在运行中。1970年,日本海洋科技中心依据同样原理研制出最大输出功率达2000千瓦的“海明号”船型发电装置。

第1期海上试验在1978~1980年进行,开始时装3台2阀式空气涡轮发电机组,涡轮直径1.4米,每台机组额定功率为125千瓦,后来增装4阀式机组5台,总共8台机组(发电工艺流程基本上如前面所述)。“海明号”试验的成就是研制了20世纪最大出力的波力发电装置,实现了无故障运行,年发电量19万千瓦时。运行较好的1台机组在有效波高为3米时最大发电功率为110千瓦,每台平均17.5千瓦。

验证了系泊安全,实现了小规模的自海上浮体通过海底电缆向陆上送发电船电的计划,有1台机组与陆地电网并网(冬季3个月)。但是,它的发电成本为常规电站的10~20倍。

1980年以后,“海明号”又进行过结构与性能的改进试验。

珠江口大万山岛波力试验电站,是我国第一座岸式波力电站,由广州能源研究所研建。波力发电装置的空气涡轮机的转轮叶片是对称结构,转轮外径为1米,采用变速恒频交流发电机,额定转速1780转/分钟,工作转速变化范围900~2200转/分钟。

在研建初期,海水波浪高按3米设计,涌入空气室后水柱可达7米高,涡轮发电机组计划安在空气室上方的台板上,但台风来临后使室内水栓喷射高度达50米左右,并将厂房冲毁。为了电站的安全将原电站结构进行了3项改造。