新型波浪能發(fā)電設(shè)計分析

摘 要：隨著化石能源的持續(xù)消費和環(huán)境污染問題的日益嚴重，清潔能源的開發(fā)利用越來越受到人們的重視。中國也把可持續(xù)發(fā)展作為一項戰(zhàn)略計劃。波浪能資源豐富、清潔、可再生，適應了能源發(fā)展的需要。本文主要對波浪能發(fā)電裝置的設(shè)計進行了研究，并提出了一種新能源的設(shè)計與應用，為綠色發(fā)電的理念提供參考。

關(guān)鍵詞：新型波浪能;發(fā)電設(shè)計;分析

隨著綠色能源時代的到來，清潔能源在能源應用領(lǐng)域得到了極大的發(fā)展，各種新能源利用模式相繼出現(xiàn)。利用波浪能發(fā)電可將波浪產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)化為電能，從而達到綠色清潔發(fā)電的目標，為設(shè)計人員提供新的能量轉(zhuǎn)換。為了實現(xiàn)浮動波能水電站在小波條件下的間歇發(fā)電和在大波條件下的連續(xù)發(fā)電。在無人值守的海洋動力條件下，浮動波浪能源裝置應該獨立運行，其工作條件的特點是海水環(huán)境。因此，設(shè)備的設(shè)計必須在最大程度上實現(xiàn)自主控制，以減少復雜的外部設(shè)備，降低設(shè)備故障的概率。

1 波浪能發(fā)電系統(tǒng)簡介

目前，波能發(fā)電裝置的主流設(shè)計主要采用兩個基本原理： 利用物體在波浪作用下的升沉運動和擺動運動產(chǎn)生波浪，將波浪能轉(zhuǎn)化為機械能; 將波浪能的爬升轉(zhuǎn)化為水勢。絕大多數(shù)波浪能發(fā)電裝置是由三級能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)組成的。根據(jù)一次轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換原理，世界波浪能源利用技術(shù)可大致分為： 水柱技術(shù)、擺動技術(shù)、閥門技術(shù)、收縮通道技術(shù)、點吸收（浮動）技術(shù)、鴨式技術(shù)、波浪電流技術(shù)、鯨魚技術(shù)、波浪精餾技術(shù)、波浪電線技術(shù)等，其中一次轉(zhuǎn)換機構(gòu)將波浪能源轉(zhuǎn)化為載體機械能源： 二次能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換將能源轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機械的機械能源，三級能量轉(zhuǎn)換發(fā)電機將旋轉(zhuǎn)機械的機械能轉(zhuǎn)化為電能。

2波浪能發(fā)電裝置的工作原理

在分析波能發(fā)電裝置電機優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容之前，首先分析了波能發(fā)電裝置的工作原理。由于發(fā)電的提出，其基本原理是通過電磁反應產(chǎn)生電流，但由于驅(qū)動電磁反應的功率不同，導致發(fā)電類型不同。波浪發(fā)電裝置主要利用波浪產(chǎn)生的勢能作為電磁反應的動力： 在波浪產(chǎn)生和運動的過程中，產(chǎn)生一定的推力，通過某些裝置轉(zhuǎn)化為動力，促進發(fā)電設(shè)施的運行，從而發(fā)電。波浪發(fā)電裝置的工作原理非常簡單，但由于海洋環(huán)境的特殊性和實際條件的限制，實際設(shè)計非常困難。在設(shè)計過程中，應充分考慮海洋實際環(huán)境的各種條件和機械設(shè)備的工作性能，進行更加科學合理的設(shè)計。

3 波浪能發(fā)電裝置發(fā)電機優(yōu)化設(shè)計

在波浪能發(fā)電裝置發(fā)電機的設(shè)計過程中，應充分考慮各方面的條件，將理想效果與現(xiàn)實條件相結(jié)合，使設(shè)計具有較好的實用效果。在波能發(fā)電裝置電機優(yōu)化設(shè)計過程中，可以從以下幾個方面入手： 合理管理產(chǎn)生的電流，使其更加穩(wěn)定; 防水發(fā)電機，減少短路的發(fā)生; 做好電機的整體穩(wěn)定性，提高其工作的穩(wěn)定性，然后進行具體分析。

3.1對發(fā)電所得的電流進行合理管理，使其更加穩(wěn)定

波浪能量并不總是存在的。它間歇性出現(xiàn)，并且有一定的不穩(wěn)定性。只有當電波出現(xiàn)并驅(qū)動發(fā)電裝置運行時，才能產(chǎn)生電流。正是由于波浪具有一定的不穩(wěn)定性，發(fā)電產(chǎn)生的電流才具有一定的不穩(wěn)定性。在發(fā)電過程中，如果發(fā)電機產(chǎn)生的電流不穩(wěn)定，一旦處理不當，就會損壞電機的各個部分，這部分電流不能直接傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。如果傳輸過快，傳輸電流與整個電網(wǎng)電壓不一致，會對電網(wǎng)造成損害，由于電壓差的存在，部分電流會從電網(wǎng)流入發(fā)電裝置，造成損害。在設(shè)計過程中，必須考慮這一問題，優(yōu)化設(shè)計。在設(shè)計過程中，在保證電流互感器基本功能實現(xiàn)的前提下，增加了電流互感器的能量投入和其他功能。變電裝置需要暫時儲存發(fā)電所得的電能，在儲存量達到一定數(shù)量后對電流進行整體調(diào)節(jié)，使其滿足輸電網(wǎng)條件，然后將電流輸送到發(fā)電網(wǎng)使用。

3.2做好發(fā)電機的防水工作，減少短路問題的發(fā)生

水是良導體。一旦水和電相遇，就會造成嚴重的后果。在機器和設(shè)備工作過程中，如果水過多，設(shè)備會短路。因此，在設(shè)計過程中應充分考慮整個發(fā)電機的防水問題。防水工程可分為外部防水工程和內(nèi)部防水工程兩個層次。在外防水工程中，最表面的工作是提高機械設(shè)備外殼的精度，減少外來水的進入。在發(fā)電機殼體內(nèi)部加一層吸水膜，處理少量進水。在內(nèi)部防水工作中，我們可以從保持內(nèi)部干燥開始。保持內(nèi)部干燥的方法有很多，例如儲存相應的化學品或用于分解水的設(shè)備。

3.3做好電機整體的穩(wěn)固工作，增加其工作的穩(wěn)固性

雖然波浪能發(fā)電裝置不能在水中全部工作，但有些設(shè)備仍能在水中工作。發(fā)電機的選址將選擇波能豐富的地區(qū)，這將受到大量波浪的影響。波浪沖擊不僅帶來電能，而且影響發(fā)電設(shè)備。波浪沖擊會造成機械設(shè)備的不穩(wěn)定。一旦對機器的沖擊過大，機器和設(shè)備就會失去穩(wěn)定性，產(chǎn)生許多故障。在設(shè)計過程中，應考慮發(fā)電機的工作環(huán)境，并進行設(shè)計，以提高設(shè)備的整體穩(wěn)定性。在提高機械設(shè)備的穩(wěn)定性方面，可以從以下幾個方面入手，增加機械設(shè)備和水下地基的面積，提高穩(wěn)定性，將波能收集裝置與其他裝置分離，減少對發(fā)電裝置的影響。

4 ?載波平臺設(shè)計

波浪能中所含的能量主要是指海洋表面所含的動能和勢能、波浪能和波高的平方、波浪運動周期與波陣面的寬度成正比。因此，海域的波能儲量越豐富，波高、波速和波面寬度就越大。對海洋平臺的沖擊越大，對波浪能量穩(wěn)定性的影響越大，聲音越大。波浪能量的穩(wěn)定性直接影響到平臺的發(fā)電量，因此平臺的設(shè)計應滿足波浪能發(fā)電的穩(wěn)定性要求，世界波浪能量的理論估算為109kw。根據(jù)中國沿海海洋觀測站的資料。我國沿海地區(qū)，特別是浙江、福建、廣東和臺灣沿海海域的波浪能儲量相當豐富，我國沿海地區(qū)的海水深度大多低于華南沿海地區(qū)，低于海底平臺的作業(yè)極限深度。因此，采用發(fā)電平臺底部結(jié)構(gòu)具有較高的可行性，平臺的選擇不僅要滿足工程應用的需要，而且要考慮到工業(yè)化后成本控制的實際情況。新能源開發(fā)技術(shù)水平高、成本高、初投資大，因此成本控制顯得尤為重要。底板下桁架設(shè)計具有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便的優(yōu)點。并且成本較低，基于以上原因，在設(shè)計載體平臺時。要充分考慮到惡劣的海洋環(huán)境。還有發(fā)電機組的布局。在保證安全穩(wěn)定運行的同時，最大限度地提高整個發(fā)電平臺的經(jīng)濟性。底板設(shè)計可應用于我國廣闊的沿海水域。桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，施工方便。

5 結(jié)束語

新型波浪能發(fā)電裝置是一種先收集波浪能再轉(zhuǎn)化為電能的智能發(fā)電裝置。該裝置利用低副機構(gòu)和液體平衡原理，將波浪的不規(guī)則往復運動轉(zhuǎn)化為活塞的往復運動。在單向閥組的調(diào)節(jié)下，活塞中的工作液形成連續(xù)的單向不規(guī)則流動，然后轉(zhuǎn)化為電能。整流后，電流進入電網(wǎng)或儲存使用。該裝置在海上作業(yè)時，看起來像在海中游動的水母，可以實現(xiàn)近岸不規(guī)則低振幅波能的有效收集和利用。

參考文獻：

[1]張柯元，張懷平.新型波浪能發(fā)電形式的探索與應用[J].電子測試，2019（02）：103-104.

作者簡介：羅賢斌（出書年月：1989年）， 性別：男 ， 籍貫：江西，民族：漢族，現(xiàn)有職稱：工程師， 現(xiàn)有方向：機電設(shè)計.