振蕩水柱式波浪能發(fā)電
Oscillating Water Column (OWC)

振蕩水柱式波浪能發(fā)電技術(shù)(OWC)也稱為空氣透平式波浪能發(fā)電技術(shù),是目前應(yīng)用最廣泛的波浪能發(fā)電技術(shù),在國內(nèi)也有較多振蕩水柱式波浪能試驗電站在運(yùn)行。

振蕩水柱型裝置主要有一個氣室,由一個空箱構(gòu)成,在它淹沒于水面以下部分有一個開口,在氣室上部有氣流通道(空氣出入口)。波浪向著空箱移動,當(dāng)波峰接近空箱前壁時,水進(jìn)入空箱,推動箱內(nèi)水位上升,上升的水位使箱內(nèi)氣壓增加,氣室內(nèi)空氣通過出入孔排出,由于氣孔狹小,氣體高流速噴出,見圖1左圖。在波谷接近空箱前壁時,水從空箱抽出,箱內(nèi)水位下降,下降的水位使箱內(nèi)氣壓降低,外面空氣通過出入孔高速進(jìn)入氣室,見圖1右圖,流出流進(jìn)的氣體將推動渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn),這就把波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

氣室內(nèi)水面有一個固定的波動頻率,沖入氣室的水碰到氣室后壁反射回來,如能和下降水面同向,將會與波浪共振,選擇合適的氣室尺寸可以使室內(nèi)水面振蕩與外面波浪頻率相近,共振的水面波動幅度會遠(yuǎn)高出波浪的幅度,大大提高氣體的流量從而提高系統(tǒng)效率。

在氣流通道內(nèi)安裝氣動渦輪機(jī),進(jìn)出的氣流就會推動渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn),渦輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)出電來,這就是振蕩水柱式波浪能發(fā)電的原理。由于氣流是往復(fù)的,需采用一種在雙向氣流作用下均能同向旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī),有關(guān)這種渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理將在下一節(jié)介紹。

振蕩水柱式波浪能采集基本原理

圖1--振蕩水柱式波浪能采集基本原理

下面是振蕩水柱式波浪能采集的動畫

振蕩水柱式波浪能采集

上面介紹的振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置是靠岸邊安裝,稱為固定式(靠岸式)安裝;振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置也可以漂浮在海面上,稱為漂浮式(離岸式、近岸式)發(fā)電裝置。圖2左圖是前面進(jìn)水的漂浮式振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置;圖2右圖是下面進(jìn)水的漂浮式振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置,前面進(jìn)水方式與上面介紹的靠岸式工作原理一樣,下面進(jìn)水的工作原理也基本相同。

漂浮式振蕩水柱波浪能發(fā)電裝置

圖2--漂浮式振蕩水柱波浪能發(fā)電裝置

圖3是這兩種漂浮式振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置的照片(照片來自網(wǎng)絡(luò))。

漂浮式振蕩水柱波浪能發(fā)電裝置照片

圖3--漂浮式振蕩水柱波浪能發(fā)電裝置照片

下面介紹一種用得較多的振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置的基本結(jié)構(gòu),這是一種固定式(靠岸式)振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置。

圖1是靠岸式振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖,在靠海岸用混凝土澆筑成氣室箱體。氣室前壁下方與海水相連,氣室后壁上方有氣流進(jìn)出通道孔,連接渦輪機(jī)。當(dāng)海浪向氣室箱體推進(jìn)時,氣室內(nèi)水面就會振蕩,進(jìn)出氣流通道渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn),帶動發(fā)電機(jī)發(fā)出電來。

靠岸式振蕩水柱波浪能發(fā)電裝置模型

圖4--靠岸式振蕩水柱波浪能發(fā)電裝置模型

下面就是這個裝置的運(yùn)行動畫。

 

靠岸式振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置

圖5是靠岸式振蕩水柱波浪能發(fā)電裝置的照片(照片來自網(wǎng)絡(luò)),這兩個照片是從地面上拍攝的,可以看到氣室箱體的頂部與渦輪機(jī)。

靠岸式振蕩水柱波浪能發(fā)電裝置地面照片

圖5--靠岸式振蕩水柱波浪能發(fā)電裝置地面照片

振蕩水柱型裝置的優(yōu)勢就是裝置本身的簡潔和堅固,機(jī)電部分在海面以上不接觸海水,故障率地,維護(hù)方便。缺點是建造成本高,轉(zhuǎn)換效率低。

 
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