波浪能的开发和利用

摘要：波浪能作为清洁可再生的能源越来越引起人们的关注。本文介绍了波浪能的定义、成因、分布、开发和利用。

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引言：随着经济和社会的发展，人类对能源的需求量越来越大，化石原料的日益短缺，这直接导致了能源危机的不断出现，能源的短缺甚至成为社会发展的一个瓶颈。能源问题逐渐成为世界性的问题。占地球面积71%的海洋蕴藏菏泽巨大的可再生的能源，主要包括潮汐能、波浪能、温差能、海流能、海洋风能和盐差能等。【2】波浪能在海洋中无处不在，同时波浪能的能流密度较大，可以通过较小的装置提供可观的廉价能量，又可以为边远海域的国防、海洋开发等活动提供能量。因此波浪能引起了世界各大洋国的重视。

一、 什么是波浪能

波浪能是指海洋表面所具有的动能和势能的总和。波浪能的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。【1】

二、 波浪能的形成

波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的，它实际上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关，也和风与水相互作用的距离有关。通过摩擦和淌动而消散，深水海区大浪的能量消散速度要大于浅水海区。由于各种天气气候的影响，在加上风的不确定性，因此波浪能是一种很不稳定的能源。

三、 波浪能的分布

据世界能源委员会的调查显示，全球可利用的波浪能达到20亿千瓦，相当于目前世界发电能量的2倍。我国拥有广阔的海洋资源，波浪能的理论存储量约为7000万千瓦，沿海波浪能能流密度大约为2-7kW/m。浙江、福建、广东和台湾沿海均为波能丰富的地区。【1】

四、 波浪能的开发与利用

波浪能的开发和利用是一个涵盖多个学科的综合性的问题，涉及到机械设计与制造，计算机模拟，空气动力学，流体力学，数学模型，海洋科学等各个领域。

研究波浪能的开发和利用，首先就是要研究波浪的运动规律。目前对海浪的研究多采用动力学方法和统计学方法的结合。

波浪能属于机械能，容易通过小型波浪能转换装置转换成电能或者是人类需要的机械能。而波浪能现在主要用于发电、海水淡化。近年来波浪能的开发逐渐进入业界的视野，而科学家也欲用波浪能代替石油。

（1） 波浪能发电技术

波浪能发电是通过波浪的运动带动发电机发电，将水的动能和势能变成电能。通常波浪能要经过3级转换：第一级为受波体，它将大海波浪能吸收进来；第二级为中间转换装置，它优化第一级转换，产生足够稳定的能量；第三级为发电装置，与其他发电装置类似。【1】而波浪能能流密度的差异必然导致波浪能发电成本的不同。

（2） 波浪能用于海水淡化技术

海水淡化的方法很多，主要有蒸馏法、冰冻法、电渗析法和反渗透法等。当前用蒸馏法生产的淡水占世界淡化水总产量的82%。【3】冰冻法使用的很少，产量也很低，后两种方法特别是反渗透方法在工业上虽然使用的比较晚，但由于它具有能耗小等的优点，已经逐渐被重视起来。

波浪能反渗透方法淡化海水是利用反渗透法淡化海水需要有一定压力的原水，在一定条件下，利用波浪能提供一定压力的方法。

（3） 波浪能开发进入业界

近些年来科学家们以及一些公司都在考虑开发波浪能这种清洁绿色的能源。海面能量收集装置和波浪能收集装置是有Green Ocean Energy 公司生产出的两种收集海洋能量的装置。而海洋踩踏器、波浪踩踏器都将相继问世。波浪踩踏器每台这样的设备可以产生500千瓦的电能。

总结：总之波浪能是一种密度低、不稳定、无污染、可再生、储量大、分布广、利用难的能源。但是随着理论和实践方面的不断发展成熟，波浪能开发利用的前景将是十分广阔的。

参考文献：【1】刘美琴 郑源 波浪能利用的发展与前景 2010.3

【2】JEBARAJ,INIYAN S,SUGANTHIL,etal.An optimal electricity allocation model for the effective utilization of energy sources in India with focus on biofuels [J].Management of Environmental Quality，2008,19（4）：480-486.

【3】吴祖珉 波浪能淡化海水 中国科学院广州能源研究院自然杂志 5期9卷

波浪能的开发和利用