海洋——綠色能源寶藏(2 / 3)

保存在儲能水庫裏,再用與潮汐發電站一樣的原理利用水庫裏比海麵較高的水位在放水時發電。

日本的“海明”號是一條浮在海麵上的船。它在山形縣附近的日本海上拋錨,船上裝有振動水柱式發電裝置,發出的電通過電纜送到陸地上。

英國科學家發明一種縱蕩式的波浪轉換係統,做成凸輪的擺,能在波浪的作用下做縱向的振蕩,像水麵上的鴨子在點頭,因此給它命名為“點頭鴨”。為了充分利用波浪能,在海麵布設了許多這樣的轉換裝置,在波浪的作用下,這些“鴨子”上下擺動,使它們的軸旋轉。

把波浪能變成機械能。這個係統理論上效率很高,可是在海麵上布設很複雜,不夠可靠,向岸上輸電也不方便,試驗後就束之高閣了。

日本還開發了一種橫搖的擺式波浪發電站,在麵向波浪的岸邊建造槽形的水室,使波浪進入水室,再從水室後壁反射,在水室裏共振,形成駐波,把能量聚集起來,推動安在駐波節點上的擺,使它橫搖,再用液壓係統收集它的能量。在建造防波堤時,把這種電站建在防波堤外麵,吸收一部分波浪打在堤上的能量,可以起消波作用。

我國也建了岸邊的振動水柱式和擺式波浪試驗電站,功率不大,隻能供應孤懸在海中的島嶼電源。

波浪發電離大規模應用還有一段距離。波浪能很不穩定,隻能與其他能源互補,才能保證用戶使用。

波浪能與海流發電

即使在晴朗無風的日子裏,海麵仍是動蕩不定的,波浪起伏不停地拍打著海岸。波浪是由風吹海水而引起的。波浪能主要是由風的作用引起的海水沿水平方向周期性運動而產生的能量。波浪能是巨大的,一個巨浪就可以把13噸重的岩石拋出20米高。一個波高5米、波長100米的海浪,在一米長的波峰片上就具有3120千瓦的能量,由此可以想象整個海洋的波浪所具有的能量該是多麼驚人。波浪能發電是利用波浪的推動力,使波浪轉化為推動空氣流動的壓力來推動空氣渦輪機葉片旋轉而帶動發電機發電。波浪發電設計方案最多,但是因為波浪能源分散,本身破壞力大,開發技術到現在為止還不成熟。據計算,全球海洋的波浪能達700億千瓦,可供開發利用的為20億~30億千瓦,每年發電量可達9萬億度。

我國對波浪能的研究始於20世紀70年代,在1975年曾研製成一台1千瓦的波力發電浮標。80年代以來獲得較快發展,我國成功研製航標燈用波能發電裝置,並根據不同航標燈的要求,開發了一係列產品,與日本合作研製的後彎管型浮標發電裝置,已向國外出口,該技術屬國際領先水平。1989年,我國第一座波力電站在南海大萬山島建成,裝機容量3千瓦。2000年,我國首座岸式波力發電工業示範電站——廣東汕尾100千瓦岸式波力發電站建成,標誌著我國海洋波力發電技術已達到實用化水平和推廣應用條件。

我國波力發電雖起步較晚,但發展很快。微型波力發電技術已成熟,小型岸式波力發電技術進入世界先進行列,但我國波浪能開發的規模遠小於挪威和英國。

大洋中的海水從來都不是靜止不動的,它像陸地上的河流那樣,長年累月沿著比較固定的路線流動著,這就是“海流”。不過,河流兩岸是陸地,而海流兩岸仍是海水。在一般情況下,用肉眼是很難看出來的。世界上最大的海流,有幾百公裏寬、上千公裏長、數百米深。大洋中的海流規模非常大。由於海流遍布大洋,縱橫交錯,川流不息,所以它們蘊藏的能量也是可觀的。例如世界上最大的暖流——墨西哥洋流,在流經北歐時為1厘米長海岸線上提供的熱量大約相當於燃燒600噸煤的熱量。據估算世界上可利用的海流能約為0.5億千瓦,而且利用海流發電並不複雜。海流發電也受到許多國家的重視。

1973年,美國試驗了一種名為“科裏奧利斯”的巨型海流發電裝置。該裝置為管道式水輪發電機,機組長110米,管道口直徑170米,安裝在海麵下30米處。在海流流速為2.3米br秒條件下,該裝置獲得8.3萬千瓦的功率。日本、加拿大也在大力研究試驗海流發電技術。

我國的海流發電研究也有樣機進入中間試驗階段。

20世紀90年代以來,我國開始計劃建造海流能示範應用電站,在“八五”、“九五”科技攻關中均對海流能進行連續支持。目前,哈爾濱工程大學正在研建75千瓦的潮流電站。意大利與中國合作在舟山地區開展了聯合海流能資源調查,計劃開發140千瓦的示範電站。因此要海流做出貢獻還是有利可圖的事業,當然也是冒險的事業。

海洋風能發電

2007年10月,中國海洋石油總公司在渤海灣的風能發電站安裝完畢,這也是中國第一個海上的風能發電站。這個風能發電站裝機容量1500千瓦,在渤海灣距離陸地60多千米的海上。風能是指風所負載的能量,風能的大小決定於風速和空氣的密度,當風速達到3米br秒以上就能帶動發電機運轉,產生穩定的電能。風能是可再生能源中發展最快的清潔能源,也是最具有大規模開發和商業化發展前景的發電方式,從中國2000多年前的帆船到荷蘭風車,都是人類利用風能的開端,也是風電技術發展的前奏。我國早在20世紀80年代曾大力倡導開發風能,並開始實現風能並網發電。

由於風力資源和氣候關係密切,因此我國風能資源豐富和較豐富的地區主要分布在“三北地區”,沿海及島嶼,特別是東南沿海。我國東南沿海的海岸向內陸丘陵連綿,風能豐富地區在海岸50千米內,都是我國風能資源最佳地區。沿海每年夏秋季節受到熱帶氣旋影響而引起台風登陸,是利用風力發電的機會。目前我國風電裝機總量隻占全國發電裝機總量的0.2%。我國陸地可開發利用的風能資源為2.53億千瓦,主要分布在東南沿海及島嶼、新疆、甘肅、內蒙古和東北等地區。此外,我國海上風能也很豐富,初步估算是陸地風能資源的3倍左右,可開發利用的資源總量為7.5億千瓦。截止2004年底,我國累計安裝風電機組1292台,共有43個風電場,累計裝機容量已經達到76.4萬千瓦.