2021年中國波浪能開發(fā)利用現(xiàn)狀分析

2021年中國波浪能開發(fā)利用現(xiàn)狀分析一、波浪能的優(yōu)劣勢海洋覆蓋了地球70%的表面。海洋中無風(fēng)三尺浪，有風(fēng)浪滔天。波浪沖擊海岸時(shí)激起大量的浪花，沖擊力巨大，蘊(yùn)藏著巨大的能量。在1平方公里海面上產(chǎn)生的能量可達(dá)20萬kW左右，由此計(jì)算全球波浪能儲(chǔ)量約為25億kW，能源儲(chǔ)量十分巨大。波浪能主要的優(yōu)劣勢主要有：波浪能的優(yōu)劣勢波浪能發(fā)電技術(shù)研究，二、中國波浪能開發(fā)利用現(xiàn)狀分析中國近海波高的分布狀況表現(xiàn)為:渤海和黃海沿岸海域平均波高較小，大部分海域年平均波高約0。5m;東海沿岸海域波高較大，福建北部的北礵站年平均波高可達(dá)1。3m;南海海域波高小于東海沿岸海域，年平均波高約0。8m。波浪周期分布特征與波高類似，北部海域小于南海海域。中國近海離岸20km一線的波浪能蘊(yùn)藏量為1599。52×104kW，理論年發(fā)電量1401。17×108kW·h，技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)容量為1470。59×104kW，年發(fā)電量為1288。22×104kW·h。中國近海波浪能資源統(tǒng)計(jì)中國海洋無碳能源調(diào)查與開發(fā)利用主要進(jìn)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國波浪能專利申請始于1985年，截至目前申請已公開專利4412件，并于2020年達(dá)到了申請量的階段性頂峰，該年專利申請量為歷年之最共計(jì)606件。2010-2022年中國波浪能公開與申請專利量情況注：數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)截止到2022年4月14日。佰騰網(wǎng)，在專利申請人申請量排名中，浙江海洋大學(xué)的表現(xiàn)最為突出，共申請專利155件，大連理工大學(xué)與中國海洋大學(xué)分列第二與第三位，分別申請專利129件與123件。中國波浪能申請人專利量Top10注：數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)截止到2022年4月14日。三、全球波浪能發(fā)電典型裝置振蕩水柱波能發(fā)電技術(shù)是1940年由日本軍官增田吉夫首次提出的。早期波浪能發(fā)電裝置的研究主要集中于振蕩水柱式。自20世紀(jì)70年代起，日本、英國、澳大利亞、印度、挪威和中國等許多國家都完成了振蕩水柱式波浪能發(fā)電系統(tǒng)的安裝部署，系統(tǒng)功率從250kW到1GW不等，多布放于海岸線的固定結(jié)構(gòu)上，或位于天然或人造的剛性結(jié)構(gòu)上，后來也發(fā)展了近海錨系的漂浮形式。目前國外波浪能發(fā)電典型裝置如下：國外波浪能發(fā)電典型裝置海洋波浪能發(fā)電裝置研究進(jìn)展，2005年可再生能源法的頒布，是中國可再生能源發(fā)展史上的里程碑。隨著相關(guān)政策的刺激，中國波浪能裝置開發(fā)也進(jìn)入了快速發(fā)展的階段。目前已經(jīng)完成海試的裝置絕大多數(shù)為振蕩體式裝置，目前國內(nèi)波浪能發(fā)電典型裝置如下：國內(nèi)波浪能發(fā)電典型裝置海洋波浪能發(fā)電裝置研究進(jìn)展，四、波浪能發(fā)電裝置原理在波浪能量的捕獲過程中，通過與波浪內(nèi)部的許多物理現(xiàn)象相互作用，產(chǎn)生了不同的波浪能發(fā)電裝置設(shè)計(jì)概念，這些概念還在不斷的完善過程中，仍然沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、性能水平或操作要求。按照能量的捕獲方式，目前大部分裝置可以歸納為振蕩水柱式、振蕩體式和越浪式三大類，按照各類裝置在海洋中的不同安裝位置，又分為漂浮式和固定式。波浪能發(fā)電裝置原理示意圖海洋波浪能發(fā)電裝置研究進(jìn)展，五、波浪能發(fā)電裝置發(fā)展趨勢在近年世界各國普遍注重發(fā)展新能源的大背景下，波浪能儲(chǔ)量巨大、能流密度高、綠色清潔，是應(yīng)對未來化石能源的短缺及全球氣候變暖問題的重要選擇之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年全世界正在研發(fā)的波浪能發(fā)電裝置達(dá)200余種，且技術(shù)成熟度發(fā)展不一，波浪能發(fā)電裝置的技術(shù)類型未達(dá)到收斂，各型式裝置均具備一定的發(fā)展前景。然而波浪能裝置的進(jìn)一步商業(yè)化應(yīng)用仍然面臨著3個(gè)主要的問題：（1）從能量轉(zhuǎn)換率來看，波浪能轉(zhuǎn)換的技術(shù)發(fā)展還處在不成熟的階段；（2）波浪俘獲海域的環(huán)境條件帶來的能源開發(fā)不確定性；（3）波浪能開發(fā)在目前階段存在經(jīng)濟(jì)性問題。基于以上3個(gè)問題，目前開發(fā)任意特定海域的波浪能都需要進(jìn)行技術(shù)投資成本及利潤的評估和可行性分析。現(xiàn)今，波浪能利用正處于一個(gè)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折期，各國科研機(jī)構(gòu)、新能源企業(yè)的研發(fā)突破重點(diǎn)從機(jī)理技術(shù)研究轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾谓档筒ɡ四荛_發(fā)的能源成本，以獲取與其他各類新能源進(jìn)行市場競爭的機(jī)會(huì)。為解決高成本問題，首先，需要繼續(xù)深入研究各類主流波浪能發(fā)電裝置的機(jī)理，優(yōu)化控制策略，提升捕能效率；其次，多元化和綜合利用是波浪能發(fā)展的新方向，可將波浪能發(fā)電裝置與其他海上結(jié)構(gòu)耦合開發(fā)，綜合利用，例如將沉箱防波堤與振蕩水柱發(fā)電裝置相結(jié)合，利用傳統(tǒng)的浮子式波浪能發(fā)電裝置作為漂浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，同時(shí)捕獲波浪能與風(fēng)能；最后，需廣泛開拓波浪能利用領(lǐng)域，可利用波浪能進(jìn)行海水淡化、制氫、提取海洋貴重金屬等，可將海島供電作為市場需求的突破口，利用海島周邊自有的波浪能解決傳統(tǒng)能源供電不便，