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。海洋中無風三尺浪，有風浪滔天。波浪沖擊海岸時激起大量的浪花，沖擊力巨大，蘊藏著巨大的能量。在1平方公里海面上產(chǎn)生的能量可達20萬kW左右，由此計算全球波浪能儲量約為25億kW，能源儲量十分巨大。波浪能主要的優(yōu)劣勢主要有：二、中國波浪能開發(fā)利用現(xiàn)狀分析我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。我國近海離岸20km一線的波浪能蘊藏量為1599.52×104kW，理論年發(fā)電量1401.17×108kW·h，技術(shù)可開發(fā)裝機容量為1470.59×104kW，年發(fā)電量為1288.22×104kW·h。據(jù)統(tǒng)計，我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606件。注：數(shù)據(jù)統(tǒng)計截止到2022年4月14日。在專利申請人申請量排名中，浙江海洋大學的表現(xiàn)最為突出，共申請專利155件，大連理工大學與中國海洋大學分列第二與第三位，分別申請專利129件與123件。注：數(shù)據(jù)統(tǒng)計截止到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：2005年《可再生能源法》的頒布，是我國可再生能源發(fā)展史上的里程碑。隨著相關(guān)政策的刺激，我國波浪能裝置開發(fā)也進入了快速發(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：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)一的標準設(shè)計、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。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，2017年全世界正在研發(fā)的波浪能發(fā)電裝置達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一步商業(yè)化應(yīng)用仍然面臨著3個主要的問題：（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)濟性問題?；谝陨?個問題，目前開發(fā)任意特定海域的波浪能都需要進行技術(shù)投資成本及利潤的評估和可行性分析?，F(xiàn)今，波浪能利用正處于一個關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折期，各國科研機構(gòu)、新能源企業(yè)的研發(fā)突破重點從機理技術(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行市場競爭的機會。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機基礎(chǔ)，同時捕獲波浪能與風能；最后，需廣泛開拓波浪能利用領(lǐng)域，可利用波浪能進行海水淡化、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，海能海用。隨著波浪