张 真刘 臻张晓霞

(中国海洋大学 工程学院,山东 青岛266100)

随着社会经济的高速发展,能源供需矛盾的日益突出,人类社会对清洁能源与能源利用的先进技术需求有增无已。近年来,世界各国纷纷调整能源结构,不断完善可再生能源的开发形式及利用技术,提高能源利用率,增强能源竞争力。

海洋能具有分布范围广、储存量大、可再生性优越等特点,是极具开发潜力的可再生能源。海洋能包括波浪能、海流能、潮汐能、温差能和盐差能等多种能量形式。其中,波浪能因其分布广泛、能流密度高、方便提取与转化、可与已有防波堤相互耦合等优点,是如今被开发利用最为广泛的海洋能之一。

根据捕能原理的不同,波浪能发电装置主要分为越浪式(Overtopping)、振荡体式(Oscillating Body)和振荡水柱式(Oscillating Water Column,OWC)三种。总体上看,国际波浪能技术正朝着高效率、高可靠、易维护的方向发展[1]。相比之下,振荡水柱式波能发电装置结构简单,可与防波堤结合,其能量转换装置空气透平不与海水接触,且除透平外无其他可活动机械部件,因此安装成本更低,维护更为便利,装置寿命更长[2],更加符合当今发展趋势。

空气透平是振荡水柱式波能发电装置的二级能量转换装置,目前主要分为威尔斯式与冲击式。威尔斯式透平由Wells在1976年提出[3],该装置具有失速现象,到达失速点时,扭矩的骤减会使得装置性能极具下降。此外,威尔斯式透平还具有自启动性能差、工作噪声大、工作范围窄等缺点。为克服以上不足,Kim 在1988年提出了冲击式透平[4-5],该装置的自启动性能更好,在大流量系数区可保持较高的效率,且不存在失速现象,在振荡水柱式波能发电装置中的应用愈发广泛。……