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航空障礙燈——波浪能

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• 發(fā)布時(shí)間：2013-11-04
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波浪能是指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運(yùn)動(dòng)周期以及迎波面的寬度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不穩(wěn)定的一種能源。波浪能是由風(fēng)把能量傳遞給海洋而產(chǎn)生的，它實(shí)質(zhì)上是吸收了風(fēng)能而形成的。能量傳遞速率和風(fēng)速有關(guān)，也和風(fēng)與水相互作用的距離（即風(fēng)區(qū)）有關(guān)。水團(tuán)相對(duì)于海平面發(fā)生位移時(shí)，使波浪具有勢(shì)能，而水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，則使波浪具有動(dòng)能。貯存的能量通過(guò)摩擦和湍動(dòng)而消散，其消散速度的大小取決于波浪特征和水深。深水海區(qū)大浪的能量消散速度很慢，從而導(dǎo)致了波浪系統(tǒng)的復(fù)雜性，使它常常伴有局地風(fēng)和幾天前在遠(yuǎn)處產(chǎn)生的風(fēng)暴的影響。 波浪可以用波高、波長(zhǎng)（相鄰的兩個(gè)波峰間的距離）和波周期（相鄰的兩個(gè)波峰間的時(shí)間）等。
駭人的巨浪，海浪的破壞力大得驚人。撲岸巨浪曾將幾十噸的巨石拋到20米高處，也曾把萬(wàn)噸輪船舉上海岸。海浪曾把護(hù)岸的兩、三千噸重的鋼筋混凝土構(gòu)件翻轉(zhuǎn)。許多海港工程，如防浪堤、碼頭、港池，都是按防浪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。
在海洋上，波浪中再大的巨輪也只能像一個(gè)小木片那樣上下漂蕩。大浪可以傾覆巨輪，也可以把巨輪折斷或扭曲。假如波浪的波長(zhǎng)正好等于船的長(zhǎng)度，當(dāng)波峰在船中間時(shí)，船首船尾正好是波谷，此時(shí)船就會(huì)發(fā)生“中拱”。當(dāng)波峰在船頭、船尾時(shí)，中間是波谷，此時(shí)船就會(huì)發(fā)生“中垂”。一拱一垂就像折鐵條那樣，幾下子便把巨輪攔腰折斷。20世紀(jì)50年代就發(fā)生過(guò)一艘美國(guó)巨輪在意大利海域被大浪折為兩半的海難。此時(shí)，有經(jīng)驗(yàn)的船長(zhǎng)只要改變航行方向，就能避免厄運(yùn)，因?yàn)楹较蚋淖兗锤淖兞瞬ɡ说?ldquo;相對(duì)波長(zhǎng)”，就不會(huì)發(fā)生輪船的中拱和中垂了。
波浪所蘊(yùn)涵的能量主要是是指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運(yùn)動(dòng)周期以及迎波面的寬度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不穩(wěn)定的一種能源。臺(tái)風(fēng)導(dǎo)致的巨浪，其功率密度可達(dá)每米迎波面數(shù)千kW，而波浪能豐富的歐洲北海地區(qū)，其年平均波浪功率也僅為20~40kW/m中國(guó)海岸大部分的年平均波浪功率密度為2~7kW/m。
全世界波浪能的理論估算值也為109kW量級(jí)。利用中國(guó)沿海海洋觀測(cè)臺(tái)站資料估算得到，中國(guó)沿海理論波浪年平均功率約為1.3X107kW。但由于不少海洋臺(tái)站的觀測(cè)地點(diǎn)處于內(nèi)灣或風(fēng)浪較小位置，故實(shí)際的沿海波浪功率要大于此值。其中浙江、福建、廣東和臺(tái)灣沿海為波能豐富的地區(qū)。
將波浪能收集起來(lái)并轉(zhuǎn)換成電能或其他形式能量的波能裝置有設(shè)置在岸上的和漂浮在海里的兩種。按能量傳遞形式分類(lèi)有直接機(jī)械傳動(dòng)、低壓水力傳動(dòng)、高壓液壓傳動(dòng)、氣動(dòng)傳動(dòng)4種。其中氣動(dòng)傳動(dòng)方式采用空氣渦輪波力發(fā)電機(jī)，把波浪運(yùn)動(dòng)壓縮空氣產(chǎn)生的往復(fù)氣流能量轉(zhuǎn)換成電能，旋轉(zhuǎn)件不與海水接觸，能作高速旋轉(zhuǎn)，因而發(fā)展較快。波力發(fā)電裝置五花八門(mén)，不拘一格，有點(diǎn)頭鴨式、波面筏式、波力發(fā)電船式、環(huán)礁式、整流器式、海蚌式、軟袋式、振蕩水柱式、多共振蕩水柱式、波流式、擺式、結(jié)合防波堤的振蕩水柱式、收縮水道式等十余種。用于海上航標(biāo)和孤島供電的波浪發(fā)電設(shè)備有數(shù)十億美元的市場(chǎng)需求。這一估計(jì)大大促進(jìn)了一些國(guó)家波力發(fā)電的研究。70年代以來(lái)，英國(guó)、日本、挪威等國(guó)為波力發(fā)電研究投入大量人力物力，成績(jī)也最顯著。英國(guó)曾計(jì)劃在蘇格蘭外海波浪場(chǎng)，大規(guī)模布設(shè)“點(diǎn)頭鴨”式波浪發(fā)電裝置，供應(yīng)當(dāng)時(shí)全英所需電力。這個(gè)雄心勃勃的計(jì)劃，后因裝置結(jié)構(gòu)過(guò)于龐大復(fù)雜成本過(guò)高而暫時(shí)擱置。80年代，日本“海明”波浪發(fā)電試驗(yàn)船取得年發(fā)電19萬(wàn)度的良好成績(jī)，實(shí)現(xiàn)了海上浮體波浪電站向陸地小規(guī)模送電。日本已將“海明”波浪發(fā)電船列為“離島電源”的首選方案，繼續(xù)研究改進(jìn)。
雖然大洋中的波浪能是難以提取的，因此可供利用的波浪能資源僅局限于靠近海岸線的地方。但即使是這樣，在條件比較好的沿海區(qū)的波浪能資源貯量大概也超過(guò)2TW。據(jù)估計(jì)全世界可開(kāi)發(fā)利用的波浪能達(dá)2.5TW。我國(guó)沿海有效波高約為2～3m、周期為9s的波列，波浪功率可達(dá)17～39kw/m，渤海灣更高達(dá)42kw/m。

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