【對國內(nèi)外海浪發(fā)電的一點看法】一個全新的理念 ——【點浮式制約】—— 一,、海浪發(fā)電的現(xiàn)狀：目前,，國內(nèi)外海浪發(fā)電的研究成果幾千項,，但發(fā)電成本依然很高,，距離商業(yè)市場還很遠,！海浪發(fā)電似乎進入一個止步不前的困境，這就引入了我們的思考,！ 因此這就引出了一個【點浮式制約】的理論,，指出了問題所在。 1,、奇怪現(xiàn)象：觀察國內(nèi)外海浪發(fā)電眾多機組的設(shè)計,，一般在造浪池、水槽演示或小機組海試時,，試驗結(jié)果似乎較理想,，但進入產(chǎn)品開發(fā)實驗階段，海試結(jié)果幾乎都不太理想,！ 2,、困惑：還有一個普遍現(xiàn)象，就是當海浪發(fā)電機小試成功后,，想采用加大“拾能體”（如浮體,、鴨頭等）來增加發(fā)電功率,，達到降低發(fā)電成本的目的，但結(jié)果往往是：投入激增,，發(fā)電功率卻增加的很少,，難以實現(xiàn)【大功率、低成本】發(fā)電的目的,。這又為什么呢,？ 3、探討：縱觀這么多海浪發(fā)電技術(shù)案例似乎發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律——就是拾能體的“大小,、投入”和“發(fā)電功率,、效率”之間似乎不成正比？ 二,、新理論：【點浮式制約】是一種無法回避的自然規(guī)律,。 file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps18CF.tmp.jpg1、圖示說明：下圖顯示file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps18FF.tmp.jpg了一個置于海上的拾能浮體在海浪中受到【點浮式制約】的現(xiàn)象,。 請看,，左邊海浪是向上作用，而右邊海浪在向下作用,，方向相反,！很明顯會互相抵消，抵消后的合力才是真正的【拾能】做功的力,。 2,、制約：簡單地講，就是一個拾能體（浮體,、鴨頭,、葉片等等）在海浪中有時會同時受到海浪的上和下的作用，而相互抵消,，我們就叫做【制約】,，其發(fā)生的幾率和拾能體的大小成正比，也就是說：拾能體越大,，制約（抵消）的幾率越多,，拾能就少！這就不難解釋目前國內(nèi)外海浪發(fā)電技術(shù)的困境了,。 3,、不可避免：由于海洋存在風源的遠近、多少無規(guī)律,，那么形成海浪的參數(shù),、形狀和大小也就無規(guī)律可言，海浪發(fā)電的拾能體也就無法預(yù)先計算或避免【點浮式制約】——這就是大自然的規(guī)律,。 4,、探討：從以上的分析可以說明【點浮式制約】現(xiàn)象不可避免,，那么減小拾能體就是減少【制約】的唯一方法！ 三,、相關(guān)概念：下面對涉及點浮式制約現(xiàn)象的概念加以介紹,。 1、海浪是波能：海浪不會自己產(chǎn)生,，是風能的產(chǎn)物,，海浪是波能而不是動能，其具有波的一切物理特性,。 2,、海浪的分類：共分離岸和近岸兩種性質(zhì)截然不同、甚至是相反的海浪,，近岸海浪是離岸海浪演變的產(chǎn)物,。 2.1、離岸海浪：離岸海浪叫涌浪,，是以【波能】形式存在,，不考慮海流和風的影響，海水分子在原地做近似圓周運動,，不會流動，離岸海浪是按波的物理特性進行傳導(dǎo),。 2.2,、近岸海浪：近岸海浪是變形了的“海浪”。 由于近岸海域海底具有坡度和復(fù)雜的地貌,，深海涌浪傳來后,，被分解為水平和上下兩種海水運動。每個海浪的波峰形成向岸運動的水流,，波谷則形成后退的水流,，當相鄰前進和后退海浪相遇時，就“合成”為夸張的一道道從不重復(fù)的“海波”（海浪）,，其大小,、長短和位置從不重復(fù)。 file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps1910.tmp.jpg3,、海浪的特征：如圖,。 3.1、海域：由于各個相鄰海域的大氣環(huán)流不同,，故海域環(huán)境也是復(fù)雜多變的,。 3.2、海浪的性質(zhì)：即使同一海域,，風區(qū)的性質(zhì)和個數(shù),，產(chǎn)生或傳來的時間,、先后和遠近都是不同的，加上島嶼等物體的反射波,，所以海浪的性質(zhì)是：無序,、疊加和紊亂的，其波長,、波高和波速是根據(jù)海域自然環(huán)境的變化而變化,。 4、拾能：拾能是指利用浮體,、葉片等等各種物體,，在海浪波能的作用下，轉(zhuǎn)換為自身的上下,、搖擺,、甚至翻滾的機械能的過程。 5,、單一拾能體：是指獨立接觸海浪做功的拾能體,，其大小和拾能效率成反比，和拾能功率并不成正比,。 6,、點浮式：用“單一拾能體”來轉(zhuǎn)換海浪波能進行發(fā)電，我們稱之為“點浮式”的設(shè)計,。 四,、【點浮式制約】產(chǎn)生的機理： 1、受力分析：在海浪中拾能體共受到三種作用形式,。如圖示 file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps1920.tmp.jpg1.1,、向上：圖示左側(cè)的小浮體接觸的海浪全部處于向上運行，所以浮體受力是單純向上的作用,。 1.2,、向下：圖示右側(cè)小浮體所受到的是單純向下的作用力。 1.3,、制約受力：如圖中示,，在海浪中較大浮體的左右兩側(cè)會同時受到向上和向下海浪的作用，部分或全部相抵消,，這時大浮體受到的合力就明顯變小,，甚至為零，這現(xiàn)象就體現(xiàn)出拾能體受力的“制約”——相抵消的現(xiàn)象,！ 2,、被忽視的現(xiàn)象：由于海浪的復(fù)雜和無序性，一個拾能體在海浪中,，必然存在“同時”遇到海浪上或下的作用而相互抵消的現(xiàn)象,。其抵消后“合力”的做功往往就和設(shè)計或?qū)嶒炇业贸龅臄?shù)據(jù)明顯不同,，在眾多海浪發(fā)電的試驗中，似乎形成了一個普遍的現(xiàn)象,，并且被海域環(huán)境的不可測性所掩蓋而被忽視——這就是【點浮式制約】現(xiàn)象,，這現(xiàn)象是目前國內(nèi)外海浪發(fā)電技術(shù)所處“困境”主要原因之一。 3,、自然規(guī)律：有人問【點浮式制約】現(xiàn)象能避免嗎,？回答：不能，這是自然規(guī)律,，不可違背,。分析如下： file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps1921.tmp.jpg3.1、必然性：如圖可以看出,，單一拾能體在海浪中必然存在同時受到向上和向下作用相抵消的【幾率】,。這個幾率和拾能體的大小成正比，和波長成反比,。所以,，我們認為【點浮式制約】現(xiàn)象是不以人們的意志為轉(zhuǎn)移的自然規(guī)律！ file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps1932.tmp.jpg3.2,、拾能體優(yōu)選：從圖中還可以看出即使選擇了年平均波長較合適的海域,，【制約】現(xiàn)象必然存在，為了優(yōu)化設(shè)計,，拾能體的取值也不易大于波長的1/3,，而且越小越好。 3.3,、結(jié)論：用簡單增加一個拾能體的長度,、面積或體積的設(shè)計來提高拾能效率和功率的方案是不可行的,！不但提高不了拾能效率和功率,，還極大地增加了造價和發(fā)電成本！這就是國內(nèi)外眾多海浪發(fā)電設(shè)計失敗的根本原因,！ 4,、必然性和規(guī)律： 4.1、必然性：由于海浪是波能,，具有無序,、疊加和紊亂的特征，就導(dǎo)致了海浪發(fā)電中的拾能體不管大小,，必然會產(chǎn)生“點浮式制約”,。 4.2、規(guī)律：在海浪中拾能體受到“點浮式制約”的規(guī)律——拾能體的直徑或長度和【制約】成正比,；和拾能大小,、效率成反比,。 因此就出現(xiàn)了矛盾的現(xiàn)象：若海浪發(fā)電機設(shè)計的機型小，受點浮式的制約就少,，發(fā)電功率也小,，雖拾能效率較高，但發(fā)電成本也高,；若海浪發(fā)電機設(shè)計的機型大,，由于受【制約】較大，拾能效率就降低,，發(fā)電功率雖增加,，但不多，發(fā)電成本卻奇高,。 也就是說：依靠簡單的增加拾能體的體積或長度,，雖然大大增加了機組的制造成本投入，也增加了拾能體接觸海浪的機會,，但是拾能效率卻低了,，無法達到【提高發(fā)電功率降低成本】的目的，這就是目前的普遍的【困境】,！似乎無解,！ 4.3、【點浮式制約】理論：通過長期研究國內(nèi)外大量海浪發(fā)電的技術(shù),，發(fā)現(xiàn)均跳不出“發(fā)電功率小,、成本高”的怪圈，至今尚沒有可行的能夠進入商業(yè)市場的案例,，【點浮式制約】理論的產(chǎn)生,，比較完美的解釋了這個現(xiàn)象。所以規(guī)避【點浮式制約】是今后海浪發(fā)電設(shè)計首要考慮的因素之一,。 五,、海浪發(fā)電設(shè)計：海浪發(fā)電的設(shè)計應(yīng)考慮如下因素，優(yōu)化取值,，加以平衡設(shè)計,。（僅供參考） 1、單一拾能體：單一拾能體設(shè)計要盡量小,，當然拾能功率也小,。 2、拾能體個數(shù)：一個機組的拾能體應(yīng)盡量多地由較小的單一拾能體構(gòu)成,，實現(xiàn)整體高效,、大功率拾能。 3、拾能體優(yōu)化：從上面圖中還可以看出,，即使選擇了年平均波長較合適的海域,，拾能體的設(shè)計也不易大于平均波長的1/3。 4,、集約化布局：由于海浪是波能,，用集約式布陣大量機組的方案來來增加總發(fā)電量也是不可取的，除非單機的間距較大,，才有利于波能的補充,，在此不詳述。 六,、設(shè)計舉例：可變翼海浪波能發(fā)電機比較好地平衡了各種設(shè)計因素,，實現(xiàn)單機高效、大功率,、低成本發(fā)電,。如下： 1、單一拾能體：本設(shè)計采用眾多相互獨立的1*0.8米左右小的可變翼導(dǎo)葉,，在圓周密集排列,，盡量減少【點浮式制約】的影響。 2,、拾能體個數(shù)：一個機組巨大葉輪是由眾多小的“單一拾能體—導(dǎo)葉”構(gòu)成,，雖然每個導(dǎo)葉可以高效拾能，但功率小,，眾多導(dǎo)葉就組成了大功率的高效拾能,。 3、海區(qū)適應(yīng)性：本技術(shù)應(yīng)用于離岸海域,，對波長,、波速等其它參數(shù)無要求，只要浪高能夠打開單一拾能體（導(dǎo)葉）的可變角度,，就可以各自獨立在海浪中拾能,，共同產(chǎn)生葉輪的巨大轉(zhuǎn)矩。 4,、制約的突波：本技術(shù)利用眾多單一拾能體——幾百個1*0.9米可上下改變角度的小導(dǎo)葉組成環(huán)裝巨大的葉輪拾能,，每個單一拾能體都各自獨立的將上下復(fù)雜無序的海浪波能高效率地轉(zhuǎn)變?yōu)橥粋�主軸的轉(zhuǎn)矩,，最大限度地減少【點浮式制約】,。（待30米樣機海試驗證） 5、同比優(yōu)勢： 5.1,、小機型同比：由于各種海浪發(fā)電的小機型受【點浮式制約】的影響較小,，相對拾能效率都較高，所以同比“可變翼海浪波能發(fā)電機”設(shè)計來說優(yōu)勢不很突出。 5.2,、優(yōu)化設(shè)計同比：大型可變翼海浪波能發(fā)電機和其他機型設(shè)計同比最大區(qū)別是——突破了【點浮式制約】,，可以集很多單一拾能體于一身；可以大面積高效率拾能,；可以發(fā)出大功率低成本的電能,，屬國內(nèi)外技術(shù)首創(chuàng)！ 編后語： 本文闡述了【點浮式制約】是大自然的規(guī)律,，是目前國內(nèi)外海浪發(fā)電技術(shù)處于“低潮”的根本原因,。分析了用增加一個拾能體的長度、面積或體積來增加海浪發(fā)電的拾能功率的方案不但降低了拾能效率,，還極大地增加了發(fā)電成本,。 本文用【可變翼海浪發(fā)電機】實例說明了一個不違背【點浮式制約】自然規(guī)律的技術(shù)方案，以達到“拋磚引玉”的目的,。 -完-
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發(fā)表于 2018-1-17 09:46:43
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