有效吸收和传递波浪能的锚泊系统的设计制作

(中国科学院 海洋研究所,山东 青岛 266071)

海洋能是指依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程或化学过程接收、储存和散发能量,这些能量以波浪、海流、潮汐、温差等形式存在于海洋之中,从而形成潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等。海洋能理论储量是目前全世界各国每年耗能量的几百倍甚至几千倍。而波浪能是其中较丰富的一种能量,将波浪简化成正弦波,可得单位面积的铅直水柱内平均波能功率[1]为：

其中ρ为海水密度,g是万有引力常数,T为波周期,H为波高。以波高H=1.5 m,波周期T=6 s为例,海水密度ρ取为1 000 kg/m3,则单位面积的铅直水柱内平均波能功率为：

台风产生的巨浪,其功率密度可达每米迎波面数兆瓦,而波浪能丰富的欧洲北海地区,其年平均波浪功率为 20～40 kW/m。中国海岸年平均波浪功率密度为2～71 kW/m。据世界能源委员会的调查显示：全球波浪能储量为 700亿 kW,可利用的波浪能达到20亿kW,相当于目前世界电产量的2倍。在能源危机日益严重和环保压力不断加大的今天,如何能够有效利用波浪能这种巨大的环保型可再生能源,显得尤其重要。本文提出一种以简约的方式吸收和传递波浪能的锚泊系统,并通过实践证明此方法是行之有效的。

1 波浪能吸收与传递系统构成和工作原理

这里设计的波浪能吸收和传递系统从上到下由三大部分组成,分别是：海面浮标系统、锚泊缆系和底端锚定物。其中锚泊缆系又是由锚泊缆、张紧锤和储链构成。……