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【对国内外海浪发电的一点看法】一个全新的理念
——【点浮式制约】——
一、海浪发电的现状：
目前，国内外海浪发电的研究成果几千项，但发电成本依然很高，距离商业市场还很远！海浪发电似乎进入一个止步不前的困境，这就引入了我们的思考！
因此这就引出了
一个
【点浮式制约】
的理论，
指出了问题所在。
1、奇怪现象：
观察国内外海浪发电众多
机组的设计，
一般在
造浪池、水槽演示或小机组海试时，试验结果
似乎
较理想，但进入产品开发实验阶段，海试结果几乎都不太理想！
2
、
困惑
：
还有一个普遍现象，就是当
海浪发电
机小试成功后，想采用
加大“
拾能体”（如浮体、鸭头等）
来增加发电功率
，达到降低发电成本的目的
，
但
结果往往是
：
投入激增，发电功率却增
加
的很
少
，
难以实现【大功率、低成本】发电的目的。
这又为什么呢？
3、探讨：
纵观这么多海浪发电技术案例似乎发现一个规律——就是拾能体的“大小、投入”和“发电功率、效率”之间似乎不成正比？
二、新理论：
【点浮式制约】是一种无法回避的自然规律。
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps18CF.tmp.jpg
1、图示说明：
下图显示file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps18FF.tmp.jpg
了
一个置于海上的拾能浮体在海浪中受到【点浮式制约】的现象。
请看，左边海浪是向上作用，而右边海浪在向下作用，方向相反！很明显会互相抵消，抵消后的合力才是真正的【拾能】做功的力。
2、制约：
简单地讲，就是一个拾能体（浮体、鸭头、叶片等等）在海浪中有时会同时受到海浪的上和下的作用，而相互抵消，我们就叫
做【制约】
，其发生的几率和拾能体的大小成正比，也就是说：
拾能体越大，制约（抵消）的几率越多，
拾能就少！这就不难解释目前国内外海浪发电技术的困境了。
3、不可避免：
由于海洋存在风源的远近、多少无规律，那么形成海浪的参数、形状和大小也就无规律可言
，海浪发电的拾能体
也就无法预先计算或避免【点浮式制约】——这就是大自然的规律。
4、探讨：
从以上的分析可以说明【点浮式制约】现象不可避免，那么减小拾能体就是减少【制约】的唯一方法！
三、相关概念：
下面对涉及点浮式制约现象的概念加以介绍。
1、海浪是波能：
海浪不会自己产生，是风能的产物，海浪是波能而不是动能，其具有波的一切物理特性。
2、海浪的分类：
共分离岸和近岸两种性质截然不同、甚至是相反的海浪，近岸海浪是离岸海浪演变的产物。
2.1、离岸海浪：离岸海浪叫
涌浪，是以【波能】形式存在，不考虑海流和风的影响，海水分子在原地做近似圆周运动，不会流动，离岸海浪是按波的物理特性进行传导。
2.2、
近岸海浪：近岸海浪是变形了的“海浪”。
由于近岸海域海底具有坡度和复杂的地貌，深海涌浪传来后，被分解为水平和上下两种海水运动。每个海浪的波峰形成向岸运动的水流，波谷则形成后退的水流，当相邻前进和后退海浪相遇时，就“合成”为夸张的一道道从不重复的“海波”（海浪），其大小、长短和位置从不重复。
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps1910.tmp.jpg
3、海浪的特征：
如图。
3.1、海域：
由于各个相邻海域的大气环流不同，故海域环境也是复杂多变的。
3.2、海浪的性质：
即使同一海域，风区的性质和个数，产生或传来的时间、先后和远近都是不同的，加上岛屿等物体的反射波，
所以海浪的性质
是：
无序、叠加和紊乱的，其波长、波高和波速是根据海域自然环境的变化而变化。
4、
拾能：
拾能是指利用浮体、叶片等等各种物体，在海浪波能的作用下，转换为自身的上下、摇摆、甚至翻滚的机械能的过程。
5、
单一
拾能体：
是指独立接触海浪做功的拾能体，其大小和拾能效率成反比，和拾能功率并不成正比。
6、点浮式：
用“单一拾能体”来转换海浪波能进行发电，我们称之为“点浮式”的设计。
四、【点浮式制约】产生的机理：
1、受力分析：
在海浪中拾能体共受到三种作用形式。如图示
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps1920.tmp.jpg1.1、向上：图示左侧的小浮体接触的海浪全部处于向上运行，所以浮体受力是单纯向上的作用。
1.2、向下：图示右侧小浮体所受到的是单纯向下的作用力。
1.3、制约受力：如图中示，在海浪中较大浮体的左右两侧会同时受到向上和向下海浪的作用，部分或全部相抵消，这时大浮体受到的合力就明显变小，甚至为零，这现象就体现出拾能体受力的“制约”——相抵消的现象！
2、被忽视的现象：
由于海浪的复杂和无序性，一个拾能体在海浪中，必然存在“同时”遇到海浪上或下的作用而相互抵消的现象。其抵消后“合力”的做功往往就和设计或实验室得出的数据明显不同，在众多海浪发电的试验中，似乎形成了一个普遍的现象，并且被海域环境的不可测性所掩盖而被忽视——这就是
【点浮式制约】
现象
，这现象是目前国内外海浪发电技术所处“困境”主要原因之一。
3、自然规律：
有人问【点浮式制约】现象能避免吗？回答：不能，这是自然规律，不可违背。分析如下：
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps1921.tmp.jpg3.1、必然性：如图可以看出，
单一拾能体在海浪中
必然存在同时受到向上和向下作用相抵消的【几率】。这个几率和拾能体的大小成正比，和波长成反比。所以，我们认为
【点浮式制约】
现象是
不以人们的意志为转移的
自然规律！
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps1932.tmp.jpg3.2、拾能体优选：
从图中还可以看出即使选择了年平均波长较合适的海域，【制约】现象必然存在，为了优化设计，拾能体的取值也不易大于波长的1/3，而且越小越好。
3.3、
结论：用简单增加一个拾能体的长度、面积或体积的设计来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，还极大地增加了造价和发电成本！这就是国内外众多海浪发电设计失败的根本原因！
4、必然性和规律：
4.1、必然性：由于海浪是波能，具有
无序、叠加和紊乱的特征，就导致了海浪发电中的拾能体不管大小，必然会产生“
点浮式制约”
。
4.2、规律：
在海浪中
拾能体受到“
点浮式制约”的规律——
拾能体的直径或长度
和
【
制约
】成正比；和
拾能
大小、
效率
成反比。
因此就出现了矛盾的现象：若海浪发电机设计的机型小，
受点浮式的制约就少，发电功率也小，虽拾能效率较高，
但发电成本也高；若海浪发电机设计的机型大，由于受【制约】较大，拾能效率就降低，发电功率虽增加，但不多，发电成本却奇高。
也就是说：依靠简单的增加拾能体的体积或长度，虽然
大大
增加了机组的
制造
成本
投入
，
也增加了拾能体接触海浪的机会，但是拾能效率却低了，
无法达到【提高发电功率降低成本】的目的，这
就是目前的普遍的【困境】！似乎无解！
4.3、
【点浮式制约】理论：通过长期研究国内外大量
海浪
发电的技术，发现均跳不出“发电功率小、成本高”的怪圈，
至今
尚没有可行的能够进入商业市场的案例，【点浮式制约】理论的产生，比较完美的解释了这个现象。所以规避【点浮式制约】是今后海浪发电设计首要考虑的因素之一。
五、海浪发电设计：
海浪发电的设计应考虑如下因素，优化取值，加以平衡设计。（仅供参考）
1、单一拾能体：
单一
拾能体设计要尽量小，当然拾能功率也小。
2、拾能体个数：
一个机组的拾能体应尽量多地由较小的单一拾能体构成，实现整体高效、大功率拾能。
3、拾能体优化：
从上面图中还可以看出，即使选择了年平均波长较合适的海域，拾能体的设计也不易大于平均波长的1/3。
4、集约化布局：
由于海浪是波能，用集约式布阵大量机组的方案来来增加总发电量也是不可取的，除非单机的间距较大，才有利于波能的补充，在此不详述。
六、设计举例：
可变翼海浪波能发电机比较好地平衡了各种设计因素，实现单机高效、大功率、低成本发电。如下：
1、单一拾能体：
本设计采用众多相互独立的1*0.8米左右小的可变翼导叶，在圆周密集排列，尽量减少
【点浮式制约】
的影响
。
2、拾能体个数：
一个机组巨大叶轮是由众多小的“单一拾能体—导叶”构成，虽然每个导叶可以高效拾能，但功率小，众多导叶就组成了大功率的高效拾能。
3、海区适应性：
本技术应用于离岸海域，对波长、波速等其它参数无要求，只要浪高能够打开单一拾能体（导叶）的可变角度，就可以各自独立在海浪中拾能，共同产生叶轮的巨大转矩。
4、
制约的突波：
本技术利用
众多单一拾能体——
几百个1*0.9米可上下改变角度的小导叶组成环装巨大的叶轮
拾能
，每个
单一拾能体
都各自独立的将上下复杂无序的海浪波能
高效率地
转变为同一个主轴的转矩，
最大限度地减少
【点浮式制约】
。（待30米样机
海试
验证
）
5、同比优势：
5.1、小机型同比：
由于各种海浪发电的小机型受【点浮式制约】的影响较小，相对拾能效率都较高，所以同比“
可变翼海浪波能发电机”设计来说优势不很突出。
5.2、优化设计同比：大型可变翼海浪波能发电机和其他机型设计同比最大区别是——突破了【点浮式制约】，可以集很多单一拾能体于一身；可以大面积高效率拾能；可以发出大功率低成本的电能
，属国内外技术首创！
编后语：
本文阐述了【点浮式制约】是大自然的规律，
是目前国内外海浪发电技术处于“低潮”的根本原因。
分析了用
增加一个拾能体的长度、面积或体积来增加海浪发电的拾能功率的方案不但降低了拾能效率，还极大地增加了发电成本
。
本文用【可变翼海浪发电机】实例说明了一个不违背【点浮式制约】自然规律的技术方案，以达到“抛砖引玉”的目的。
-
完-
0 r( N3 ]4 z9 m& H. D( a8 K9 r- e
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发表于 2018-1-17 09:46:43
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