本项目将“节能减排、低碳环保”、“绿色能源—波浪能”与“新型防波堤结构”三种理念结合起来,提出一种通过简单改造箱筒型防波堤来发电的理念并设计了数种复合型箱筒型防波堤发电结构,进行了水工物理模型试验,同时重点针对OWC式发电,采用物理模型试验与fluent数值模拟相结合的方式进行发电可行性验证,并且考察了开孔形式等对发电效率的影响。该复合型发电方式可明显降低建设成本,为波浪开发发展开辟了新途径。
20世纪以来,依赖于传统化石燃料的开发和利用,虽然创造了空前繁荣的物质文明,但也带来了严重的环境污染和巨大的资源浪费。上世纪70年代首次爆发了石油危机,根据《BP世界能源统计2006》的统计数据表明,以目前的开采速度,全球化石燃料最多供应162年,而依据短板效应,仅供40年的需求量,若不开发新能源,改变能源结构,一场能源危机将不可避免。因此,各国开始将注意力注意到寻找适宜廉价的绿色能源上,而海洋波浪能作为一种清洁的可再生能源,成为了21世界人类关注并大力开发利用的新能源,长期以来,世界各国对其投入了大量的研究。
据世界能源委员会的调查显示,全球可利用的波浪能达到20亿千瓦,相当于目前世界电产量的2倍。我国是一个陆地广袤、海洋辽阔、岛屿众多、海岸线很长的国家,仅大陆岸线就长达18000Km。具备着研究波浪能发电的优势与条件。波浪能表现以机械能形式、能流密度大、分布广等特点也均有利于利用波浪发电的研究。依据《联合国气候变化框架公约》,到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%,在如此短时间内这样大规模降低二氧化碳排放,我们必须依赖于水电的有效利用。
鉴于波浪能利用在成本及技术方面难以和常规能源相竞争,波力发电装置虽然研究很多,但在全球范围内并没有得到广泛推广。随着波力发电新形式提出,建造成本的降低和效益的提高,波浪能发电必在世界能源结构中占据重要位置。
本项目提出的是一种复合型箱筒型防波堤发电方式,箱筒型防波堤适用的地质条件上层为淤泥质,持力层为粉细砂层或粉质粘土层,箱筒型结构可作为防波堤或码头的基础广泛应用于港工结构中,尤其在渤海湾的淤泥质海岸有很好的应用前景。鉴于采用抽真空和充气可以使钢箱筒下沉和上浮反复进行,并能有效控制钢箱筒的标高,施工中可以把钢箱筒作为施工平台使用,其上部结构可以在钢箱筒上进行现场浇注,节省大量预制吊运费用,这一点是其他基础结构所无法比拟的,因此,在水运工程中尤其是在渤海湾淤泥质海岸,具有很好的应用前景。
第十二届“挑战杯”作品 三等奖
校级大学生课外学术科技作品竞赛特等奖
校级第二届节能减排社会实践与科技竞赛特等奖