《能量轉(zhuǎn)換材料與器件/科學(xué)出版社“十二五”規(guī)劃教材》系統(tǒng)地闡述生物質(zhì)能、地?zé)崮�、太�?yáng)能、氫能、風(fēng)能、海洋能、核能等主要能源的開(kāi)發(fā)和利用；詳細(xì)介紹這幾類能源領(lǐng)域涉及的能量轉(zhuǎn)換材料和器件；介紹各能量轉(zhuǎn)換器件的工作原理，歸納總結(jié)主要的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中所使用的關(guān)鍵材料《能量轉(zhuǎn)換材料與器件/科學(xué)出版社“十二五”規(guī)劃教材》共分為8章，包括能量轉(zhuǎn)換材料與器件概述、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換材料與器件、地?zé)崮苻D(zhuǎn)換材料與器件、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換材料與器件、氫能轉(zhuǎn)換材料與器件、風(fēng)能轉(zhuǎn)換材料與器件、海洋能轉(zhuǎn)換材料與器件、核能轉(zhuǎn)換材料與器件。
　　《能量轉(zhuǎn)換材料與器件/科學(xué)出版社“十二五”規(guī)劃教材》可作為能源化學(xué)、節(jié)能技術(shù)、新能源材料與器件等相關(guān)領(lǐng)域的科研人員和工程技術(shù)人員的參考書(shū)，以及大專院校和研究院所能源科學(xué)技術(shù)等相關(guān)專業(yè)本科生及研究生的教材或教學(xué)參考書(shū)。

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1）波浪能的一級(jí)轉(zhuǎn)換
　　一級(jí)轉(zhuǎn)換中的波浪能吸收裝置種類較多。20世紀(jì)80年代以后，振蕩水柱式波力發(fā)電裝置吸引了大多數(shù)研究者的注意，其主要形式有：①漂浮式，其建造簡(jiǎn)便，投放點(diǎn)的選擇靈活，對(duì)潮位的變化有較好的適應(yīng)性，但是其停泊與輸電過(guò)程較為困難；②近岸固定式和沿岸固定式，這兩種方式不需要考慮其停泊和輸電問(wèn)題，但是對(duì)潮位的改變適應(yīng)性差，導(dǎo)致其總體效率有所下降。此外，研究者還提出了聚波波力發(fā)電裝置，其可靠性好、處理穩(wěn)定性強(qiáng)、維護(hù)費(fèi)用低，但是建造這種電站對(duì)地形要求較為嚴(yán)格，不利于推廣。
　　下面介紹三種經(jīng)濟(jì)效益較好的設(shè)備：振蕩水柱式、擺式（振蕩水柱式和擺式主要利用波浪運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的波動(dòng)或擺動(dòng)引起水流或者空氣流的運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)渦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)）、聚波儲(chǔ)能式（通過(guò)改變波浪的流量和水壓來(lái)形成高壓水柱沖擊水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)）。下面是三種裝置的工作原理。
　�。�1）振蕩水柱式（空氣透平式）。世界上大多數(shù)的波浪能發(fā)電站采用振蕩水柱式裝置，因?yàn)樵撗b置的轉(zhuǎn)換性能較好，耐腐蝕，設(shè)計(jì)技術(shù)最為成熟。其主要形式為固定式和漂浮式，一般通過(guò)把波浪能轉(zhuǎn)換為空氣流能的方式來(lái)帶動(dòng)空氣透平發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)（空氣是目前使用最多的轉(zhuǎn)換介質(zhì)）。振蕩水柱式裝置的一、二級(jí)能量轉(zhuǎn)換分別是通過(guò)氣室和空氣透平來(lái)實(shí)現(xiàn)的（發(fā)電原理如圖77所示，主要分為波峰和波谷兩個(gè)過(guò)程）。如圖7-7所示，氣室上端裝有噴管，下端與海水相連。氣室中的水柱在波浪的沖擊下會(huì)發(fā)生劇烈的震動(dòng)，壓縮空氣做功，即完成波浪能向空氣能的轉(zhuǎn)換的過(guò)程，被壓縮的空氣帶動(dòng)噴嘴中的空氣透平旋轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動(dòng)與其相連的發(fā)電機(jī)發(fā)電。波峰發(fā)電時(shí)，氣室中的水位上升使得內(nèi)部氣壓高于外界大氣壓，使得其內(nèi)的空氣被壓縮進(jìn)入A、13兩個(gè)水閥室。壓縮后的空氣在A水閥室中聚集后通過(guò)集合噴灌①噴出經(jīng)導(dǎo)向葉片帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，最后流出裝置。B水閥室主要是用來(lái)阻斷由A水閥室流出的氣流，最終在集合噴灌②處產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的壓強(qiáng)。同理波谷發(fā)電時(shí)的原理也大致如此，只是A、B兩個(gè)水閥室的功用正好相反。振蕩水柱波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性和可靠性強(qiáng)，建造費(fèi)用較低，其大多以空氣作為介質(zhì)來(lái)驅(qū)動(dòng)透平轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，這樣就大大減少了發(fā)電機(jī)與海水的接觸，不僅提高了機(jī)組的抗腐蝕能力，同時(shí)也降低了保持機(jī)組密封性所需的維護(hù)費(fèi)用。但是，二級(jí)轉(zhuǎn)換過(guò)程的轉(zhuǎn)換率不夠和穩(wěn)定性較差的問(wèn)題仍然存在。2010年，瓦弗根公司采用利用空氣流的動(dòng)力發(fā)電的韋爾斯渦輪機(jī)技術(shù)。其特點(diǎn)在于每個(gè)波浪周期中，韋爾斯渦輪機(jī)既不改變旋轉(zhuǎn)方向，也不改變?nèi)~片的槳距角，而是調(diào)整渦輪機(jī)使其與氣流處在一個(gè)對(duì)稱位置。
　�。�2）擺式。擺式裝置（圖7-8）和振蕩水柱式裝置相似，也分為固定式和漂浮式兩種。不同點(diǎn)在于擺式裝置的一級(jí)換能過(guò)程通常是通過(guò)擺體來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)波浪沖擊擺體時(shí)會(huì)使得擺體前后或者上下?lián)u擺，實(shí)現(xiàn)波浪能向擺體動(dòng)能的轉(zhuǎn)換。擺體通過(guò)與其連接的液壓裝置把動(dòng)能轉(zhuǎn)換成液壓泵的動(dòng)能最終使得發(fā)電機(jī)發(fā)電。值得注意的是，擺式裝置的轉(zhuǎn)換效率相對(duì)來(lái)說(shuō)更高，其對(duì)波浪的低頻和強(qiáng)沖擊力的特征適應(yīng)性較好。因此，擺式裝置可以方便地與其他技術(shù)（如相位控制技術(shù)）相結(jié)合，可以增加其吸波寬度。當(dāng)前需要解決的最大問(wèn)題是如何降低液壓泵和擺體的維護(hù)難度。
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