浮子式波浪能发电装置设计

1. 新能源中当前最瞩目的是····能，又叫做····能

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2. 漂浮式振荡水柱发电装置工作原理

根据工作原理的不同,波能利用技术主要分为振亩耐运荡浮子技术、越浪式技术、振荡水柱技术。 振荡浮子技术主要是利用两个或多个结构物在波浪的作用下迅梁产生相对运动,将波浪能转化为结构物的机械能,然后连接液压系统或机械结构,驱动发电装置发电,或者直接使用直线电机将波浪能直接转化为电能。 该类型的装置存在着材料利用率低(双或多浮体)、浮体间相撞问题不可避免、投放时间长(浮态调节需要时间和设备),结构复杂、装置基体体积大不可拆分、其性价比的提高受到技术限制。 越浪式技术主要是利用波浪的爬坡亩镇特性,利用水道的变窄将其引入到高位水库,将波浪能转化为势能利用水轮机发电。 该类型装置的发电量取决于转换载体的重量,因此其结构扎实并规模庞大,系泊系统设计复杂,海生物附着影响大,成本高昂,维护维修不便利。 振荡水柱技术是以空气为工作介质,利用往复振荡的水柱像活塞一样推动气室内的空气往复通过喷嘴,往复气流推动空气透平旋转带动电机发电。 该类型装置的特点是单浮体,材料利用率高、不存在相撞问题,透平和发电机位于水面上不受海生物影响,但该类型装置目前还存在结构复杂、体积大、拆装和更换不方便的问题,导致其与浮标等小型海上装置的配合性差。

3. 目前全世界海洋波浪能发电的现状（包括中国）及你对此项目前景的评估

波浪能发电顶级技术在中国,关键技术问题已突破,即将进入产业化发展.目前对波浪能储量的估算是计算波浪沿海岸消散的功率,大洋的波浪具有更大的功率,开发前景相当广阔.
海洋波浪具有巨大的能量，已成为世界各主要国家争相研究开发的焦点之一，抢占这一技术领域的制高点，具有非常重大的战略意义。
100多年来，世界各国科学家提出了许多设想，发明了各种各样的波浪能发电装置，提出的发明专利申请超过千项，尤其是近年来受能源危机和环境污染的巨大压力，清洁无污染、可再生、环境友好、不消耗现有资源的海洋能技术更是受到各海洋国家政府和企业的普遍重视，西方国家利用其科技和技术优势，纷纷投入巨资对各种装置展开试验，并且取得了一定的成绩。比较著名的包括“点头鸭”( Duck)式波能转换装置，海蛇号(Pelamis)波力装置，AquaBuoy波能装置Manchester_bobber 波能装置，Fred_olsen_wec 波能装置，Seavolt_wave_rider波能装置，振荡水柱(Oscillating WaveConverter，简称OWC)式波能转换装置，OWEC波能装置，三叉戟式波能装置，海狗号(Seadog)波能装置，收缩波道式波能转换装置，摆式波能转换装置，振荡浮子式波能转换装置，PS Frog and Frog波能装置等。
我国也对国外的波浪技术展开了跟踪研究，从20世纪80年代初开始对固定式和漂浮式振荡水柱波能装置以及摆式波能装置进行研究。1985年，中科院广州能源研究所成功开发利用对称翼透平的航标灯用波浪发电装置。在山东大管岛研制了一套摆式装置.2005年初，在广东省汕尾市遮浪半岛，我国自主研发的波浪能独立稳定发电系统（采用振荡水柱+液压转换装置）实海况试验获得成功，这是世界首座波浪能独立稳定发电系统。此外，我国还研制了一种波浪能发电系统，即振荡浮子岸式波能转换装置，采用振荡浮子作为波浪能的吸收载体，然后将浮子吸收的能量通过一个液压装置转换出去，用来驱动电机发电。
从国内外试验应用的情况来看，由于海洋环境的复杂性和波浪能源的多变性，普遍没有达到预期的效果。主要表现在能源输出的稳定性问题、能源汇集问题、能源利用效率问题、潮汐变化的影响、采用复杂结构产生的成本效益问题、装置结构的安全性问题、装置的抗腐蚀问题、海洋环境的建设安装问题、与现有生产技术、设备的通用、配套等问题。导致波浪能利用技术多年来一直进展缓慢，没有取得关键性的突破，也导致国内不少人对波浪能利用产生悲观情绪。
长期以来，人们都知道波浪具有巨大的能量，但都普遍认为波浪能是最不稳定的能源，在应用中偏重于提高单次波浪的利用，从波浪能所固有的特点来看，这是十分不利的，我们正常所能应用的波浪能与暴风时所具有的波浪能往往相差几个数量级，为了提高利用单次波浪的功率，往往把单个装置做得很大，而一旦风暴来临，则往往超出其结构、材料的应力，造成装置的破坏，这些从英国制造的第一座（OSPREY），挪威的500 kW岸式波能装置(MOWC)，中国3 kW岸式振荡水柱波力电站的研建过程中可以得到验证。
实质上波浪能是一种随机产生的能源，虽然单个波浪的波高，波长，周期，位置都随时间而不同，但是一定水域内的波浪能量随时间的变化是缓慢的，通过提高波浪能采集的覆盖率和进行能量聚集，就可以得到强大稳定的能量输出。上述难题都以基本解决,相信不久人们就能用上这一清洁环保,无消耗无排放,环境友好的再生电力.

4. 波浪能发电的类型

波浪能发电方式数以千计，按能量中间转换环节主要分为机械式、气动式和液压式三大类。 通过某种泵液装置将波浪能转换为液体(油或海水)的压能或位能，再由油压马达或水轮机驱动发电机发电的方式。点头鸭液压式装置简图。波浪运动产生的流体动压力和静压力使靠近鸭嘴的浮动前体升沉并绕相对固定的回转轴往复旋转，驱动油压泵工作，将波浪能转换为油的压能，经油压系统输送，再驱动油压发电机组发电。点头鸭装置有较高的波浪能转换效率，但结构复杂，海上工作安全性差，未获实用。图6是收缩斜坡聚焦波道式装置简图。波浪进入宽度逐渐变窄、底部逐渐抬高的收缩波道后，波高增大，海水翻过导波壁进入海水库，波浪能转换为海水位能，然后用低水头水轮发电机组发电。聚焦波道装置已在挪威奥依加登岛250 kW波浪能发电站成功的应用。这种装置有海水库储能，可实现较稳定和便于调控的电能输出， 是迄今最成功的波浪能发电装置之一。但对地形条件依赖性强， 应用受到局限。

5. 波浪发电发电装置

波浪发电装置的类形目前研究开发相对成熟的有三种类型：振荡水拄型、机械型与水流型。

振荡水拄型波浪发电装置利用固定容积、与海水相通的容器，波浪促使水面位置变化，引起容器内空气容积变化，压缩空气驱动叶轮，进而带动发电装置发电。代表装置有中科院广州能源研究所建设的100KW波浪发电站（固定岸式）、日本海明发电船（浮式）与航标灯式波力装置。

机械型波浪发电装置通过波浪运动推动鸭体、筏体、浮子等活动部分，活动部分压缩中间介质（如油、水），通过中间介质推动转换发电装置，实现发电。这类装置具有利用波浪直接驱动发电的特点。

水流型波浪发电装置利用收缩水道引导波浪进入高位水库，形成水位差（水头），通过水头直接驱动水轮发电机组发电，实现波浪能转换为电能。

各类波浪发电装置各有其优缺点。共同的问题是波浪能转换为电能过程中涉及多个中间环节，导致效率较低，电力输出波动性大，这成为制约波浪发电大规模开发的主要原因之一。当前波浪能开发面临的挑战在于如何集中、经济、高效地吸收分散、低密度、不稳定的波浪能，转化为有用电能。同时，装置及其构筑物需具备抵抗灾害性海洋气候破坏的能力，确保安全运行。

波浪发电的原理主要是将波力转换为压缩空气来驱动空气透平发电机发电。当波浪上升时将空气室中的空气顶上去，被压空气穿过正压水阀室进入正压气缸并驱动发电机轴伸端上的空气透平使发电机发电，当波浪落下时，空气室内形成负压，使大气中的空气被吸入气缸并驱动发电机另一轴伸端上的空气透平使发电机发电，其旋转方向不变。