波浪能发电技术应用研究现状及发展方向

收稿日期：2020-08-19
作者简介：周宇涵（2000—），男，上海电力大学新能源科学与工程专业本科在读。

DOI:10.16525/ki.14-1362/n.2020.11.46
总第197期2020年第11期Total of197 No.11，2020
应用推广
现代工业经济和信息化
Modern Industrial Economy and Informationization
波浪能发电技术应用研究现状及发展方向
周宇涵
（上海电力大学，上海200000）
摘要：阐述常见的几种波浪能发电装置及其原理，分析目前利用波浪能发电的装置存在的问题，提出相关技术问题的解决方法，对波浪能的未来发展方向进行了展望。

关键词：波浪能发电技术；应用研究现状；发展方向
中图分类号：P743.2；TM6文献标识码：A文章编号：2095-0748（2020）11-0105-02 1波浪能使用
现状
当今时代人们对能源的需求量巨大，新能源开
发越来越受到人们的关注，人类正努力开发更多新
能源技术提高现有技术的效率，以达到既环保又能
充分满足能源需求的目的。

其中，海洋中可利用的能
源也是渐渐兴起的主力军。

海洋中的波浪能因为能
量蕴藏量大、分布广、波浪传输过程中能量损失较小
等优点，被认为是一种高质量的海洋资源，同时其能
量转化装置也较为简单[1]。

地球70%的表面积被海
洋覆盖，据有关数据表明，在太平洋、大西洋东岸中
纬度30°～40°区域，波浪能可达30～70kW/m，
某些地方更高达100kW/m，可开发利用能源的总量
足够多。

世界上很多国家都在研究波浪能技术，并获
得了一定成果。

最早利用机械获取波浪能的装置是
法国人吉拉德在1799年发明的。

几十年来，英国、美
国、日本、丹麦的波浪能发电技术较为领先，我国从
20世纪70年代开始逐渐研究波浪能技术，航标灯
波浪能发电装置投入批量生产[2]。

现代利用波浪能发电的装置主要有振荡式、摇
摆式、筏式、鸭式等，在波浪的作用下，带动装置内的
齿轮、轴、铰链、活塞作往复运动，转化为装置内的机
械能，进而转化为电能。

我国2020年有一项有关波
浪能发电装置的重大成果：2020年6月30日，我国
首台500kW鹰式波浪能发电装置“舟山号”正式交
付中国科学院广州能源研究所。

这是国内目前装机
容量最大的波浪能发电装置，因其接收波浪上下浮
动的部分如同鹰嘴一般，故而得名。

通过波浪浮动带
动“鹰嘴”上下开合使液压缸储存液压能，再通过转
换装置转变为电能[3]。

该装置采用半潜式平台设计，
可实现自主运行，转换效率较高，并且实现碳的零排
放，无需燃料，利用海洋发电的同时节能环保。

2目前波浪能发电装置使用中存在的技术问题
虽然波浪能发电技术在国际范围内已经比较成
熟，装置的种类较多、性能良好，但是在生活、工业生产
中却没有普及开，说明波浪能仍有部分问题有待解决。

海洋气候变化多端，十分不稳定，巨浪、台风可
能会使波浪能发电装置倾倒或者沉入海平面以下对
装置造成损害，轻型材料制作的装置承受不了太大
的海洋气候影响进一步导致该装置分布的地理位置
受限，只能生产并使用在离岸较近的海域进行发电
作业，无法在可利用的任何海域使用。

且海水具有腐
蚀性，装置长时间漂浮在海面上会使其表面材质磨
损，装置内部部件也会受到损耗，严重影响装置的寿
命，提高了经济成本。

因此，波浪能发电装置的材料
稳定可靠性成为当下急需解决的难题之
一。

未来波浪能发电逐渐会被广泛地应用，但随之
而来的便是装置数量过多，大面积占据海水表面，一
定程度上会影响海上船只的正常航行运作，给别的
领域也带来不必要的经济影响[4]。

海洋是一个较大
的生态系统，也是许多动植物、微生物的栖息地，过
多的发电装置停留在海面上长期作业，势必会对海
洋生物造成一定影响，轻则影响生态环境，重则影响
物种多样性。

人类不会拿海洋生态作牺牲来发电供
自己所需。

只有发电装置与生态合理协调才能使人
类在最大化自身利益的同时来守护海洋生态环境。

成本高是当前没有广泛应用波浪能发电装置的
最大、最重要的问题。

据有关分析表明，当前阶段波
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浪能发电成本比传统热发电成本高出10倍左右，且
发电装置若想要长时间、多方面供应电力，装置体型
会十分庞大，挪移调用、拼装、维修等方面都需要大
量的成本来支撑。

降低装置成本还有很长的路要走，
真正解决了成本问题，就能向装置实用化迈进一大
步，使波浪能发电成为主流。

3改进对策
根据以上所提出的问题，以下一一对应解决的
措施来完善波浪能发电技术。

发电装置材料密度过小、材质较轻容易被海洋
恶劣气候所影响，引发装置损坏。

发电装置主要以波
浪能为动力来源，大多在海面上进行发电作业，材料
过重则装置不能平稳地漂浮在海面上，可能自身重
力会大于海水浮力，导致装置下沉，无法达成目的。

所以，装置选材尤为重要，必须把握好装置的密度及
各部件最佳的材料保证其不会被海水轻易腐蚀，还
需考虑重量问题，使装置不随风、波浪大幅摆荡，稳
定地浮在海面上[5]。

或者增加可控固定装置，将发电
装置固定在海平面上，海水涨落时，通过调控固定装
置来升高或降低发电装置，使发电装置在海面任何
情况下都能接收动力来源稳定工
作。

发电装置的排布位置也需要被重视，首先是尽
可能多将装置排布在人类海上活动区域附近，一方
面是方便人们检查、维修、定期清理装置周围的杂物
（海洋垃圾、藻类等），不必每次查看装置时都需从起
始处坐船到达；其次是可以在一定范围内设置隔离
带，防止海洋生物误入装置周围，装置就不会轻易受
到海洋生物的干扰和攻击，可以长时间地正常运行，
且基本不会影响到海洋生物生存的自然规律，即使
装置出现漏电、零部件掉落或其他较严重的问题，也
几乎不会对其他生物造成影响。

波浪能转化为电能的过程较长、步骤较多，波浪
能先转化为装置内的机械能，再由发电机将机械能
转化为电能，部分电能还需再转化为化学能储存在
蓄电池中。

整个转化过程有3～4个步骤，每个步骤
都会损失部分能量，整个过程中装置内能量损失较
大，且波浪的频率会随着时间和引力等因素改变，所
以，保证电能可以稳定地传输给外部用电器并使用
也是一大难题。

效率低意味着成本高，无论是时间成
本还是经济成本都会随着发电效率的改变而改变。

提升效率、保持稳定不是短期的难题，而是一直会伴
随着发电装置的问题。

提高了发电效率，就降低了部
分发电成本，波浪能就会融入更多的领域，直到融入
家庭，为人类提供日常的生活用电。

4结语
随着波浪能发电技术的逐渐进步，各种类型的
波浪能装置会被大量生产利用。

国内的部分波浪能
发电技术位于世界前列，但创新能力较为薄弱，有影
响力的专利较少，因此，要重视创新能力，在本质上
改变发电装置的不足，提高发电效率，这样才能在波
浪能发电产业上有立足之地。

波浪能与太阳能、风能
等其他新能源相比，远远没有普及，与传统热发电化
石能源相比，成本过高，暂时不能取代传统能源利
用。

地球上的一次能源是有限的，取用之后无法再
生，能源将来会枯竭，且传统能源对环境污染过于严
重，极大影响着人类的生存环境，长期依赖开采一次
能源是不可取的。

人类未来会对资源的需求越来越
大，最终各种新能源、可再生能源会逐步取代传统能
源。

波浪能原料成本低、可靠性高，且取之不尽、用之
不竭，必将成为重要能源被人们广泛应用。

参考文献
[1]姚琦，王世明，胡海鹏.波浪能发电装置的发展与展望[J].海洋
开发与管理2016（1）：86-92.
[2]刘延俊，贾瑞，张健.波浪能发电技术的研究现状与发展前景
[J].海洋技术学报2016，35（5）：100-104.
[3]林丽珊.波浪能发电技术专利发展与专利布局研究[J].科技创
新发展战略研究2019，3（3）：56-64.
[4]张亚群，盛松伟，游亚戈，等.波浪能发电技术应用发展现状及
方向[J].新能源进展，2019，7（4）：374-378.
[5]曹志伟.一种综合利用海洋能的无人平台初步设计分析[D].镇
江：江苏科技大学，2019.
（编辑：王红霖）Application Research Status and Development Direction of Wave
Energy Power Generation Technology
Zhou Yuhan
(Shanghai Electric Power University,Shanghai200000)
Abstract:In this paper,several common wave energy power generation devices and their principles are described,the
existing problems of current devices that uses wave energy to generate electricity are analyzed,the solutions of relevant
technical problems are proposed,and the future development direction of wave energy is prospected.
Key words:wave energy power generation technology;application research status;development direction 106
··。