世界海洋波浪能发电技术的发展现状与前景

2011 年第1 期2011 N um ber 1

水电与新能源

H YDR OPOW ER AND N EW EN ERGY

总第93期

T otal N o. 93

文章编号: 1671 - 3354( 2011) 01 - 0067 - 03

世界海洋波浪能发电技术的发展现状与前景

肖惠民, 于波, 蔡维由

(武汉大学动力与机械学院, 湖北武汉430072; 水力机械过渡过程教育部重点实验室, 湖北武汉430072)

摘要:对海洋波浪能发电技术的基本原理和特点进行了综述和评价, 介绍了国内外波浪能发电技术的进展及主要发电装置, 并分析了波浪能研究与利用的发展方向。

关键词:波浪能; 波能转换; 发展现状; 前景

中图分类号: P743 文献标志码: A

The D eve lopm en t Status and P rospects of

O ceanW ave P ow er G enera tion T echnology in the W or ld

X IAO H u im in, YU Bo, CA IW e iyou

( S choo l of Pow e r andM echan ica l Eng ineer ing, W uhan U n iversity, W uhan 430072, Ch ina)

A bstrac t: T he deve lopm ent o f the ocean w ave pow er generat ion techno logy hom e and ab road, its basic princ iples

and charac ter istics are com prehensive ly d iscussed, the m ain g enerating dev ices are rev iew ed, and the trends and

pro spects o f w ave energy u tilizat ion are a lso descr ibed.

K ey w ord s: w av e energy; w av e energy conversion; deve lopm en t status; prospects

着世界经济的发展、人口的激增和社会的进步,

人类对能源的需求日益增长。而占地球表面积70% 的

1 波浪转换技术的进展

海洋, 集中了97% 的水量, 蕴藏着大量的能源, 包括波

浪能、潮汐能、海流能、温差能、盐差能等。其中, 波浪能由于开发过程中对环境影响小且以机械能形式存在,

是品位最高的海洋能。利用波浪能发电可为边远海岛

和海上设施等提供清洁能源, 还可利用波浪能提供的

动力进行海水淡化, 从深海提取低温海水进行空调制

波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为往复机械能, 然后再通过动力摄取系统转换成所需的动力或电能。

目前已经研究开发了多种波量能技术, 实现波浪能转换。根据国际上最新的分类方式, 波浪能技术分为振荡水柱技术、振荡浮子技术和越浪技术三种。

冷以及制氢等。 1. 1 振荡水柱式

随着相关技术的发展以及世界各国科技工作者的努力, 近年来, 海洋波浪能发电技术取得了长足的进步, 陆续有试验电站投入商业运行。可以预见, 不远的将来, 随着海洋波浪能发电技术日益成熟, 将会有越来越多的海洋波浪能发电系统接入电网运行。

本文对海洋波浪能发电系统的主要技术原理、特点和发展现状作了综述和评价, 最后分析了波浪能研究与利用的前景及发展方向。

振荡水柱技术是利用一个水下开口的气室吸收波

能的技术。波浪驱动气室内水柱往复运动, 再通过水柱驱动气室内的空气, 进而由空气驱动叶轮, 得到旋转机

械能, 或进一步驱动发电装置, 得到电能(见图1)。其

优点是转换装置不与海水接触, 可靠性较高; 工作于水面, 便于研究, 容易实施; 缺点是效率低。

目前已建成的振荡水柱装置有挪威的500 kW 岸

式装置、英国的500 kW 岸式装置L IM PET、澳大利亚

收稿日期: 2010 - 11 - 01

作者简介: 肖惠民, 男, 博士研究生, 从事水力机械内部流动数值模拟及稳定性研究、可再生能源发电技术研究。

水电 与 新能 源

图 1

振荡水柱式波能装置示意图

2011年第 1期

G enera to r)。优点是具有较好的输出稳定性、效率以及

可靠性; 缺点是尺寸巨大, 建造存在困难。

的 500 kW 离岸装置 U isce B ea tha(见图 2)

[ 1]

、中国的

100 kW 岸式装置、日本和中国的航标灯用 10 W 发电 装置等。其中日本和中国的航标灯用 10W 发电装置处

于商业运行阶段, 其余处于示范阶段。

图 2

澳大利亚 U isce B eatha 波能装置

振荡浮子式

1. 2 振荡浮子技术包括鸭式、筏式、浮子式、摆式、蛙式 等诸多技术。振荡浮子技术是利用波浪的运动推动装 置的活动部分

鸭体、筏体、浮子等产生往复运动,

驱动机械系统或油、水等中间介质的液压系统, 再推动 发电装置发电。

已研制成功的振荡 浮子装置包括英国的

图 3

英国海蛇 ( P elam is) 波能装 置

图 4 AW S 发电装置

Pe lam is( 见

图

[ 2]

、A rch im edes W ave

Sw in g( AW S) (见图 4) [ 3]

、美国的 P ow erBuoy(见图 5)

和中国的 50 kW 岸式振荡浮子波能电站、30 kW 沿岸 固定式摆式电站等。其中英国的 P elam is 装置效率较 低, 可靠性较高, 处于商业运行阶段; 其余装置效率较 高, 但可靠性较低, 尚处于示范阶段。 1. 3

越浪式

越浪技术是利用水道将波浪引入高位水库形成水 位差 (水头 ), 利用水头直接驱动水轮发电机组发电。 越浪式技术包括收缩波道技术 ( T apered C hanne l)、波 龙 ( W ave D ragon) 和 槽 式 技 术 ( Sea S lot - cone

图 5 Pow e rBuoy 装置