英国波浪能研究新进展

爱丁堡大学 University of Edinburgh
设备: Salter‘s Duck 波浪鸭 1983 年爱丁堡大学 Stephen Salter 教授在英 国波浪能研究计划资助 下开发出Salter’s Duck。
水槽实验表明，对于周
期在6秒左右的波浪，设 计合适的波浪鸭可以吸 收其入射波幅的80%以 上。
4.振荡水柱式装置 Oscillating water column
振荡水柱式原理主要是将波力 转换为压缩空气来驱动发电机 发电。 在波浪力的作用下，气室下部 的水柱在气室内作强迫振动， 压缩气室的空气往复通过喷嘴， 将波能转换成空气的压能和动 能。在喷嘴安装一个空气涡轮 机,并将转轴与发电机相连，则 可利用压缩气流驱动涡轮旋转 并带动发电机发电。
2.Attenuator 衰减器
衰减器是一个浮动的设
备，运行方向平行波浪 方向。通过摆动臂获取 能量。
海蛇海浪电力公司 Pelamis Wave Power
设备：Pelamis 海蛇式 原理：Pelamis系统是由多 个互相铰接的缸体组成的 一种半浸没式活节结构。 由波浪激发的这些铰接装 置的运动受到液压缸活塞 的阻碍,而液压缸活塞通过 平滑蓄能器将高压油泵至 液压发动机。液压发动机 驱动发电机发电。 装置长度约为130米，直 径达3.5米。
英国波浪能分布表
作为拥有丰富波能资源的海岛国家，英国对开发波能 的研究十分重视，在二十世纪八十年代初就已成为世 界波能研究中心
1854－1973年的119年间，英国登记了波能发明专利340项。
1990年和1994年分别在苏格兰伊斯莱岛和奥斯普雷建成了
75kW和2万千瓦振荡水柱式和固定式岸基波力电站。 1995 年，英国Wavegen公司在苏格兰附近海域建造起2000 千瓦容量的“鱼鹰”号海浪发电装置。但是还没等到正式发 电，就被强风暴所摧毁。恶劣的气候和强大的风暴等自然 因素还推迟了欧盟的海浪发电站建造计划 2000年11月，在苏格兰西海岸的艾斯雷岛海岸上， Wavegen 公司建造的500 千瓦的“帽贝（LIMPET）”海浪发 电机开始向电网供电，这是当时世界上最成功的海浪发电 装置，直到今天它仍然在正常工作。
1.点吸收波浪能
点吸收器是一个浮动 结构，可以吸收水面 各个方向的运动。通 过浮体相对定子的运 动吸收的波浪能通过 岸上的机械或液压装 置转换，来驱动电机 发电。
海洋水电系统有限公司 Ocean Hydropower Systems Ltd
设备：OHS Wave Energy Array 原理： 点吸收的浮标系统产生加压海 水通过海底管道传达到陆上发 电。该阵列位于近海水深20米 100米。 浮标浮在海面，当波浪超过3m 是会被淹没，其设计可以免受 风暴的破坏，无论在什么样的 天气条件下都不会被破坏。
讲述人:XXX XX年XX月XX日
一.英国波浪能利用概况
英国全国的波浪能储备每年可产生69TWh
的能量，最大可转化成27GW的电能功率.
英国苏格兰西北部的平均海浪能高达
48kW/m.
至2035年，英国的海洋能源经济产值将达到
61亿英镑，创造近2万个工作岗位
英国波浪能资源分布
波浪能资源主要来自苏格兰地区，此外，英格兰西南 部以及威尔士的波浪能资源也比较多.
近岸波能公司 Offshore Wave Energy Ltd (OWEL)
设备：OWEL WEC (Wave Energy Converter) 原理：该设备在连续布设的波浪槽中捕获并压缩空气。压缩 空气积蓄在一个储气罐中,用于驱动一台涡轮机。这些设 备设计得很坚固,安装在浮动平台上,平台用锚链系泊在波 浪很大的近岸海域。
原理
鸭子的“胸脯”对着海浪传播的方向，随着海浪的波动，
像不倒翁一样不停地摆动。 摇摆机构带动内部的凸轮/铰链机构，改变工作液体的压 力，从而带动工作泵，推动发电机发电。
3.振荡波涌转换器 Oscillating Wave Surge Converter
振荡波涌转换器提取 波浪汹涌,水粒子的 运动。摆臂安装在旋 转接头上，随着波浪 的运动北角的奥克尼群岛，建立了
全球首座海浪发电试验场，作为欧洲海洋能源中心探 索近海能量最大的公共实验场。 2004年，漂浮式波能发电装置“海蛇（Pelamis）”开始 在奥克尼进行商用发电试验。 红色的"海蛇"Pelamis总长150米，由4 节直径为4.63 米 的圆柱形不锈钢红色浮筒铰接而成，具有当时全球漂 浮式海浪发电系统的最高效率，可将迎面入射波能的 40%转换为电能。 2007年，葡萄牙政府以每根约30 万人民币的价格，向 英国海洋能源公司购买了30 台以上的"海蛇"，建成了 世界首座商用海浪能发电厂。
备每兆瓦时的电能产能可获得5张可再生能 源义务许可证（ROC）。 • ROC许可证制度是2002年由英国政府在颁布 的《可再生能源义务令》中首次提出的一种 用以激励可再生能源进入电力市场的制度， 通过根据不同类型许可证设计的各种补贴方 式促进可再生能源发电产业的发展。
2.启动MEAD计划
2012年，英国能源和环境变化部（DECC）从其低 碳创新基金中拨出2000万英镑资金启动了专门用 于波浪和潮汐能项目的海洋能系列示范计划（简 称MEAD计划）。
海洋电力技术公司 Ocean Power Technologies
设备：Power Buoy 发电浮标 原理： 海浪的上升和下降导致浮标上 下自由移动。机械运动推动发电 机发电。波浪能发的电是通过水 下电缆传送至岸上。 2008年，OPT公司成功地在新 泽西州安装了Power Buoy系统的 深海锚定系统，完成了系统的拖 曳和停泊。这种Power Buoy系统 停留在水下1000米。
蓝宝石能源公司 Aquamarine Power
设备：牡蛎 Oyster 800
原理
转能机在不断被海浪冲击的过程，将会连动一个活塞系统， 造成高压的海流，在经由管线将高压海水往岸边送，最终 用来推动岸边的水力发电机，并转换成电能。 由于发电机是在岸上，也方便维修人员 24 小时监测、操 作；峰值的电能输出，将可达到 300-600kw，因该系统 （牡蛎）的规模配置大小、所在地点而异。
3.电力的补偿和稳定问题。
随着海面潮汐涨、落和昼夜及季节风力而变化的问 题。随波浪情况的不同，有可能造成间断性和尖峰 性的发电。
4.泥沙淤积等环境问题。
只有通过海洋工程学，很好地研究当地沉沙的运动 规律，搞清水中沉沙的含量、来源、运动方向、颗 粒大小和组成、沉降的速度等实际特性后，才能据 以研究波能电站对当地环境中泥沙淤积的实际影响。
2.海工结构物的防腐蚀和防海洋生物附着问题。
波能电站的海工结构物长期浸泡在海水中。海水和近海 盐雾对海工结构物中金属结构物部分的腐蚀是相当严重 的，甚至连钢筋混凝土中的钢筋也会被海水腐蚀，最终 导致结构物的损坏。 海洋生物的附着会使结构物通流部分阻塞、转动部分失 灵，难以发挥效用，严重时甚至会导致完全报废。
Pelamis通常经营2-10km远离岸边,发电750千瓦,与电
力足以供应500户家庭 世界上第一个商业海浪发电厂——“海蛇”位于葡萄牙 北部海岸，2008年投入运转 。 英国海蛇Pelamis装置：主要吸收波浪的水平能量。目 前其实验装置容量达750kW。葡萄牙启用的海蛇发电 站容量达2.25MW。
该计划旨在通过鼓励此领域领先企业从单个设备 测试转向成套项目的试验，从而促进波浪和潮汐 能第一批商业化前示范成套装备的形成和营运。
3.设立可再生能源商业化基金
2012年，苏格兰政府拨出1800万英镑用于组建海洋 可再生能源商业化基金，以促进海洋能的商业化 发展。
2013年5月，苏格兰政府正计划将该基金的一部分 用于支持“波浪能首期成套支持项目”（Wave First Array Support Program）。该项目旨在支持 波浪能技术的发展，以期使其能够在2016-2018年 间实现示范性产业化。
船舶电力系统 Marine Power Systems
设备：WaveSub WaveSub可生产低成本电能 其优点是： 可调节深度的运作——WaveSub可自动调节深度，潜 入风暴底下，具有极高的生存能力。 可潜水的系统——WaveSub的主要反应部件在水面漂 浮设置状态下是一个稳定的交通和维护驳船。 低制造成本——WaveSub制造便宜，体积小，外观简 单。
英国500千瓦的“帽贝”海浪发电机已经向电网供 电。
Source: Fujita Research
三.波浪能利用发展趋势
1.避免海浪对机械装置造成的毁灭性破坏。
只有发电装置能够不被风暴的摧毁，能在飓风带来的各 种灾难性风浪条件中活下来，才有可能在真正的海浪环 境下保证一至两年持续而稳定的供电，达到商业推广的 前提。
二.英国最新国家战略与政策
英国政府对于波浪能和潮汐能的发展采取了 多项重要举措： 1.承诺对波浪能和潮汐能发电发放ROC许可证 2.启动MEAD计划 3.设立可再生能源商业化基金 4.向市场开放海床等土地租用
1.承诺对波浪能和潮汐能发电发 放ROC许可证
• 2011年10月，政府承诺波浪和潮汐能安装设
4.向市场开放海床等土地租用
为了促进波浪和潮汐能产业发展，英国皇
家资产组织已将33块场地租借给相关项目。
2012年，其正在进行一项对于Rathlin岛和北
爱尔兰的托尔海角（Torr Head）地区进行 租赁的招标工作。该项目具有发电功率规模 达到200MW的潜能。
二.英国波浪能研究方向
英国波浪能利用装置的研究发展主要集中在 3个方向： 1. 点吸收波浪能（ Point absorber ） 2. 衰减器（ Attenuator ） 3. 振荡波涌转换器（ Oscillating Wave Surge Converter ） 4. 振荡水柱式装置（Oscillating water column）