波浪能发电—会议论文(广东能源所)

载，提高了振荡浮子的效率。

与振荡水柱技术比，振荡浮子技术有下列优势：
在一级转换效率上，振荡浮子因不受潮位影响，略胜于与振荡水柱。

在二级转换上，液压柱塞泵将往复的机械能转换为液压能，而液压马达则将液压能转换成旋转机械能。

液压柱塞泵和液压马达效率都很高，而且不易损坏。

实海况运行结果表明，振荡浮子系统在小浪下总转换效率达到４０％，远高于振荡水柱系统；由于有蓄能稳压系统，振荡浮子系统输出的电能稳定，达到小型柴油发电机组的发电质量。

１．２．４．漂浮式鸭式装置
“十五”期间振荡浮子技术的最大技术进展，是解决了动力摄取问题，但振荡浮子系统本身是一个岸式装置，建造时需要根据地形决定建造方案，难度大，不利于推广。

“十一五”期间的发展思路是，利用“十五”发展的动力摄取技术，发展高效漂浮式波能技术，关键是提高一级转换效率。

一般来说，离岸装置的一级转换效率不会比岸式装置高。

原因在于，岸式装置的背后是陆地，波浪在进入装置后，波浪能被装置所截止，所有能量或者被波能装置俘获，或者反射回大海：而离岸装置的背后仍然是海，波浪可以通过透射、辐射和绕射传递到装置背后的海里，故一级转换效率比岸式装置低。

在现有所有离岸式波能技术中，有两种技术具有较高的一级转换效率：一种是点吸收式技术，一种是鸭式技术。

点吸收式技术利用控制运动，产生相互抵消的波。

例如照片８所示的阿基米德波浪摆，沉放在海底，当波浪从其顶上越过，其上部圆筒受波浪压力作用，向下运动，产生的辐射波与越过其顶的波浪反相位，相互抵消，减小进入其背后的波浪，以提高一级转换效率。

图１的鸭式装置利用自身的几何形状避免了波浪能向后辐射，降低了兴波阻力来提高一级转换效率。

实际上，上述阿基米德波浪摆和鸭式装置还不是漂浮式装置，而是离岸固定式装置。

与离岸固定式装置比，漂浮式装置的效率更低，原因在于，漂浮式装置受波浪作用后的运动比离岸固定式装置更大，使波浪更容易进入装置背后的海里。

但漂浮式波能装置在投放时更加容易，除了考虑水深之外，不必考虑水下地形对安装带柬的影响，更容易批量制造、批量投放，形成大规模的波能发电场，更能代表今后的发展方向。

因此，选择高效漂浮式波能装置作为我国波浪能“十一五”的主攻方向，具有先进性。

１．３１３．发电成本
由于我国海洋的波能密度比国外小得多，因此，波浪发电的成本较高，约３元／ｋＷｈ。

“十一五＂之后，随着漂浮式波能装置的投放，波浪发电的成本可能有所下降。

国外目前波浪能发电成本约合人民币ｌ元／ｋＷｈ。

随着技术的成熟，可能会降到０．４元／ｋＷｈ。

１．３．４．单机装机容量
国外的波况较好，着眼于大规模并网发电，发展大装机容量装置，以降低发电成本。

我国着眼于发展用户所需的波能装置，因此，在单机装机容量上，我国目前最大的是１００ｋＷ（汕尾岸式振荡水柱波力电站），国外的是７５０ｋＷ（英国Ｐｅｌａｍｉｓ漂浮式波力电站）。

１．４。

波浪能技术发展趋势
（１）由岸式到漂浮式。

岸式波能装置是波浪能利用技术发展的重要的过渡阶段，对波能技术的发展起了重要的作用。

经过十多年的研究，近期研制的波能装置绝大多数是漂浮式的。

（２）由小型到大型。

２０００年前大部分波能装置为百ｋＷ级的，２０００年后，波能丰富地区的装置发展到兆瓦级。

（３）由单一技术到多种技术。

２０００年前大部分装置为振荡水柱式的，２０００年之后发展了收缩波道、振荡浮子、筏式等装置。

（４）由单一模式到多种模式。

２０００年前大部分研究集中于并网发电，２０００年后出现了脱网独立发电以及非电供能模式。

２．我国海洋波浪能开发利用的技术条件
２．１．波浪能开发利用的技术要求
从能量来看，波浪能最好的区域是处于西风带（纬度３０～６０度）大洋东岸如英国、葡萄牙、西班牙、法国、美国西海岸、智利、澳大利亚、新西兰等国的海域，长年的西ＩｘＬ造成的扑岸浪可达到４０～１００ｋｗ／ｍ的年均能流密度。

我国处于太平洋西岸，即便有位于西风带的海域，也因风程太短，无法获得大浪。

我国的波浪能多来自于季风。

秋冬春三季，受冷空气影响，东北季风流行，我国的东
海、南海波浪能较丰富；而渤海、黄海因背风或风程太短，波浪能较弱。

夏季的西南季风远较秋冬春季的东北季风弱，虽然台风可以造成大浪，但属于不可利用的波浪，故我国东海、南海在夏季波浪能密度明显下降；而渤海和黄海因台风通常无法抵达，在夏季受台风外围影响的时候，反而有较好的波浪。

从年均能流密度来看，我国的东海、南海约为３巧ｋｗ／ｍ，黄海、渤海约为２－３ｋＷ／ｍ。

根据上述分析可知：
（１）尽管与欧洲、美洲（西海岸）、大洋洲的波浪能丰富的地区比，我国海域波浪能能流密度较小。

只有发展小波下转换效率高的技术，波浪能技术才有发展前景。

（２）我国的东、南海域属于台风高发区，每年平均有５彳个台风进入我国东南海域。

因此，需要充分发展抗台风的技术，波浪能技术才能有发展前景。

从目前发展的技术来看，漂浮式鸭式、振荡浮子式和摆式具有较高的效率，其中漂浮式鸭式具有可下潜避浪的能力，具有抗台风的条件。

２．２．我国波浪能适合开发沿岸及海域
从目前的技术水平来看，我国的东海、南海、渤海海峡属于波浪能适合开发沿岸及海域。

当效率提高、成本下降后，黄海、北部湾也可以成为波浪能适合开发沿岸及海域。

３．我国海洋波浪能研究与开发建议
我国目前面临着能源短缺和环境污染双重压力。

波浪能属于取之不尽、用之不竭的清洁能源。

波浪能的大规模利用，可以缓解我国常规能源紧缺、降低温室气体排放。

随着陆地资源的短缺，海洋资源开发成为经济的热点。

在海洋开发过程中，波浪能是包括常规能源在内的所有能源中最廉价的能源。

波浪能还是海洋能种中分布最广泛的能源。

发展波浪能，可以促进海洋丌发。

尽管我国的波浪能密度远小于欧洲等波浪能丰富地区，但与其它可再生能源比，波浪能仍属于能流密度较大的可再生能源，达到２－５ｋＷ／ｍ。

由于具有能流密度高的特点，波浪能在技术上容易实现小型化，有助于海洋开发和海防建设。

由于国防和海洋丌发的需要，海上（包括海面、水下及海岛）存在着许多设施，
如各种监测仪器，水下采矿系统，水下机器人，海上军事设施，海上平台等。

这些设施工作需要电力，目前靠蓄电池或柴油发电供电。

海上设施的供电难度极大，成本极高。

解决海上设施供电问题意义巨大。

研制特殊的波浪能装置，利用海上设施周围的海洋能为海上设施供电，远比通过蓄电池供电廉价且具有更高的保障度，是解决这个问题的最好办法。

我国淡水资源严重缺乏，随着人口的增长，缺水现象更加严重。

波浪能作为密度高的机械能，容易成为海水淡化的理想能源。

世界进入人口快速增长阶段，土地资源缺乏。

波浪能技术的发展有利于海洋经济发展，可以为人类移居海洋打下基础。

由上述分析可知：
（１）在波浪能丰富的地区，应开展波浪能大规模利用。

这需要解决并网问题。

作为第一步，首先应该提高波浪能装置输出的稳定性。

（２）波浪能研究要注意海洋开发、海防建设、人类移居海洋的需求，发展相应的专用设备。

（３）应开展波浪能直接驱动的海水淡化装置。

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我国海洋波浪能技术发展建议
作者：游亚戈， 吴必军， 盛松伟， 冯波， 张亚群， 王坤林
作者单位：中国科学院广州能源研究所 广州市天河区五山能源路2号，510640本文链接：/Conference_7301086.aspx。