浅谈海浪发电技术

浅谈海浪发电技术

摘要；海浪发电指的是依靠海洋波浪来发动电力资源，而海洋波浪潜藏着巨大能量，并且是源源不断的可用自然清洁能源。文章通过介绍海浪发电装置的设施构造、用途功能、国内外对比现状，还有未来发展前景，具体的分析了海浪能发电的理论研究和具体实践的发展方向，得出了海浪发电技术对未来国内外经济发展具有深远的影响的理论。

标签：能源；方向；海浪

海浪是海水的波动现象。由于近岸海域海底具有坡度和复杂的地貌，深海涌浪传来后，被分解为水平和上下两种海水运动。每个海浪的波峰形成向岸运动的水流，波谷则形成后退的水流，当相邻前进和后退海浪相遇时，就“合成”为夸张的一道道从不重复的“海波”，其大小、长短和位置都从不重复，所以其实我们常说的“无风起浪”和“无风三尺浪”的說法没有错，事实海上有风没风都会出现波浪。

当海面上刮风产生了海浪的时候，水能就以海浪产生的动能的形式来表现出来，曾经有人对世界上各大海洋大约海浪高度为1米，周期1秒的海浪进行估计，计算发现，全球海浪能功率大约为700亿千瓦，有25亿千瓦可以被开发利用，与潮汐能相似。海浪中有如此多的丰富的能量，如果将海浪中的这些动能变成了人类使用的电能，把这些曾经危害人类的“大风大浪”转化成为人类服务的能量，海浪发电是继风力及太阳能发电后，成为致力于开发利用可再生能源的主要渠道之一。海浪发电装置可充分利用海岸线和充足阳光的优势，开发可再生能源，海浪发电不同于风力发电，虽然都是可再生自然清洁能源，但是两者的发电量却存在极大不同。首先，两者位置都是固定的，虽然风力和海浪时大时小，但总体来说，还是风力较弱些，而海浪则可以说是无时无刻的。虽然说海浪也是依靠风力大小而引起波动的，但是同样能量下，海浪发电的功率则会大些。能量密度高加上有浪时间长，算下来全年的发电量是很客观的。而海浪能，其实就是利用海浪巨大的冲击力冲击特定装置，使装置运行把这股冲击力转化成电能，供人类家庭用电或者工业生产，极大的节约能源，同时有效地保护自然环境，海浪具有面积广、冲击力大、能量转换形式清晰等一系列优点。虽然一些深海的海洋能量是难以利用的，但在靠近海岸线的地方的波浪能可以作为有效的资源。一些情况比较好的沿海地区的波浪能资源储蓄量大概也有2TW，保守估计，世界上能够被开发利用的波浪能能够达到2.5TW。在碧波万顷的海洋里，海浪巨大的冲击力有着无限的开发潜力！

针对海浪发电系统所要实现的功能，我们已经确定了两种有效的方案，圆杆运动方案和球壳运动方案。这两种方案的传动都是机械类传动，两者的方案后期都大致一样，都是当能量达到一定程度以后，可以将能量汇总到几个相同的功能载体，这样可以有效地实现能量的汇流转动。

先说圆杆运动方案，首先在浅海中构架起一个连架台，圆杆是其内部的重要

组成部分，杆内施加磁场，当海浪打在浮子上，圆杆上下移动切割磁场内的磁感线，将其中切割磁感线所产生的电流转化成电能，由于浮子的频率与海浪相差无几，产生共振现象其震动幅度也会相应地增大。

球壳运动是通过使球壳在海浪中来回运动，进行发电的装置，由于球壳内有其他重物使重物的速度与球壳本身速度不一致，这样可以使重物发生摆动，通过增速装置，超越离合器将重物的摆动转化为单一方向转动，然后传递给发电机发电，由于摆动时转矩比较大，如图所示，使其通过海浪里进行分流发电，因为装置存在于球壳内部，从而不用担心发电装置是否会生锈。对外界破坏具有较强的抵抗力，如果遇到一些自然灾害，可以通过向水舱内注水使球壳下沉到水面以下，避免球壳受损害，从而实现有效持续发电供给。

转换装置根据振荡水柱停泊的方式分成固定式和漂浮式。固定式又分为近岸式和离岸式两种，装置建造在岸边的称为近岸式，建造在海里的称为离岸式。振荡水柱式波能转换装置主要包括前港、气室、风道及涡轮机。在入射波浪的作用下，气室内的水柱受力发生振荡，使水柱上方的空气往复地推动风道，从而使涡轮机产生机械能量进行发电。该装置的特点是依靠波浪的共振作用来加强水柱的动荡，气室内的水柱被波浪推动从而做上下往复运动，且拥有特定的频率。当入射波浪的频率与水柱的固有频率相同或者接近时，将会产生共振作用，使气室内水柱的振幅加大。有报道指出，当水柱在共振状态的情况下，水柱波浪与入射波浪一起相互作用，让入射波浪的波浪高度有所增加，但振荡体背部的波浪高度却有所减小，从而可以增加波能转换装置的效率。

将海浪转化成供人们使用的能量，源源不断地供人类使用，是人们多年来梦寐以求的梦想。1964年，世界上研制了第一个海浪发电装置，虽然电量只有60瓦，但是成为了整个人类世界新能源开发的里程碑。此后，芬兰、加拿大、丹麦和美国等一些国家也开始从事研究海浪发电，并取得了丰硕的成果，我国在这方面虽然起步比较晚，发展还是挺快的，微型波力发电技术已经相对来说比较成熟，发电装置处于商品化，小型岸式的波力发电技术也可以同发达国家相提并论了。种种海浪发电历程从长远角度来看，海浪发电才刚刚起步，拥有着巨大的发展潜力，虽然在某一些方面还有很多不足，但其发展前景还是非常乐观的。

但是在目前，国内外海浪发电的研究成果几千项，但发电成本依然很高，距离商业市场还很远！海浪发电似乎进入一个止步不前的困境，这就引入了我们的深深的思考！由于波能并不是十分稳定，想要它成为直接为人类所用的能源还要相当一段时间。目前，据估算，全球通过用海浪发电量仅有0.4万千瓦，而通过风能进行发电的电量有2千亿千瓦，从而可以看出其相差还是很大的。所以，海浪发电的发展道路还是很长的。到目前为止，全世界范围内还没有可商品化发电的方案诞生出来，但是分散利用海浪动能的方向还是有的，海洋这么大，所以充分利用海浪动能的机会还是有的，相信在不久的将来把离散的动能聚拢起来还是可以做到的。

海浪发电装置目前的研究方向主要针对海事领域，针对海事系统的船舶、无人雷达、海上通讯基站等设施供电。不过，随着该项目的优化研究，波能发电可

投入更广泛的领域。由于波浪能属于取之不尽的海洋能源，而且大连具备良好的波浪能利用环境，该项目一旦投入量产，还可用于民用供电，届时将有效缓解目前全球面临的能源危机。这一装置能有效收集波浪能并转化为电能输出，可缓解全球范围内的能源短缺和环境污染问题。

这一装置能有效收集波浪能并转化为电能输出，且具备低成本、无污染、节约能源的特点，可缓解全球范围内的能源短缺和环境污染问题。据了解，多节漂浮式波能发电装置目前的研究方向主要针对海事领域，针对海事系统的船舶、无人雷达、海上通讯基站等设施供电。不过，随着该项目的优化研究，波能发电可投入更广泛的领域。由于波浪能属于取之不尽的海洋能源，而且大连具备良好的波浪能利用环境，该项目一旦投入量产，还可用于民用供电，届时将有效缓解目前全球面临的能源危机。

汹涌澎湃的海浪正给人类送来源源不断的电能。我们合理有效地利用自然资源，对于更进一步解决世界面临的资源短缺，能源不足，环境污染等一系列问题都有重要的社会发展意义。随着海浪发电技术等日益成熟，海浪发电将会在更多领域发挥作用。相信在不久的将来，我们可以用科技力量创造出更好的世界！

参考文献：

[1]焦永芳，刘寅丽.海浪发电的现状及前景[J].中国高新技术企业，2010（12）：46-47.

[2]杨家武，辛玉超，杨帆.海浪发电的典型装置和发展趋势[J].科技创新导报，2015（9）：73-74.

[3]张莹.海浪发电用永磁直线同步电机的设计与研究[D].东南大学，2008：4-5.