20kw海洋三浮筒波浪能發電裝置結構設計及性能優化

① 波浪能發電裝置會不會受海況與氣候的影響

潮汐能的主要利用方式是潮汐發電。潮汐發電與普通水利發電原理類似，通過出水庫，在漲潮時將海水儲存在水庫內，以勢能的形式保存，然後，在落潮時放出海水，利用高、低潮位之間的落差，推動水輪機旋轉，帶動發電機發電。差別在於海水與河水不同，蓄積的海水落差不大，但流量較大，並且呈間歇性，從而潮汐發電的水輪機結構要適合低水頭、大流量的特點。


潮汐發電原理圖
潮汐發電是水力發電的一種。在有條件的海灣或感潮口建築堤壩、閘門和廠房，圍成水庫，水庫水位與外海潮位之間形成一定的潮差(即工作水頭)，從而可驅動水輪發電機組發電。

與潮汐發電相關的技術進步極為迅速，已開發出多種將潮汐能轉變為機械能的機械設備，如螺旋漿式水輪機、軸流式水輪機、開敞環流式水輪機等，日本甚至開始利用人造衛星提供潮流信息資料。利用潮汐發電日趨成熟，已進入實用階段。

② 海浪是否可以用來發電

奧克尼海浪發電試驗場是世界上第一個專門為海浪發電研究和測試而建立的基地。在那兒，技術人員可以對各種海浪發電機進行測試，並可將海浪發電機產生的電能通過電纜輸到岸上，並入電網，最終出售給消費者。
中文名海浪發電外文名Wave power generation特 點效率高起 始1910年缺 點成本高
目錄
1 背景
2 面臨問題
3 國外研究
4 國內進展
5 測試
海洋發電技術
海浪發電機
背景編輯
傳統能源日趨枯竭、環境污染問題惡化,新能源開發迫在眉睫。隨著低功耗無線感測器的發展,利用環境清潔可再生能源如太陽能、風能以及波浪能發電製作成微電源為感測器節點提供電能,日益受到各界廣泛關注。相比風能與太陽能技術,波浪能發電技術要落後十幾年。但是波浪能具有其獨特的優勢,波能能量密度高,是風能的4~30倍;相比太陽能,波浪能不受天氣影響。波浪能發電電源是利用波浪發電製作成的電源,為海洋感測節點供電具有諸多優點：
一、波浪能分布廣泛且儲量巨大,可就地取能;
二、波浪發電裝置受海況與氣候影響較低。研究利用波浪能發電,為海洋無線感測器節點提供長期的能量供給,具有十分重要的意義。
風與海面作用產生海浪，海浪能是以動能形式表現的水能資源之一。1977年，有人對世界各大洋平均波高1米、周期1秒的海浪進行推算，認為全球海浪能功率約為700億千瓦，其中可開發利用的約為25億千瓦，與潮汐能相近。海浪中蘊藏有如此豐富的能量，如將海浪的動能轉化為電能，使製造災難的驚濤駭浪為人類服務，是人們多年來夢寐以求的理想。
面臨問題編輯
波浪能裝置的總發電效率大都比較低,提高裝置各級能量轉換結構轉換效率問題需要亟待解決。波浪能發電仍存在諸多問題,如製造成本昂貴、裝置可靠穩定性及並網等。波浪能發電難以與常規能源相競爭,但是對於不便於應用常規能源的場合,波浪發電在一定程度上具有特有的優越性與生命力。當前,海洋無線監測感測網中各節點仍大多採用傳統化學電池供電,但是化學電池的使用壽命有限,需定期更換。惡劣復雜的海洋環境給數ift龐大的感測器節點電池更換造成了極大的困難,然而化學電池能量一旦耗盡,感測器節點無法正常工作,將會影響整體感測器網路的性能。
國外研究編輯
1910年，法國人波拉歲奎在法國海邊的懸崖處, 設置了一座固定垂直管道式的海浪發電裝置, 並獲得了一千瓦的電力。這是最早出現的海浪發電裝置，也是用波力能來發電的最早嘗試。此後，在世界各地出現了許多不同結構、不同形式的海浪發電裝置。
在20世紀70年代，英國愛丁堡大學的工程師斯蒂芬·索爾特就發明了利用海浪發電的「愛丁堡鴨」海浪發電裝置。
海浪發電裝置
海浪發電裝置
在英國的蘇格蘭東北角，有一大片被稱作奧克尼群島的島嶼，它們附近的海域風急浪高，波濤洶涌，是海員談虎色變的地方。然而，正是在那裡，2003年10 月，一個世界上獨一無二的海浪發電試驗場問世了。
之後，世界上許多國家，如英國、日本、美國、加拿大、芬蘭、丹麥、法國等都在研究和試驗海浪發電，並相繼提出了數百種發電裝置設計方案。但是，由於這樣或那樣的技術問題，海浪發電研究一直沒有什麼大的突破。直到今天，在能源開發方面，海浪能的利用仍然落後於風能和潮汐能的利用。
國內進展編輯
2012年，由遼寧海事局和大連海事大學共同研發的多節漂浮式波能發電裝置進行了首次海上試驗，並取得成功。這一裝置能有效收集波浪能並轉化為電能輸出，且具備低成本、無污染、節約能源的特點，可緩解全球范圍內的能源短缺和環境污染問題。
據了解，多節漂浮式波能發電裝置的研究方向主要針對海事領域，針對海事系統的船舶、無人雷達、海上通訊基站等設施供電。不過，隨著該項目的優化研究，波能發電可投入更廣泛的領域。由於波浪能屬於取之不盡的海洋能源，而且大連具備良好的波浪能利用環境，該項目一旦投入量產，還可用於民用供電，屆時將有效緩解全球面臨的能源危機。

③ 目前全世界海洋波浪能發電的現狀（包括中國）及你對此項目前景的評估

波浪能發電頂級技術在中國,關鍵技術問題已突破,即將進入產業化發展.目前對波浪能儲量的估算是計算波浪沿海岸消散的功率,大洋的波浪具有更大的功率,開發前景相當廣闊.
海洋波浪具有巨大的能量，已成為世界各主要國家爭相研究開發的焦點之一，搶占這一技術領域的制高點，具有非常重大的戰略意義。
100多年來，世界各國科學家提出了許多設想，發明了各種各樣的波浪能發電裝置，提出的發明專利申請超過千項，尤其是近年來受能源危機和環境污染的巨大壓力，清潔無污染、可再生、環境友好、不消耗現有資源的海洋能技術更是受到各海洋國家政府和企業的普遍重視，西方國家利用其科技和技術優勢，紛紛投入巨資對各種裝置展開試驗，並且取得了一定的成績。比較著名的包括「點頭鴨」( Duck)式波能轉換裝置，海蛇號(Pelamis)波力裝置，AquaBuoy波能裝置Manchester_bobber 波能裝置，Fred_olsen_wec 波能裝置，Seavolt_wave_rider波能裝置，振盪水柱(Oscillating WaveConverter，簡稱OWC)式波能轉換裝置，OWEC波能裝置，三叉戟式波能裝置，海狗號(Seadog)波能裝置，收縮波道式波能轉換裝置，擺式波能轉換裝置，振盪浮子式波能轉換裝置，PS Frog and Frog波能裝置等。
我國也對國外的波浪技術展開了跟蹤研究，從20世紀80年代初開始對固定式和漂浮式振盪水柱波能裝置以及擺式波能裝置進行研究。1985年，中科院廣州能源研究所成功開發利用對稱翼透平的航標燈用波浪發電裝置。在山東大管島研製了一套擺式裝置.2005年初，在廣東省汕尾市遮浪半島，我國自主研發的波浪能獨立穩定發電系統（採用振盪水柱+液壓轉換裝置）實海況試驗獲得成功，這是世界首座波浪能獨立穩定發電系統。此外，我國還研製了一種波浪能發電系統，即振盪浮子岸式波能轉換裝置，採用振盪浮子作為波浪能的吸收載體，然後將浮子吸收的能量通過一個液壓裝置轉換出去，用來驅動電機發電。
從國內外試驗應用的情況來看，由於海洋環境的復雜性和波浪能源的多變性，普遍沒有達到預期的效果。主要表現在能源輸出的穩定性問題、能源匯集問題、能源利用效率問題、潮汐變化的影響、採用復雜結構產生的成本效益問題、裝置結構的安全性問題、裝置的抗腐蝕問題、海洋環境的建設安裝問題、與現有生產技術、設備的通用、配套等問題。導致波浪能利用技術多年來一直進展緩慢，沒有取得關鍵性的突破，也導致國內不少人對波浪能利用產生悲觀情緒。
長期以來，人們都知道波浪具有巨大的能量，但都普遍認為波浪能是最不穩定的能源，在應用中偏重於提高單次波浪的利用，從波浪能所固有的特點來看，這是十分不利的，我們正常所能應用的波浪能與暴風時所具有的波浪能往往相差幾個數量級，為了提高利用單次波浪的功率，往往把單個裝置做得很大，而一旦風暴來臨，則往往超出其結構、材料的應力，造成裝置的破壞，這些從英國製造的第一座（OSPREY），挪威的500 kW岸式波能裝置(MOWC)，中國3 kW岸式振盪水柱波力電站的研建過程中可以得到驗證。
實質上波浪能是一種隨機產生的能源，雖然單個波浪的波高，波長，周期，位置都隨時間而不同，但是一定水域內的波浪能量隨時間的變化是緩慢的，通過提高波浪能採集的覆蓋率和進行能量聚集，就可以得到強大穩定的能量輸出。上述難題都以基本解決,相信不久人們就能用上這一清潔環保,無消耗無排放,環境友好的再生電力.

④ 波浪能發電的類型

波浪能發電方式數以千計，按能量中間轉換環節主要分為機械式、氣動式和液壓式三大類。 通過某種泵液裝置將波浪能轉換為液體(油或海水)的壓能或位能，再由油壓馬達或水輪機驅動發電機發電的方式。點頭鴨液壓式裝置簡圖。波浪運動產生的流體動壓力和靜壓力使靠近鴨嘴的浮動前體升沉並繞相對固定的回轉軸往復旋轉，驅動油壓泵工作，將波浪能轉換為油的壓能，經油壓系統輸送，再驅動油壓發電機組發電。點頭鴨裝置有較高的波浪能轉換效率，但結構復雜，海上工作安全性差，未獲實用。圖6是收縮斜坡聚焦波道式裝置簡圖。波浪進入寬度逐漸變窄、底部逐漸抬高的收縮波道後，波高增大，海水翻過導波壁進入海水庫，波浪能轉換為海水位能，然後用低水頭水輪發電機組發電。聚焦波道裝置已在挪威奧依加登島250 kW波浪能發電站成功的應用。這種裝置有海水庫儲能，可實現較穩定和便於調控的電能輸出， 是迄今最成功的波浪能發電裝置之一。但對地形條件依賴性強， 應用受到局限。

⑤ 國內波浪能發電取得了那些成就，在這方面存在那些不足

• 成就

我國沿岸波浪能資源理論平均功率約1285萬千瓦，具有良好的開發應用價值，建立波浪能發電系統發展潛力巨大。中國波浪發電雖然起步較晚，但發展勢頭良好。微型波浪發電技術已經成熟，小型岸式波力發電技術已進入世界先進行列。

中國科學院廣州能源研究所於1989年在廣東珠海建成了第一座示範實驗波力電站，1996年又建成了一座新的波力實驗電站，專家們通過試驗積累了寶貴經驗。我國首座波力獨立發電系統汕尾100千瓦岸式波力電站於1996年12月開工，2001年進入試發電和實海況試驗階段，2005年，第一次實海況試驗獲得成功。該電站建於廣東省汕尾市遮浪鎮最東部，為並網運行的岸式振盪水柱型波能裝置，設有過壓自動卸載保護、過流自動調控、水位限制、斷電保護、超速保護等功能。

近年來，我國積極推進新能源開發利用。隨著一大批清潔能源發電項目建成投產，我國的發電裝機結構進一步得到優化，新能源發電呈加速發展態勢。我國波浪能資源蘊藏量豐富，清潔無污染，再生能力強，波浪發電產業得到國家政策的鼓勵和扶持，投資前景良好。根據規劃，到2020年，我國將在山東、海南、廣東各建1座1000千瓦級的岸式波浪發電站。

• 不足

波浪能的利用並不容易。波浪能是可再生能源中最不穩定的能源，波浪不能定期產生，各地區波高也不一樣，由此造成波浪能利用上的困難。利用波浪能發電要依靠波浪發電裝置，但是由於海浪具有力量強、速度慢和周期性變化的特點，100多年來，世界各國科學家提出300多種設想，發明了各種各樣的波浪能發電裝置，但是普遍發電功率很小，而且效果差。

想要充分地利用波浪能發電，有幾項難題需要解決。一是獨立發電問題。最早的波浪能發電裝置需要與柴油機並聯工作，這樣會造成污染。後來則需要依靠電網，先把波浪能轉化的電能供應到電網上，然後才可以利用，這樣又會受到電網覆蓋范圍的限制，造成發電成本高昂、發電功率小、質量差等問題。二是穩定性問題。由於受技術限制，波浪能發電裝置只能將吸收來的波浪能轉化為不穩定的液壓能，這樣再轉化的電能也是不穩定的。英國、葡萄牙等歐洲國家採用昂貴的發電設施，仍無法得到穩定的電能。三是控制問題。由於波浪的運動沒有規律性和周期性，浪大時能量有剩餘，浪小時能量供應不足。這就需要有一種設備在浪大時將多餘的波浪能儲存、再利用。

• 尚未解決的問題

對於波浪能研究來說，目前存在以下主要技術問題：

1.材料問題——波浪能裝置的材料應該具有(1)抗海水腐蝕的特性;(2)廉價;(3)較好的耐久性和可靠性。不銹鋼滿足第1、3兩條，不滿足第2條;工程塑料在強度上已有了顯著提高，但其耐久性和可靠性還未能滿足要求。因此，現有的波浪能裝置只是採用普通鋼材，靠表面塗層提高抗腐蝕能力，耐久性差強人意。

2.工業產品系列太少——目前並不存在專門為波浪能利用而發展的工業產品，只能逐漸發展。但我國目前許多產品的系列太少，迫使在波浪能研究上改變設計，犧牲效率、合理性，用現有產品拼湊成波浪能。例如小型電機，明顯缺乏低轉速、功率100W以下的發電機，或低轉速、100kW以上的大功率發電機。齒輪等機械，液壓泵、液壓馬達等也存在類似的問題。

3.投入研發經費不足——我國從「七五」開始研究波浪能。從「八五」到「十五」，國家科技部、中國科學院等對波浪能研究開展了持續的支持，3個五年計劃共支持了約1000萬，用於研製20kW、100kW岸式振盪水柱波能裝置各一座，8kW、30kW擺式波能裝置各一座，5kW漂浮式波能發電船一座，50kW波浪能獨立發電與制淡系統一座。這些研究使我國的波浪能研究水平逐漸發展起來，特別是「十五」期間，我國在波浪能轉換效率、波浪能穩定輸出和波浪能裝置建造技術上有了顯著的提高，處於世界先進水平。

但相對國外的波浪能研究，我國的研發經費太少了。3個五年計劃共支持了約1000萬，研建了6個波浪能裝置，全部加起來僅相當於英國近5年投入研究費用的1/60。上述項目均有較大缺口，需要部門、省、地方匹配才能完成。研究費用的欠缺，對我國波浪能研究進展有負面影響。

總的來說，我國的波浪能轉換研究進步是明顯的，在世界上也有一定影響，目前可以進入示範階段，但尚未進入商業開發階段。波浪能利用在技術上並未完全成熟，還需要國家進一步的支持。

⑥ 海洋波浪能的優點

波動氣筒增壓換能裝置和波動活塞換能裝置都具有結構簡單，易於實施，適應於各種環境的海域，且能量轉換效率高、品質高的優點。波動氣筒增壓換能裝置和波動活塞換能裝置，把無序的波浪能一次地轉換為可直接利用的穩定的二次能源。這兩項技術都可直接用於發電，建立海上工廠，應用於海水淡化、制氫以及錳結核的開采。

⑦ 波浪能的發電

波浪能發電是通過波浪能裝置將波浪能首先轉換為機械能(液壓能)，然後再轉換成電能。這一技術興起於上世紀80年代初，西方海洋大國利用新技術優勢紛紛展開實驗。
波浪能具有能量密度高、分布面廣等優點。它是一種取之不竭的可再生清潔能源。尤其是在能源消耗較大的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。小功率的波浪能發電，已在導航浮標、燈塔等獲得推廣應用。我國有廣闊的海洋資源，波浪能的理論存儲量為7000萬千瓦左右，沿海波浪能能流密度大約為每米2千瓦~7千瓦。在能流密度高的地方，每1米海岸線外波浪的能流就足以為20個家庭提供照明。
波浪能 是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運動周期以及迎波面的寬度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不穩定的一種能源。波浪能是由風把能量傳遞給海洋而產生的，它實質上是吸收了風能而形成的。能量傳遞速率和風速有關，也和風與水相互作用的距離（即風區）有關。水團相對於海平面發生位移時，使波浪具有勢能，而水質點的運動，則使波浪具有動能。貯存的能量通過摩擦和湍動而消散，其消散速度的大小取決於波浪特徵和水深。深水海區大浪的能量消散速度很慢，從而導致了波浪系統的復雜性，使它常常伴有局地風和幾天前在遠處產生的風暴的影響。波浪可以用波高、波長（相鄰的兩個波峰間的距離）和波周期 （相鄰的兩個波峰間的時間）等特徵來描述。波浪能的大小可以用海水起伏勢能的變化來進行估算，即P=0.5TH2（P為單位波前寬度上的波浪功率，單位kw/m；T為波浪周期，單位s；H為波高，單位m，實際上波浪功率的大小還與風速、風向、連續吹風的時間、流速等諸多因素有關。)。
波浪發電是波浪能利用的主要方式，此外，波浪能還可以用於抽水、供熱、海水淡化以及制氫等。波浪能利用的關鍵是波浪能轉換裝置。通常波浪能要經過三級轉換：第一級為受波體，它將大海的波浪能吸收進來；第二級為中間轉換裝置，它優化第一級轉換，產生出足夠穩定的能量；第三級為發電裝置，與其它發電裝置類似。
南半球和北半球40°～60°緯度間的風力最強。信風區（赤道兩側30°之內）的低速風也會產生很有吸引力的波候，因為這里的低速風比較有規律。在盛風區和長風區的沿海，波浪能的密度一般都很高。例如，英國沿海、美國西部沿海和紐西蘭南部沿海等都是風區，有著特別好的波候。而我國的浙江、福建、廣東和台灣沿海為波能豐富的地區。
雖然大洋中的波浪能是難以提取的，因此可供利用的波浪能資源僅局限於靠近海岸線的地方。但即使是這樣，在條件比較好的沿海區的波浪能資源貯量大概也超過2TW。據估計全世界可開發利用的波浪能達2.5TW。我國沿海有效波高約為2～3m、周期為9s的波列，波浪功率可達17～39kw/m，渤海灣更高達42kw/m。

⑧ 首個半潛式波浪能養殖旅遊平台，有何值得參觀的地方

平台上的設備特性及其功能用途，平台中間的剛性圍欄區能提供15000立方養殖水體，可根據需要養殖不同種類、不同生長周期的魚類、貝類，實現立體養殖生態。平台搭載了自動投餌、魚群監控、水體監測和製冰等現代化漁業生產設備，可在海上完成從魚苗生長到成魚冷凍裝箱的一系列作業，日常生產維護1個工人就可以完成。

楊紅生常務副所長也介紹了海洋所在海洋牧場、深海漁業等領域的工作進展，並指出海洋牧場與海上風電、波浪能等清潔能源作為海洋經濟的重要組成部分，在改善國民膳食結構、保護近海生態環境和促進能源結構調整，推動供給側結構性改革和新舊動能轉換等方面具有重要意義。將海洋牧場、深海智慧漁業與波浪能平台相結合，探索出一條“漁能融合”發展新模式，可以實現清潔能源與安全水產品的同步高效產出，海洋科研、產業空間的同步拓展。

⑨ 海洋波浪能發電設備生產許可證在哪個部門辦理

一、發電項目可研階段接入系統設計及審查：
1、可研報告通過審查後，籌建單位申請開展接入系統設計，同時附帶： 國家發改委（或國家能源局）和省發改委同意項目開展前期工作路條；
2、《國家電力工業發展規劃》；
3、《省電力發展規劃》；
4、《電廠可行性研究報告和審查意見》；
5、若是熱電聯產項目，還應附帶省、市《熱電發展總體規劃》；
報市供電公司。
2、市供電公司初審同意後省電力公司 初審同意後，同籌建單位協商委託有資質的設計單位 接入系統設計完成後 籌建單位行文申請開展接入系統設計審查工作市供電公司初審同意後省電力公司 組織評審出具評審意見並上報 國網公司 下達接入系統審查意見函 開展下一步工作。
二、發電項目接入系統工程可行性研究及審查:
接入系統設計審查合格後，有國家路條支持籌建單位協同電網公司，與省、市地方政府的國土、規劃、環保等相關部門落實報建需要的各類支持性文件和材料，開展接入系統工程可研工作。
發電項目送出接入系統工程可研報告編制、審查和核准工作流程與電網工程可行性研究工作管理流程相同。
三、電廠接入電網申請及答復：.
由電廠項目控股方或母公司 正式行文向省電力公司和國網公司提出申請省電力公司 初審同意後上報國網公司發展策劃部 出具電廠接入電網答復文件。
1電廠申請接入電網的基本條件：
（1）、符合國家電力發展規劃和國家電網總體規劃；
（2）、有明確的電力電量消納方向或范圍；
（3）、取得電廠接入系統設計審查意見；
（4）、國家發展改革委已同意電廠項目開展前期工作；
（5）、完成電廠接入系統工程可行性研究。

⑩ 波浪能發電的發展

大規模波浪能發電的成本還難與常規能源發電競爭，但特殊用途的小功率波浪能發電，已在導航燈浮標、燈樁、燈塔等上獲得推廣應用。在邊遠海島，小型波浪能發電已可與柴油發電機組發電競爭。今後應進一步研究新型裝置，以提高波浪能轉換效率;研究聚波技術，以提高波浪能密度，縮小裝置尺寸，降低造價;研究在離大陸較遠、波浪能豐富的海域利用工廠船就地發電、就地生產能量密集的產品，如電解海水制氫、氨及電解制鋁、提鈾等，以提高波浪能發電的經濟性。預計隨著化石能源資源的日趨枯竭， 技術的進步， 波浪能發電將在波浪能豐富的國家逐步佔有一定的地位。
我國技術成果
記者從中科院廣州能源研究所獲悉，由該所研製的「鷹式一號」漂浮式波浪能發電裝置，在位於珠江口的珠海市萬山群島海域正式投放，並成功發電，這標志著我國海洋能發電技術取得了新突破。
隨著新能源成為人們關注的熱點，海洋能發電技術以其獨特優勢和戰略地位吸引了人們的注意，世界各主要海洋國家普遍重視對海洋的開發利用。作為海洋波浪能利用技術的一種，「鷹式一號」漂浮式波浪能發電裝置由中科院廣州能源研究所究所課題組歷經一年半研製完成。課題組不斷優化和改進裝置模型，共製作了5套裝置模型，分別在二維水槽和三維水槽內進行大量試驗，最終將實海況裝置的設計方案定型為輕質波浪能吸波體與半潛船的結合。
該新型發電裝置採用外形經過特殊設計的輕質波浪能吸收浮體，使得浮體的運動軌跡能與波浪運動軌跡相匹配，可最大程度吸收入射波而最小程度減少透射和興波。日前首次投放的該發電裝置安裝有兩套不同的能量轉換系統，總裝機20kW，其中液壓發電系統裝機10kW，直驅電機系統裝機10kW，兩套系統均成功發電。試驗表明，該新型設備實現了快捷、安全和低成本研發海洋波浪能發電裝置的目標，為規模化開發利用海洋波浪能打下堅實基礎。據介紹，該發電裝置由國家海洋可再生能源專項資金項目——「10kW水母式波浪能發電裝置研究」專項資助完成。