波浪能發電裝置設計與製造

A. 建在海底的發電站是怎樣的，是怎麼完成發電的呢

大家聽過風力發電，也聽過大壩水力發電。那你聽過在海底也能建發電站嗎？到底什麼是海底發電站？是如何工作的？相比其他發電方式，有什麼獨到之處？今天我們就來聊一聊這座位於海底的發電站。

B. 波浪能的利用

全世界波浪利用的機械設計數以千計，獲得專利證書的也達數百件，因此波浪能利用被稱為「發明家的樂園」。
最早的波浪能利用機械發明專利是1799年法國人吉拉德父子獲得的。1854－1973年的119年間，英國登記了波浪能發明專利340項，美國為61項。在法國，則可查到有關波浪能利用技術的600種說明書。
早期海洋波浪能發電付諸實用的是氣動式波力裝置。道理很簡單，就是利用波浪上下起伏的力量，通過壓縮空氣，推動汲筒中的活塞往復運動而做功。1910年，法國人布索．白拉塞克在其海濱住宅附近建了一座氣動式波浪發電站，供應其住宅l000瓦的電力。這個電站裝置的原理是：與海水相通的密閉豎管中的空氣因波浪起伏而被壓縮或抽空稀薄，驅動活塞做往復運動，再轉換成發電機的旋轉運動而發出電力。
60年代，日本研製成功用於航標燈浮體上的氣動式波力發電裝置。此種裝置已經投入批量生產，產品額定功率從60瓦到500瓦不等。產品除日本自用外，還出口，成為僅有的少數商品化波能裝備之一。
該產品發電的原理就像一個倒置的打氣筒，靠波浪上下往復運動的力量吸、壓空氣，推動渦輪機發電。
中國波力發電研究成績也很顯著。70年代以來，上海、青島、廣州和北京的五六家研究單位開展了此項研究。用於航標燈的波力發電裝置也已投入批量生產。向海島供電的岸式波力電站也在試驗之中。
有關專家估計，用於海上航標和孤島供電的波浪發電設備有數十億美元的市場需求。這一估計大大促進了一些國家波力發電的研究。70年代以來，英國、日本、挪威等國為波力發電研究投入大量人力物力，成績也最顯著。英國曾計劃在蘇格蘭外海波浪場，大規模布設「點頭鴨」式波浪發電裝置，供應當時全英所需電力。這個雄心勃勃的計劃，後因裝置結構過於龐大復雜成本過高而暫時擱置。80年代，日本「海明」波浪發電試驗船取得年發電19萬度的良好成績，實現了海上浮體波浪電站向陸地小規模送電。日本已將「海明」波浪發電船列為「離島電源」的首選方案，繼續研究改進。

C. 海浪發電站效率如何它的工作原理是什麼

中國科學院外籍院士王中林領導的團隊研製出水能摩擦納米發電機，組網利用後或可實現每平方公裏海面產生兆瓦級電能。 我國海域遼闊，海水流動晝夜不停，這為摩擦納米發電機提供了穩定的工作環境。 水能摩擦納米發電機通過摩擦起電和靜電感應的耦合將機械能轉換為電能的工作方式，與現有的各種發電技術不同，使海浪能的收集成為可能。如果將這些發電機結成網狀放置到海洋中，將會使海水無規則的運動轉變為源源不斷的電能。

另據報道，大連海事大學有一項專利，也是一種利用波浪能發電防止海工平台海潮差腐蝕的方法。通過波浪反復摩擦納米發電機網路，發電機網路再將海洋波浪能轉變為交流電能，並將交流電能轉變為直流電能後，將直流電能施加在海工平台腐蝕金屬和對電極上。這項技術能夠利用海洋環境中海浪的低頻機械能，摩擦發電機網路產生電能，為海工平台的易腐蝕金屬提供陰極保護的電源。

D. 波浪能發電的歷史

1799年，法國的吉拉德父子，獲得了利用波浪能的首項專利。1910年，法國的波契克斯·普萊西克，建造了一套氣動式波浪能發電裝置，供應他自己住宅1 kW的電力。1965年，日本的益田善雄發明了導航燈浮標用氣輪機波浪能發電裝置，獲得推廣，成為首次商品化的波浪能發電裝置。受1973年石油危機的刺激，從20世紀70年代中期起，英國、日本、挪威等波浪能資源豐富的國家，把波浪能發電作為解決未來能源的重要一環，大力研究開發。在英國，索爾特發明了點頭鴨裝置，科克里爾發明了波面筏裝置，國家工程試驗室發明了振盪水柱裝置，考文垂理工學院發明了海蚌裝置。1978年，日本建造了一艘長80 m、寬12 m、高5.5 m稱為「海明號」的波浪能發電船。該船有22個底部敞開的氣室，每兩個氣室可裝設一台額定功率為125 kW的氣輪機發電機組。1978～1986年，日本、美國、英國、加拿大、愛爾蘭五國合作，先後三次在日本海由良海域對「海明號」進行了波浪能發電史上最大規模的實海原型試驗。但因發電成本高，未獲商業實用。1985年，英國、中國各自研製成功採用對稱翼氣輪機的新一代導航燈浮標用的波浪能發電裝置，挪威在卑爾根附近的奧依加登島建成了一座裝機容量為250 kW的收縮斜坡聚焦波道式波浪能發電站和一座裝機容量為500 kW的振盪水柱氣動式波浪能發電站，標志著波浪能發電站實用化的開始。

E. 波浪發電是一種什麼樣的產品

波浪能發電是以波浪的能量為動力生產電能。海洋波浪蘊藏著巨大的能量，正弦波浪每米波峰寬度的功率P≈HT kW/m。式中，H為波高，m;T為波周期，s。通過某種裝置可將波浪的能量轉換為機械的、氣壓的或液壓的能量，然後通過傳動機構、氣輪機、水輪機或油壓馬達驅動發電機發電。全球有經濟價值的波浪能開采量估計為1～10億kW。中國波浪能的理論儲量為7000萬kW左右。

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。通過某種傳動機構實現波浪能從往復運動到單向旋轉運動的傳遞來驅動發電機發電的方式。採用齒條、齒輪和棘輪機構的機械式裝置。隨著波浪的起伏，齒條跟浮子一起升降，驅動與之嚙合的左右兩只齒輪作往復旋轉。齒輪各自以棘輪機構與軸相連。齒條上升，左齒輪驅動其軸逆時針旋轉，右齒輪則順時針空轉。通過後面一級齒輪的傳動，驅動發電機順時針旋轉發電。機械式裝置多是早期的設計，往往結構笨重，可靠性差，未獲實用。

F. 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.

G. 淺談波浪能發電裝置發電機優化設計

淺談波浪能發電裝置發電機優化設計

引言：發電機的三相輸出接到風光互補控制器上，通過控制器可以得到48V的穩定電壓，可將穩定的電能存儲在蓄電池中。以下是我來淺談波浪能發電裝置發電機優化設計，希望對你們有幫助。

【論文摘要】 本文在上海海洋大學研製的“浪流一體化發電裝置”的基礎上，對其發電機進行了優化設計，去掉了發電機和水輪機的中間轉換裝置，滿足了海洋能直驅發電的形式，通過電機實驗室性能測試驗證了其可行性，提高了發電效率和可靠率，降低了維護成本，可以應用於實際生產中。

【關鍵詞】浪流一體化;發電裝置;發電機;優化設計;直驅發電

0 前言

上海海洋大學研製的“浪流一體化發電裝置”同時可以捕獲波浪和海流的向前的推力，在接受到海洋能量之後產生慣性而發生連續轉動;通過主軸帶動發電機旋轉而產生電能。為海洋觀測、島礁生活、海洋養殖、海水淡化等提供穩定的電能，並用於解決邊遠海域的國防設施、部分電網未覆蓋的有居民海島、偏遠無居民海島生態建設中的供電需求。本文以此發電裝置為研究對象，對其水輪機匹配的發電機進行了優化設計，克服了傳統的海洋能需要經過三個部分轉換的缺點，沒有齒輪箱，減少了傳動損耗，採用發電機輸出電壓穩定控制器，實現了浪輪機的輸出轉速穩定，提高了發電效率，降低了運行維護成本。尤其是在低轉速環境下，效果更加顯著。

1 研究對象與方法

本項目設計的發電機是滿足海洋能直驅發電形式的。然而，齒輪箱的存在卻成為制約海洋能發電機組發展的因素之一：機組運行過程中齒輪箱一直處於高速旋轉，增加了系統損耗，降低了能量利用率;海洋能發電機組往往安裝在海平面或海水之中，經受嚴寒酷暑，海水腐蝕、溫度變化大，環境條件惡劣，導致升速齒輪箱的工況嚴峻，維護保養工作量大;為了能適應惡劣的運行環境，齒輪箱畢竟造價昂貴，更由於海洋能能量多變，往往會造成過載，這樣就更容易損壞齒輪箱，使得系統運行成本增大。

因此，本設計取掉了中間轉換環節，水輪機主軸右端通過聯軸器和電機連接在一起，直接帶動電機發電，中間不經過任何環節，這就實現了絕對的直驅。本文研製海洋能直驅發電方式有以下幾個方面優點：

(1)提高了發電效率高。直驅式發電沒有齒輪箱，減少了傳動損耗，提高了發電效率，尤其是在低轉速環境下，效果更加顯著。

(2)提高了可靠性。直驅技術省去了齒輪箱及其附件，簡化了傳動結構，提高了機組的可靠性。同時，機組在低轉速下運行，旋轉部件少，可靠性更高。

(3)運行及維護成本低。採用無齒輪直驅技術可減少發電機組裝置零部件數量，避免齒輪箱油的定期更換，降低了運行維護成本。

然而，這樣的海洋能直驅發電方式就需要發電機具有低速運行的'特性，並且有較高的效率，更者要求發電機要能在海水中運行。

2 直驅發電機設計

2.1 直驅發電機結構設計

發電機採用盤式結構：波浪能單位體積所攜帶的能量有限，要能高效的收集這些能源，發電機則成為本裝置中能源轉換的關鍵設備之一。波浪能發電機，最多每分鍾幾百轉，因此發電機的技術指標、經濟性等決定本裝置在市場中的競爭力。常用發電機分為盤式和圓柱式兩種：圓柱式發電機的氣隙磁場延軸向分布，要想獲得較高的發電效率，圓柱式發電機必須運行在高速下，而盤式發電機的定轉子為平行結構，克服了圓柱式發電機定子包容轉子的結構缺點，軸向尺寸小，沒有疊片和鉚壓工序，工藝好，因此盤式發電機可以運行在低速條件下。因此發電機選用盤式發電機結構，能夠在低轉速下達到額定功率，從而滿足了波浪能發電系統對發電機的技術要求，提高了效率。

2.2 發電機輸出電壓穩定控制器設計

發電機的三相輸出接到風光互補控制器上，通過控制器可以得到48V的穩定電壓，可將穩定的電能存儲在蓄電池中。控制器的原理是將輸入的交流電流通過三相橋式全控整流電路轉化成直流電流，直流電流通過升降壓斬波電路將電壓輸出控制在48V。值得注意的是發電機轉速達到54r/min控制器輸出端才會有電流輸出。控制器如圖2所示，經過控制器流出的電流為直流，將控制器後面的電池組“+”“-”接到蓄電池的介面即可，反面細節如圖3所示。

2.3 直驅電機工作原理

2.3.1 三相橋式全控整流電路

在三相橋式全控整流電路中，如圖4所示，晶閘管KP1和KP4接a相，晶閘管KP3和KP6接b相，晶管KP5和KP2接c相。晶閘管KP1、KP3、KP5組成共陰極組，而晶閘管KP2、KP4、KP6組成共陽極組。

2.3.2 升降壓斬波電路原理

如圖5所示為升降壓斬波電路原理，V通時，電源E經V向L供電使其貯能，此時電流為i1。同時，C維持輸出電壓恆定並向負載R供電。V斷時，L的能量向負載釋放，電流為i2。負載電壓極性為上負下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性斬波電路。

3 實驗分析

在實驗室中模擬不同工況水流下輪機所具有的轉數，並以可控轉數電動機帶動發電機測試其發電性能。為此，我們搭建了發電機測試平台。發電機測試平台如圖7所示，通過機架將發電機固定，通過聯軸器與感測器相連。在發電機測試平台中，右邊是直流電動機，模擬水輪機的作用，作為動力的出入。通過聯軸器與電動機相連的是感測器，這種感測器連接顯示屏後可以看到瞬態的扭矩、轉速、功率。其中功率可是為發電機的輸入功率，這樣我們測出輸出功率後可以得到發電機的效率。電阻箱、整流器與扭矩儀如圖8所示，扭矩儀上的3個顯示屏即為扭矩、轉速、功率。

發電機所發出的是三相交流電，三相交流電輸入電子測試平台，通過電子測試平台，可以得到三相交流電的瞬態電壓、電流、功率、功率因數。流出整流器的電流經過整流變為直流電流，流入功率計，並將滑動變阻箱串聯到整個電路中。

4 電機方案總結與展望

方案採用直驅式發電形式不僅增加了發電效率，而且提高的發電裝置的可靠性，無障礙運行時間滿足了要求。發電機採用盤式發電機結構，其能夠在低轉速下達到額定功率，從而滿足了波浪能發電系統對發電機的技術要求，提高了效率。裝置發出的三相交流電通過控制器後，經實際測量，電壓基本維持在48V左右，且為直流電，這將電能存儲到蓄電池中提供了條件，並最終達到了我們的要求。

但是發電機組安裝在海平面或海水之中，經受嚴寒酷暑，海水腐蝕、溫度變化大，環境條件惡劣，容易遭受海水腐蝕，因此今後可以做的研究方向還有以下幾個方面：

1)發電機本身要具有良好的機械密封設計，評估不同海水深度、壓力下密封系統的可靠性。研究海水環流條件下，涉海材料在淤泥、深海、淺海、浪花飛濺、海霧等不同區域環境下，其腐蝕規律，設計相應的耐腐蝕材料;

2)發電機外部可增設防水箱，使發電機與海水具有了隔離層，不僅達到了防水的效果，也使發電機無需浸泡在海水中。

【參考文獻】

[1]游亞戈.我國海洋波浪能的發展進展[J].中國科技成果，2006(2)：17-19.

[2]李允武.海洋能源開發[M].海洋出版社，2008.

[3]盛松偉，游亞戈，馬玉久.一種波浪能實驗裝置水動力學分析與優化設計[J].海洋工程，2006，24(3)：107-112.

[4]張峰，游亞戈，吳必軍，李甫傑.中國海洋能專利研究[J].可再生能源，2007，25(2)：79-81.

H. 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。

I. 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。

J. 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。