20kw海洋三浮筒波浪能发电装置结构设计及性能优化

① 波浪能发电装置会不会受海况与气候的影响

潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。


潮汐发电原理图
潮汐发电是水力发电的一种。在有条件的海湾或感潮口建筑堤坝、闸门和厂房，围成水库，水库水位与外海潮位之间形成一定的潮差(即工作水头)，从而可驱动水轮发电机组发电。

与潮汐发电相关的技术进步极为迅速，已开发出多种将潮汐能转变为机械能的机械设备，如螺旋浆式水轮机、轴流式水轮机、开敞环流式水轮机等，日本甚至开始利用人造卫星提供潮流信息资料。利用潮汐发电日趋成熟，已进入实用阶段。

② 海浪是否可以用来发电

奥克尼海浪发电试验场是世界上第一个专门为海浪发电研究和测试而建立的基地。在那儿，技术人员可以对各种海浪发电机进行测试，并可将海浪发电机产生的电能通过电缆输到岸上，并入电网，最终出售给消费者。
中文名海浪发电外文名Wave power generation特 点效率高起 始1910年缺 点成本高
目录
1 背景
2 面临问题
3 国外研究
4 国内进展
5 测试
海洋发电技术
海浪发电机
背景编辑
传统能源日趋枯竭、环境污染问题恶化,新能源开发迫在眉睫。随着低功耗无线传感器的发展,利用环境清洁可再生能源如太阳能、风能以及波浪能发电制作成微电源为传感器节点提供电能,日益受到各界广泛关注。相比风能与太阳能技术,波浪能发电技术要落后十几年。但是波浪能具有其独特的优势,波能能量密度高,是风能的4~30倍;相比太阳能,波浪能不受天气影响。波浪能发电电源是利用波浪发电制作成的电源,为海洋传感节点供电具有诸多优点：
一、波浪能分布广泛且储量巨大,可就地取能;
二、波浪发电装置受海况与气候影响较低。研究利用波浪能发电,为海洋无线传感器节点提供长期的能量供给,具有十分重要的意义。
风与海面作用产生海浪，海浪能是以动能形式表现的水能资源之一。1977年，有人对世界各大洋平均波高1米、周期1秒的海浪进行推算，认为全球海浪能功率约为700亿千瓦，其中可开发利用的约为25亿千瓦，与潮汐能相近。海浪中蕴藏有如此丰富的能量，如将海浪的动能转化为电能，使制造灾难的惊涛骇浪为人类服务，是人们多年来梦寐以求的理想。
面临问题编辑
波浪能装置的总发电效率大都比较低,提高装置各级能量转换结构转换效率问题需要亟待解决。波浪能发电仍存在诸多问题,如制造成本昂贵、装置可靠稳定性及并网等。波浪能发电难以与常规能源相竞争,但是对于不便于应用常规能源的场合,波浪发电在一定程度上具有特有的优越性与生命力。当前,海洋无线监测传感网中各节点仍大多采用传统化学电池供电,但是化学电池的使用寿命有限,需定期更换。恶劣复杂的海洋环境给数ift庞大的传感器节点电池更换造成了极大的困难,然而化学电池能量一旦耗尽,传感器节点无法正常工作,将会影响整体传感器网络的性能。
国外研究编辑
1910年，法国人波拉岁奎在法国海边的悬崖处, 设置了一座固定垂直管道式的海浪发电装置, 并获得了一千瓦的电力。这是最早出现的海浪发电装置，也是用波力能来发电的最早尝试。此后，在世界各地出现了许多不同结构、不同形式的海浪发电装置。
在20世纪70年代，英国爱丁堡大学的工程师斯蒂芬·索尔特就发明了利用海浪发电的“爱丁堡鸭”海浪发电装置。
海浪发电装置
海浪发电装置
在英国的苏格兰东北角，有一大片被称作奥克尼群岛的岛屿，它们附近的海域风急浪高，波涛汹涌，是海员谈虎色变的地方。然而，正是在那里，2003年10 月，一个世界上独一无二的海浪发电试验场问世了。
之后，世界上许多国家，如英国、日本、美国、加拿大、芬兰、丹麦、法国等都在研究和试验海浪发电，并相继提出了数百种发电装置设计方案。但是，由于这样或那样的技术问题，海浪发电研究一直没有什么大的突破。直到今天，在能源开发方面，海浪能的利用仍然落后于风能和潮汐能的利用。
国内进展编辑
2012年，由辽宁海事局和大连海事大学共同研发的多节漂浮式波能发电装置进行了首次海上试验，并取得成功。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，届时将有效缓解全球面临的能源危机。

③ 目前全世界海洋波浪能发电的现状（包括中国）及你对此项目前景的评估

波浪能发电顶级技术在中国,关键技术问题已突破,即将进入产业化发展.目前对波浪能储量的估算是计算波浪沿海岸消散的功率,大洋的波浪具有更大的功率,开发前景相当广阔.
海洋波浪具有巨大的能量，已成为世界各主要国家争相研究开发的焦点之一，抢占这一技术领域的制高点，具有非常重大的战略意义。
100多年来，世界各国科学家提出了许多设想，发明了各种各样的波浪能发电装置，提出的发明专利申请超过千项，尤其是近年来受能源危机和环境污染的巨大压力，清洁无污染、可再生、环境友好、不消耗现有资源的海洋能技术更是受到各海洋国家政府和企业的普遍重视，西方国家利用其科技和技术优势，纷纷投入巨资对各种装置展开试验，并且取得了一定的成绩。比较著名的包括“点头鸭”( Duck)式波能转换装置，海蛇号(Pelamis)波力装置，AquaBuoy波能装置Manchester_bobber 波能装置，Fred_olsen_wec 波能装置，Seavolt_wave_rider波能装置，振荡水柱(Oscillating WaveConverter，简称OWC)式波能转换装置，OWEC波能装置，三叉戟式波能装置，海狗号(Seadog)波能装置，收缩波道式波能转换装置，摆式波能转换装置，振荡浮子式波能转换装置，PS Frog and Frog波能装置等。
我国也对国外的波浪技术展开了跟踪研究，从20世纪80年代初开始对固定式和漂浮式振荡水柱波能装置以及摆式波能装置进行研究。1985年，中科院广州能源研究所成功开发利用对称翼透平的航标灯用波浪发电装置。在山东大管岛研制了一套摆式装置.2005年初，在广东省汕尾市遮浪半岛，我国自主研发的波浪能独立稳定发电系统（采用振荡水柱+液压转换装置）实海况试验获得成功，这是世界首座波浪能独立稳定发电系统。此外，我国还研制了一种波浪能发电系统，即振荡浮子岸式波能转换装置，采用振荡浮子作为波浪能的吸收载体，然后将浮子吸收的能量通过一个液压装置转换出去，用来驱动电机发电。
从国内外试验应用的情况来看，由于海洋环境的复杂性和波浪能源的多变性，普遍没有达到预期的效果。主要表现在能源输出的稳定性问题、能源汇集问题、能源利用效率问题、潮汐变化的影响、采用复杂结构产生的成本效益问题、装置结构的安全性问题、装置的抗腐蚀问题、海洋环境的建设安装问题、与现有生产技术、设备的通用、配套等问题。导致波浪能利用技术多年来一直进展缓慢，没有取得关键性的突破，也导致国内不少人对波浪能利用产生悲观情绪。
长期以来，人们都知道波浪具有巨大的能量，但都普遍认为波浪能是最不稳定的能源，在应用中偏重于提高单次波浪的利用，从波浪能所固有的特点来看，这是十分不利的，我们正常所能应用的波浪能与暴风时所具有的波浪能往往相差几个数量级，为了提高利用单次波浪的功率，往往把单个装置做得很大，而一旦风暴来临，则往往超出其结构、材料的应力，造成装置的破坏，这些从英国制造的第一座（OSPREY），挪威的500 kW岸式波能装置(MOWC)，中国3 kW岸式振荡水柱波力电站的研建过程中可以得到验证。
实质上波浪能是一种随机产生的能源，虽然单个波浪的波高，波长，周期，位置都随时间而不同，但是一定水域内的波浪能量随时间的变化是缓慢的，通过提高波浪能采集的覆盖率和进行能量聚集，就可以得到强大稳定的能量输出。上述难题都以基本解决,相信不久人们就能用上这一清洁环保,无消耗无排放,环境友好的再生电力.

④ 波浪能发电的类型

波浪能发电方式数以千计，按能量中间转换环节主要分为机械式、气动式和液压式三大类。 通过某种泵液装置将波浪能转换为液体(油或海水)的压能或位能，再由油压马达或水轮机驱动发电机发电的方式。点头鸭液压式装置简图。波浪运动产生的流体动压力和静压力使靠近鸭嘴的浮动前体升沉并绕相对固定的回转轴往复旋转，驱动油压泵工作，将波浪能转换为油的压能，经油压系统输送，再驱动油压发电机组发电。点头鸭装置有较高的波浪能转换效率，但结构复杂，海上工作安全性差，未获实用。图6是收缩斜坡聚焦波道式装置简图。波浪进入宽度逐渐变窄、底部逐渐抬高的收缩波道后，波高增大，海水翻过导波壁进入海水库，波浪能转换为海水位能，然后用低水头水轮发电机组发电。聚焦波道装置已在挪威奥依加登岛250 kW波浪能发电站成功的应用。这种装置有海水库储能，可实现较稳定和便于调控的电能输出， 是迄今最成功的波浪能发电装置之一。但对地形条件依赖性强， 应用受到局限。

⑤ 国内波浪能发电取得了那些成就，在这方面存在那些不足

• 成就

我国沿岸波浪能资源理论平均功率约1285万千瓦，具有良好的开发应用价值，建立波浪能发电系统发展潜力巨大。中国波浪发电虽然起步较晚，但发展势头良好。微型波浪发电技术已经成熟，小型岸式波力发电技术已进入世界先进行列。

中国科学院广州能源研究所于1989年在广东珠海建成了第一座示范实验波力电站，1996年又建成了一座新的波力实验电站，专家们通过试验积累了宝贵经验。我国首座波力独立发电系统汕尾100千瓦岸式波力电站于1996年12月开工，2001年进入试发电和实海况试验阶段，2005年，第一次实海况试验获得成功。该电站建于广东省汕尾市遮浪镇最东部，为并网运行的岸式振荡水柱型波能装置，设有过压自动卸载保护、过流自动调控、水位限制、断电保护、超速保护等功能。

近年来，我国积极推进新能源开发利用。随着一大批清洁能源发电项目建成投产，我国的发电装机结构进一步得到优化，新能源发电呈加速发展态势。我国波浪能资源蕴藏量丰富，清洁无污染，再生能力强，波浪发电产业得到国家政策的鼓励和扶持，投资前景良好。根据规划，到2020年，我国将在山东、海南、广东各建1座1000千瓦级的岸式波浪发电站。

• 不足

波浪能的利用并不容易。波浪能是可再生能源中最不稳定的能源，波浪不能定期产生，各地区波高也不一样，由此造成波浪能利用上的困难。利用波浪能发电要依靠波浪发电装置，但是由于海浪具有力量强、速度慢和周期性变化的特点，100多年来，世界各国科学家提出300多种设想，发明了各种各样的波浪能发电装置，但是普遍发电功率很小，而且效果差。

想要充分地利用波浪能发电，有几项难题需要解决。一是独立发电问题。最早的波浪能发电装置需要与柴油机并联工作，这样会造成污染。后来则需要依靠电网，先把波浪能转化的电能供应到电网上，然后才可以利用，这样又会受到电网覆盖范围的限制，造成发电成本高昂、发电功率小、质量差等问题。二是稳定性问题。由于受技术限制，波浪能发电装置只能将吸收来的波浪能转化为不稳定的液压能，这样再转化的电能也是不稳定的。英国、葡萄牙等欧洲国家采用昂贵的发电设施，仍无法得到稳定的电能。三是控制问题。由于波浪的运动没有规律性和周期性，浪大时能量有剩余，浪小时能量供应不足。这就需要有一种设备在浪大时将多余的波浪能储存、再利用。

• 尚未解决的问题

对于波浪能研究来说，目前存在以下主要技术问题：

1.材料问题——波浪能装置的材料应该具有(1)抗海水腐蚀的特性;(2)廉价;(3)较好的耐久性和可靠性。不锈钢满足第1、3两条，不满足第2条;工程塑料在强度上已有了显著提高，但其耐久性和可靠性还未能满足要求。因此，现有的波浪能装置只是采用普通钢材，靠表面涂层提高抗腐蚀能力，耐久性差强人意。

2.工业产品系列太少——目前并不存在专门为波浪能利用而发展的工业产品，只能逐渐发展。但我国目前许多产品的系列太少，迫使在波浪能研究上改变设计，牺牲效率、合理性，用现有产品拼凑成波浪能。例如小型电机，明显缺乏低转速、功率100W以下的发电机，或低转速、100kW以上的大功率发电机。齿轮等机械，液压泵、液压马达等也存在类似的问题。

3.投入研发经费不足——我国从“七五”开始研究波浪能。从“八五”到“十五”，国家科技部、中国科学院等对波浪能研究开展了持续的支持，3个五年计划共支持了约1000万，用于研制20kW、100kW岸式振荡水柱波能装置各一座，8kW、30kW摆式波能装置各一座，5kW漂浮式波能发电船一座，50kW波浪能独立发电与制淡系统一座。这些研究使我国的波浪能研究水平逐渐发展起来，特别是“十五”期间，我国在波浪能转换效率、波浪能稳定输出和波浪能装置建造技术上有了显著的提高，处于世界先进水平。

但相对国外的波浪能研究，我国的研发经费太少了。3个五年计划共支持了约1000万，研建了6个波浪能装置，全部加起来仅相当于英国近5年投入研究费用的1/60。上述项目均有较大缺口，需要部门、省、地方匹配才能完成。研究费用的欠缺，对我国波浪能研究进展有负面影响。

总的来说，我国的波浪能转换研究进步是明显的，在世界上也有一定影响，目前可以进入示范阶段，但尚未进入商业开发阶段。波浪能利用在技术上并未完全成熟，还需要国家进一步的支持。

⑥ 海洋波浪能的优点

波动气筒增压换能装置和波动活塞换能装置都具有结构简单，易於实施，适应于各种环境的海域，且能量转换效率高、品质高的优点。波动气筒增压换能装置和波动活塞换能装置，把无序的波浪能一次地转换为可直接利用的稳定的二次能源。这两项技术都可直接用於发电，建立海上工厂，应用於海水淡化、制氢以及锰结核的开采。

⑦ 波浪能的发电

波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为机械能(液压能)，然后再转换成电能。这一技术兴起于上世纪80年代初，西方海洋大国利用新技术优势纷纷展开实验。
波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。它是一种取之不竭的可再生清洁能源。尤其是在能源消耗较大的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。小功率的波浪能发电，已在导航浮标、灯塔等获得推广应用。我国有广阔的海洋资源，波浪能的理论存储量为7000万千瓦左右，沿海波浪能能流密度大约为每米2千瓦~7千瓦。在能流密度高的地方，每1米海岸线外波浪的能流就足以为20个家庭提供照明。
波浪能 是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的，它实质上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关，也和风与水相互作用的距离（即风区）有关。水团相对于海平面发生位移时，使波浪具有势能，而水质点的运动，则使波浪具有动能。贮存的能量通过摩擦和湍动而消散，其消散速度的大小取决于波浪特征和水深。深水海区大浪的能量消散速度很慢，从而导致了波浪系统的复杂性，使它常常伴有局地风和几天前在远处产生的风暴的影响。波浪可以用波高、波长（相邻的两个波峰间的距离）和波周期 （相邻的两个波峰间的时间）等特征来描述。波浪能的大小可以用海水起伏势能的变化来进行估算，即P=0.5TH2（P为单位波前宽度上的波浪功率，单位kw/m；T为波浪周期，单位s；H为波高，单位m，实际上波浪功率的大小还与风速、风向、连续吹风的时间、流速等诸多因素有关。)。
波浪发电是波浪能利用的主要方式，此外，波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。波浪能利用的关键是波浪能转换装置。通常波浪能要经过三级转换：第一级为受波体，它将大海的波浪能吸收进来；第二级为中间转换装置，它优化第一级转换，产生出足够稳定的能量；第三级为发电装置，与其它发电装置类似。
南半球和北半球40°～60°纬度间的风力最强。信风区（赤道两侧30°之内）的低速风也会产生很有吸引力的波候，因为这里的低速风比较有规律。在盛风区和长风区的沿海，波浪能的密度一般都很高。例如，英国沿海、美国西部沿海和新西兰南部沿海等都是风区，有着特别好的波候。而我国的浙江、福建、广东和台湾沿海为波能丰富的地区。
虽然大洋中的波浪能是难以提取的，因此可供利用的波浪能资源仅局限于靠近海岸线的地方。但即使是这样，在条件比较好的沿海区的波浪能资源贮量大概也超过2TW。据估计全世界可开发利用的波浪能达2.5TW。我国沿海有效波高约为2～3m、周期为9s的波列，波浪功率可达17～39kw/m，渤海湾更高达42kw/m。

⑧ 首个半潜式波浪能养殖旅游平台，有何值得参观的地方

平台上的设备特性及其功能用途，平台中间的刚性围栏区能提供15000立方养殖水体，可根据需要养殖不同种类、不同生长周期的鱼类、贝类，实现立体养殖生态。平台搭载了自动投饵、鱼群监控、水体监测和制冰等现代化渔业生产设备，可在海上完成从鱼苗生长到成鱼冷冻装箱的一系列作业，日常生产维护1个工人就可以完成。

杨红生常务副所长也介绍了海洋所在海洋牧场、深海渔业等领域的工作进展，并指出海洋牧场与海上风电、波浪能等清洁能源作为海洋经济的重要组成部分，在改善国民膳食结构、保护近海生态环境和促进能源结构调整，推动供给侧结构性改革和新旧动能转换等方面具有重要意义。将海洋牧场、深海智慧渔业与波浪能平台相结合，探索出一条“渔能融合”发展新模式，可以实现清洁能源与安全水产品的同步高效产出，海洋科研、产业空间的同步拓展。

⑨ 海洋波浪能发电设备生产许可证在哪个部门办理

一、发电项目可研阶段接入系统设计及审查：
1、可研报告通过审查后，筹建单位申请开展接入系统设计，同时附带： 国家发改委（或国家能源局）和省发改委同意项目开展前期工作路条；
2、《国家电力工业发展规划》；
3、《省电力发展规划》；
4、《电厂可行性研究报告和审查意见》；
5、若是热电联产项目，还应附带省、市《热电发展总体规划》；
报市供电公司。
2、市供电公司初审同意后省电力公司 初审同意后，同筹建单位协商委托有资质的设计单位 接入系统设计完成后 筹建单位行文申请开展接入系统设计审查工作市供电公司初审同意后省电力公司 组织评审出具评审意见并上报 国网公司 下达接入系统审查意见函 开展下一步工作。
二、发电项目接入系统工程可行性研究及审查:
接入系统设计审查合格后，有国家路条支持筹建单位协同电网公司，与省、市地方政府的国土、规划、环保等相关部门落实报建需要的各类支持性文件和材料，开展接入系统工程可研工作。
发电项目送出接入系统工程可研报告编制、审查和核准工作流程与电网工程可行性研究工作管理流程相同。
三、电厂接入电网申请及答复：.
由电厂项目控股方或母公司 正式行文向省电力公司和国网公司提出申请省电力公司 初审同意后上报国网公司发展策划部 出具电厂接入电网答复文件。
1电厂申请接入电网的基本条件：
（1）、符合国家电力发展规划和国家电网总体规划；
（2）、有明确的电力电量消纳方向或范围；
（3）、取得电厂接入系统设计审查意见；
（4）、国家发展改革委已同意电厂项目开展前期工作；
（5）、完成电厂接入系统工程可行性研究。

⑩ 波浪能发电的发展

大规模波浪能发电的成本还难与常规能源发电竞争，但特殊用途的小功率波浪能发电，已在导航灯浮标、灯桩、灯塔等上获得推广应用。在边远海岛，小型波浪能发电已可与柴油发电机组发电竞争。今后应进一步研究新型装置，以提高波浪能转换效率;研究聚波技术，以提高波浪能密度，缩小装置尺寸，降低造价;研究在离大陆较远、波浪能丰富的海域利用工厂船就地发电、就地生产能量密集的产品，如电解海水制氢、氨及电解制铝、提铀等，以提高波浪能发电的经济性。预计随着化石能源资源的日趋枯竭， 技术的进步， 波浪能发电将在波浪能丰富的国家逐步占有一定的地位。
我国技术成果
记者从中科院广州能源研究所获悉，由该所研制的“鹰式一号”漂浮式波浪能发电装置，在位于珠江口的珠海市万山群岛海域正式投放，并成功发电，这标志着我国海洋能发电技术取得了新突破。
随着新能源成为人们关注的热点，海洋能发电技术以其独特优势和战略地位吸引了人们的注意，世界各主要海洋国家普遍重视对海洋的开发利用。作为海洋波浪能利用技术的一种，“鹰式一号”漂浮式波浪能发电装置由中科院广州能源研究所究所课题组历经一年半研制完成。课题组不断优化和改进装置模型，共制作了5套装置模型，分别在二维水槽和三维水槽内进行大量试验，最终将实海况装置的设计方案定型为轻质波浪能吸波体与半潜船的结合。
该新型发电装置采用外形经过特殊设计的轻质波浪能吸收浮体，使得浮体的运动轨迹能与波浪运动轨迹相匹配，可最大程度吸收入射波而最小程度减少透射和兴波。日前首次投放的该发电装置安装有两套不同的能量转换系统，总装机20kW，其中液压发电系统装机10kW，直驱电机系统装机10kW，两套系统均成功发电。试验表明，该新型设备实现了快捷、安全和低成本研发海洋波浪能发电装置的目标，为规模化开发利用海洋波浪能打下坚实基础。据介绍，该发电装置由国家海洋可再生能源专项资金项目——“10kW水母式波浪能发电装置研究”专项资助完成。