一種利用波浪能發電裝置

趙潤禾

（山東科技大學，山東 青島 266000）

1 波浪能利用前景

海洋不僅擁有豐富的水產、礦產資源，更蘊藏著巨大的能源。利用海浪發電，既不消耗任何燃料和資源，又不產生任何污染，因而是一種干凈的發電技術。因此，世界上各個國家都十分重視并且花大力氣開發與研究海洋波浪能，尤其是研究和開發波浪能發電裝置。

2 波浪能發電現狀

當今世界上有多種波浪能發電裝置，現在主流的海上發電裝置有振蕩水柱式發電裝置，該裝置利用海浪波峰波谷作用來進行轉換空氣流，帶動電動機運動，產生電流。由于這種方式產生的空氣流是不穩定的振蕩氣流，所以對控制系統和電能轉換系統有較高的要求，轉換效率低，經濟性很差，它能普及的原因是國外海域波能密度大，但由于我國的情況，波能密度普遍低，故不建議在我國推廣其次還有鴨式海浪發電裝置，該裝置則是利用浮力大小在縱深方向上逐漸遞減的原理來進行設計，能使轉換效率最大化，機構簡單大面積布置效果好，但由于結構復雜，海上工作的安全性差，在我國很少獲得試用還有波動閥式海浪發電裝置利用裝置隨海浪上下浮動，產生相對運動利用液壓馬達進行發電，制造成本偏低，能抵抗大風大浪，但維修費用不低，使用比較普遍，我國現有的經濟水平較難達到還有比較普遍的就是振蕩浮子式發電裝置，利用浮體隨波浪上下浮動，該裝置能量轉換裝置較少，轉化效率高，機構簡單，造價低廉，可大規模生產，但是不能抵抗大風大浪，容易損壞，所以利用前景不太明朗。

3 需解決技術問題

（1）海洋能發電所需條件。①海浪能量分布范圍廣，能量密度小，需要若干個小型設備同時收集海浪的能量；②從各個小型設備收集的能量不易集中，需要某一特殊裝置將這些分散的能量加以集中利用，并作用同一臺發電機上，以降低設備成本；③對設備的抗海水腐蝕、抗海水擊打、較好的耐久性以及可靠性要求較高；④海流方向的不確定性，要使水輪能保持一個方向的轉向，并保證能源的高利用率；⑤基體的確定及固定能使裝置保持相對穩定。

（2）海洋能發電經濟地要求。①結構簡單，能進行批量生產，且成本較低；②可靠性高，能保證長時間的工作狀態不易損壞；③便于維修，避免運送，原地維修。

4 波浪能發電裝置設計

（1）設計背景。波浪能發電裝置大都放置在海水中，海洋的一些惡劣環境時常發生，另外海水具有一定的腐蝕性，可能會造成波浪能發電裝置的破壞與失效，因此波浪能發電裝置的穩定性以及抗腐蝕性成為首當其沖要解決的問題。海面的垂直方向波浪能不穩定，而在平行于海平面方向往往受到較大的風浪沖擊，因此為充分利用水平方向的風浪的動力，并減少對設備地沖擊與損傷，在吸納國內外成熟技術的基礎上，創新設計了橫動海面波浪能發電浮子。

（2）橫動浮子設計。本產品設計為橫動浮子式，建造難度以及設計難度較其余波浪能裝置低，構造相對簡單。該浮子設計為近似球形，在球形的中間部分安裝有支桿，通過浮子中間的支桿與傳動機構相連，經由傳動機構帶動主體內部的發電系統進行發電。浮子結構簡單重量較輕，僅有浮子部分浸沒于海水中，節省了昂貴的材料費與維護費。機體上鏈接有多個浮子，從而利用多個方向的水平波浪能，當其中的某個浮子出現故障時，其余浮子不會受到影響而繼續工作，球形浮子與其他形狀的浮子相比，具有較少的菱角，能夠大大增強在海水中的耐腐性。

5 結語

海洋能發電平臺地開創能夠為沿海城市提供充足得能源供給，緩解東部沿海地區的能源不足。同時，波浪能發電裝置也可以為孤立得海島提供能源支持，具有良好得應用前景，對我國新能源地普及有重大意義。