新型擺板式波浪能發電裝置的設計與模型試驗

陳遠明， 周昭民， 樊天慧， 周斌珍*， 何春杉

(1. 華南理工大學 土木與交通學院， 廣東 廣州 510641；2. 哈爾濱工程大學 船舶工程學院， 黑龍江 哈爾濱 150001)

0 引 言

傳統化石能源難以滿足未來能源需求，可再生能源的開發利用變得更加迫切[1]。全球可開發的波浪能年儲量可達2 TW[2]，大力發展海洋波浪能對緩解我國能源壓力、調整國家能源結構和發展海洋經濟具有重要意義[3]。

波浪能發電裝置按照波能俘獲原理可分為振蕩水柱式、擺式、筏式、聚波越浪式、點吸收式、鴨式等[4]。擺式裝置的優點為設備制造相對簡單、波浪能利用效率較高。但擺式裝置外露的發電機和傳動機構易受波浪沖擊和海水腐蝕導致損壞[5]。國外較典型的擺式發電裝置有丹麥Wavestar裝置[6]、法國SEAREV裝置[7]和英國Lancastar大學的Forg裝置[8]。對于國內擺式波浪能發電裝置：國家海洋技術中心2012年在大管島建造1座裝機功率為100 kW的擺式波浪能發電站，裝置連續工作超過2個月：浙江大學提出漂浮擺式與漂浮擺-斜坡組合的浮力擺波浪能裝置，對裝置的水動力特性和功率控制技術進行數值仿真和模型試驗[9-10]；中國科學院廣州能源所設計的10 kW“鷹式一號”波浪能發電裝置無故障海上連續運行6個月，裝置提高發電性能的穩定性和連續性，始終保持高效運行[11-12]；廣州能源所在“鷹式一號”基礎上，設計120 kW的“萬山號”發電裝置，該裝置為船舶與波浪能轉換裝置的結合體，并可在裝置頂部加裝太陽能電池板、風力發電機等多能互補裝置[13]。

本文設計一種密閉型自適應潮位擺板式波浪能發電裝置，該裝置利用擺板與主體之間的相對運動將波浪能轉換為機械能，再利用發電機轉換為電能。……