潮起潮落波浪能

21世紀是海洋的世紀，人類從大海中利用資源已成為必然趨勢。海浪總是周而復(fù)始，晝夜不停地拍打著海岸，其中所蘊藏的波浪能是一種取之不盡的可再生能源，有效利用巨大的海洋波浪能資源是人類幾百年來的夢想。

波浪能：取之不竭的可再生清潔能源

海洋中有豐富的波浪能和水，波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能，波浪能具有能量密度高，分布面廣等優(yōu)點。它是一種最易于直接利用、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。

地球表面有超過70％以上面積是海洋，廣大的海洋面積在吸收太陽輻射之后，可以說是世界最大的太陽能收集器，溫暖的地表海水，造成與深海海水之間的溫差，由于風吹過海洋時產(chǎn)生風波，這種風波在寬廣的海面上，風能以自然儲存于水中的方式進行能量轉(zhuǎn)移，因此波浪能可以說是太陽能的另一種濃縮形態(tài)。

同時，波浪能是海洋能源中能量最不穩(wěn)定的一種能源。波浪能是由風把能量傳遞給海洋而產(chǎn)生的，它實質(zhì)上是吸收了風能而形成的，它的能量傳遞速率和風速有關(guān)。

人們利用波浪能的歷史悠久

早在1799年，一對法國父子嘗試為一種可以附在漂浮船只上的巨大杠桿申請專利，它可以隨波浪一起波動來驅(qū)動岸邊的水泵和發(fā)電機。但當時蒸汽機的發(fā)明搶走了人們的注意力，這對法國父子的想法就漸漸的黯淡最后只留跡在制圖板上了。兩個世紀前，油料禁運重新刺激了海浪發(fā)電的設(shè)計，但最后還是因為油價下滑，把這個想法又扔進了廢紙簍。

1964年，日本研制成了世界上第一個波浪發(fā)電裝置——航標燈。雖然這臺發(fā)電機發(fā)電的能力僅有60瓦，只夠一盞燈使用，然而它卻開創(chuàng)了人類利用海浪發(fā)電的新紀元。1984年以來，英國、葡萄牙、挪威、印度、印尼等國相繼進行試驗，但成功的運行裝置并不多。1 984年，挪威投資120萬美元在卑爾根市建造了一個500千瓦的波力電站，正常工作兩年后在一次強臺風中，該電站鋼結(jié)構(gòu)被破壞，發(fā)電機組沒入海中，隨后，英國、印度、日本等國設(shè)計的這類裝置和電站也因土建或其他技術(shù)原因失敗或運行不良。其中比較成功的是英國于2000年11月在蘇格蘭建成的500千瓦岸式波浪能裝置，目前已上網(wǎng)發(fā)電，可以為當?shù)?00戶居民供電。

波浪能發(fā)電技術(shù)是關(guān)鍵

如何將波浪的動能轉(zhuǎn)化為電能，使制造災(zāi)難的驚濤駭浪為人類服務(wù)，是人們多年來夢寐以求的理想。波浪能發(fā)電是通過波浪能裝置將波浪能首先轉(zhuǎn)換為機械能(液壓能)，然后再轉(zhuǎn)換成電能。這一技術(shù)興起于上世紀80年代初，西方海洋大國利用新技術(shù)優(yōu)勢紛紛展開實驗。小功率的波浪能發(fā)電，已在導航浮標、燈塔等獲得推廣應(yīng)用。

海洋中的波浪能量巨大，波浪能發(fā)電技術(shù)是通過波浪能裝置，將波浪能首先轉(zhuǎn)換為機械能，再最終轉(zhuǎn)換成電能。波浪發(fā)電是波浪能利用的主要方式，波浪能利用裝置大都源于幾種基本原理，即利用物體在波浪作用下的振蕩和搖擺運動；利用波浪壓力的變化，利用波浪的沿岸爬升將波浪能轉(zhuǎn)換成水的勢能等。經(jīng)過上世紀70年代對多種波浪能裝置進行的實驗室研究和上世紀80年代進行的實況試驗及應(yīng)用示范研究，波浪發(fā)電技術(shù)已逐步接近實用化水平，研究的重點也集中于3種被認為是有商業(yè)化價值的裝置，包括振蕩水注式裝置、擺式裝置和聚波水庫式裝置。波浪能發(fā)電裝置主要有固定式波浪能裝置，這種裝置又分為岸式收縮波道式。擺式，沉箱式等多種形式。

此外，波浪能還可以用于抽水、供熱、海水淡化以及制氫等。波浪能利用的關(guān)鍵是波浪能轉(zhuǎn)換裝置。通常波浪能要經(jīng)過三級轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換裝置，它優(yōu)化第一級轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生出足夠穩(wěn)定的能量；第三級為發(fā)電裝置，與其他發(fā)電裝置類似。

我國豐富的波浪能資源

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。我國沿岸波浪能資源理論平均功率為1285.22萬千瓦，這些資源在沿岸的分布很不均勻。以臺灣省沿岸為最多，其次是浙江、廣東、福建和山東沿岸。

根據(jù)波浪能能流密度及其變化和開發(fā)利用的自然環(huán)境條件，首選浙江、福建沿岸應(yīng)用為重點開發(fā)利用地區(qū)，其次是廣東東部、長江口和山東半島南岸中段。

中國波浪能發(fā)電方興未艾

1989年，我國在廣東珠海建成了第一座示范實驗波力電站，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(jīng)驗。1 996年，在廣東省汕尾市建設(shè)的100千瓦岸式振蕩水注波浪電站，被列為“九五”科技重點攻關(guān)項目。

“十五”期間，我國專家根據(jù)目前國內(nèi)外波浪能現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)以及優(yōu)缺點，提出了一種半飄浮，半固定的波浪能裝置——振蕩浮子式波浪能裝置。它具有漂浮式的浮子，‘固定式的浮子滑槽，其優(yōu)點是在建造時難度和成本比其他固定式波浪能裝置低，而抗臺風能力又比其他漂浮式和固定式波浪能裝置高，目前我國已將這種波浪能裝置發(fā)展成為獨立的發(fā)電與制淡(水)先進系統(tǒng)。其主要優(yōu)勢在于：能完全脫離大陸電網(wǎng)而獨立發(fā)揮效益，可以有效地采用蓄能手段，將波浪能轉(zhuǎn)換的電能儲存起來，供用戶隨時使用；并可根據(jù)用戶需要，將海水變成淡水；該系統(tǒng)在浪大時可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，在浪小時能間歇穩(wěn)定發(fā)電，其獨立性，穩(wěn)定性以及建設(shè)的簡便性極具實用價值。

2005年，世界首座波浪能電站落戶廣東省汕尾市。據(jù)悉，這是世界上首座能獨立穩(wěn)定發(fā)電的波浪能系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，人類第一次實現(xiàn)了將波浪能轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的電能。這個波浪能系統(tǒng)將波浪能發(fā)電，制造淡水和用戶直接用電三項功能結(jié)合起來，最終實現(xiàn)“三合一”。預(yù)計每年可以發(fā)電7萬度。按照我國偏遠農(nóng)村家庭每戶每天用電0.8度計，可以供應(yīng)240戶人家同時用電。

專家表示，預(yù)計在不久的未來，波浪能發(fā)電系統(tǒng)可實現(xiàn)模式化生產(chǎn)，并將設(shè)備裝箱推入海底，不占用陸地資源，將大大降低成本，每度電控制在2元左右。

2008年，中國科學院研制成功了液態(tài)金屬磁流體波浪能直接發(fā)電的原理性演示裝置，提出了一種工作原理與常規(guī)波浪能發(fā)電系統(tǒng)完全不同的新型波浪能發(fā)電技術(shù)。其實質(zhì)是系統(tǒng)采用了磁流體發(fā)電機，提供了一個與波浪吻合很好的機械阻抗。因此，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率高、功率密度大、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉，而且移動性好。

未來：商用波浪能發(fā)電是趨勢

2008年，葡萄牙建造的世界第一座商用波浪能發(fā)電場首次亮相。通過3根140米長的“紅色海蛇”，連接在葡萄牙北海面海床處的圓柱型波浪能轉(zhuǎn)換器，該發(fā)電場的波浪能將會被轉(zhuǎn)化為電能。然后通過海底電纜中轉(zhuǎn)站，最終注入電網(wǎng)。這個外形細長、用金屬制作的奇妙裝置能隨著波浪起伏上下擺動，它里面的活塞與海底相連，可保持固定不動，并不斷泵送液壓油，從而推動發(fā)電機發(fā)電。電站通過海底電纜把電能送到岸上。目前這座電站正利用恒久不變、用之不竭，可再生的波浪能為1500個家庭供電。

誰能想到，海洋的波浪竟然蘊藏如此具大的能源?假如全球各個海洋都架設(shè)了這種橙黃色，140米長的奇妙裝置，發(fā)出電力可達2萬億瓦，相當于全球耗電量的兩倍，雖然這種設(shè)想不太現(xiàn)實，但是這種發(fā)電裝置小批量投入使用就已經(jīng)表明，它是一種可供選擇的清潔能源，對我們這個能源匱乏的星球來說，它很可能成為備受歡迎的一種能源。

這項工程花費了約900萬美元，葡萄牙政府為此專門指定了“國家強制光伏上網(wǎng)電價”的政策對波浪能發(fā)電等可再生能源予以政策支持，“國家強制光伏上網(wǎng)電價”政策要求國家公用工程從更多家供應(yīng)商處購得可再生能源。因此，波浪能發(fā)電站的積極支持者堅信波浪能在15年之內(nèi)將會產(chǎn)生成本效益。