一種利用波浪能發(fā)電裝置

趙潤禾

（山東科技大學(xué)，山東 青島 266000）

1 波浪能利用前景

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

2 波浪能發(fā)電現(xiàn)狀

當(dāng)今世界上有多種波浪能發(fā)電裝置，現(xiàn)在主流的海上發(fā)電裝置有振蕩水柱式發(fā)電裝置，該裝置利用海浪波峰波谷作用來進(jìn)行轉(zhuǎn)換空氣流，帶動電動機(jī)運動，產(chǎn)生電流。由于這種方式產(chǎn)生的空氣流是不穩(wěn)定的振蕩氣流，所以對控制系統(tǒng)和電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)有較高的要求，轉(zhuǎn)換效率低，經(jīng)濟(jì)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(fā)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(jìn)行設(shè)計，能使轉(zhuǎn)換效率最大化，機(jī)構(gòu)簡單大面積布置效果好，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)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(fā)電裝置利用裝置隨海浪上下浮動，產(chǎn)生相對運動利用液壓馬達(dá)進(jìn)行發(fā)電，制造成本偏低，能抵抗大風(fēng)大浪，但維修費用不低，使用比較普遍，我國現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)水平較難達(dá)到還有比較普遍的就是振蕩浮子式發(fā)電裝置，利用浮體隨波浪上下浮動，該裝置能量轉(zhuǎn)換裝置較少，轉(zhuǎn)化效率高，機(jī)構(gòu)簡單，造價低廉，可大規(guī)模生產(chǎn)，但是不能抵抗大風(fēng)大浪，容易損壞，所以利用前景不太明朗。

3 需解決技術(shù)問題

（1）海洋能發(fā)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(shè)備同時收集海浪的能量；②從各個小型設(shè)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(fā)電機(jī)上，以降低設(shè)備成本；③對設(shè)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(zhuǎn)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(wěn)定。

（2）海洋能發(fā)電經(jīng)濟(jì)地要求。①結(jié)構(gòu)簡單，能進(jìn)行批量生產(chǎn)，且成本較低；②可靠性高，能保證長時間的工作狀態(tài)不易損壞；③便于維修，避免運送，原地維修。

4 波浪能發(fā)電裝置設(shè)計

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

（2）橫動浮子設(shè)計。本產(chǎn)品設(shè)計為橫動浮子式，建造難度以及設(shè)計難度較其余波浪能裝置低，構(gòu)造相對簡單。該浮子設(shè)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(jī)構(gòu)相連，經(jīng)由傳動機(jī)構(gòu)帶動主體內(nèi)部的發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電。浮子結(jié)構(gòu)簡單重量較輕，僅有浮子部分浸沒于海水中，節(jié)省了昂貴的材料費與維護(hù)費。機(jī)體上鏈接有多個浮子，從而利用多個方向的水平波浪能，當(dāng)其中的某個浮子出現(xiàn)故障時，其余浮子不會受到影響而繼續(xù)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(qiáng)在海水中的耐腐性。

5 結(jié)語

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