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波浪动力发电技术的研究与应用波浪动力是一种新型的可再生能源，可以通过波浪动力发电技术进行转换。
波浪动力发电技术是一种利用波浪动力产生电能的技术，它的工作原理是通过振动波浪发电机，将波浪动力转换为电力。
波浪动力发电技术在可再生能源领域中具有良好的发展前景，本文将从以下几个方面介绍波浪动力发电技术的研究与应用。
一、波浪动力发电技术的研究进展波浪动力发电技术在全球范围内已经得到广泛应用，不断取得了一系列的研究进展。
其中，振动波浪式发电机是一种常见的波浪动力发电技术，它是利用海浪运动振荡发电机，通过转动转子产生电能。
振动波浪式发电机具有体积小，结构简单，维护方便等优点。
此外，震荡水柱式发电机也是波浪动力发电技术的一种重要形式，它通过水柱振动产生电能。
独立式波浪能发电机是另一种发电方式，它可以利用海面风浪、洋流等波动形式收集能量，并将其转化为电能。
二、波浪动力发电技术的应用现状波浪动力发电技术在欧洲、美洲、亚洲等地已经得到广泛应用。
其中，欧洲地区是波浪能发电技术发展最为成熟的地区，目前主要应用于北海和爱尔兰海，其发电量已经达到了数百万千瓦时。
亚洲地区的波浪动力发电技术主要集中在日本、韩国等海域，目前通过波浪能发电的占比不高，但是在各国政策倡导下，未来的发展前景广阔。
三、波浪动力发电技术面临的挑战虽然波浪动力发电技术在可再生能源领域具有较好的前景，但是它面临着一系列的挑战。
其中，最大的问题是海洋环境下设备的耐腐蚀性和可靠性。
在海洋环境下，设备需要能够抵抗恶劣的海洋环境，具有很高的耐腐蚀能力和稳定性。
其次，波浪动力发电技术的成本也是制约其发展的一个因素。
目前波浪动力发电技术的成本较高，需要大量的投资和维护费用。
虽然政府制定了多种补贴政策，但是仍需要不断降低其成本，以促进其应用发展。
四、未来波浪动力发电技术的发展趋势未来，波浪动力发电技术将更加智能化、高效化和智能化。
随着技术的不断成熟，波浪动力发电技术的成本将不断降低，同时其产量也将不断提高。
漂浮摆—斜坡组合式波浪能发电装置研究万占鸿;张大海;郑红浩【摘要】目前全球对能源的需求急速增长,其中对可再生能源的需求也越来越大.中国将成为全球能源消费第一大国,研发高效的可再生能源装备已刻不容缓.我国有大量可开发的海洋波浪能,其中舟山附近海域的波浪能相当丰富.文中研发了适合舟山海域波浪条件的波浪能发电装置.具体研究内容包括以下几个方面:(1)从流体力学理论出发,采用斜坡将水平速度转化为垂向速度,设计了近岸固定式可适应潮位变化的波浪能发电装置.(2)进行了多种结构漂浮摆-斜坡组合的模型试验,找到了最佳结构方案,验证了漂浮摆原理的可行性.利用提升重物的方法获得了模型装置的一级波浪能捕获效率,成功通过液压装置将波浪能转化为电能.(3)建立了基于非稳态RANS的CFD仿真模型,分析漂浮摆式波浪能捕获模块的水动力性能.研究在不同载荷情况下漂浮摆装置的能量输出情况,得到了装置在特定工况下的漂浮摆受力情况,为能量转化系统设计和装置设计制造提供参考.【期刊名称】《海洋技术》【年(卷),期】2017(036)004【总页数】6页(P1-6)【关键词】水动力性能;波浪能装置;漂浮摆—斜坡;CFD【作者】万占鸿;张大海;郑红浩【作者单位】浙江大学海洋学院,浙江舟山316021;浙江大学海洋学院,浙江舟山316021;浙江大学海洋学院,浙江舟山316021【正文语种】中文【中图分类】P743.2随着经济的不断发展和人们消费水平的不断提高，全球的能源需求也在快速增长。
国际能源署2013年报告显示，未来30年全球能源需求将增加37%，2040年的原油需求量将为10 400万桶/日，比2013年的原油需求量多1 400万桶/日。
报告还指出，大约20年后我国将成为全球最大的石油消费国。
此外，2040年与能源相关的二氧化碳排放量将增长1/5，与这一排放量相对应的是，全球平均气温将上升3.6℃。
因化石能源使用而引发的气候异常现象和酸雨等环境问题也呈逐年增多之势。
摆式波浪发电装置原理
摆式波浪发电装置原理
摆式波浪发电装置是一种利用海浪能量发电的新型设备，该装置具有
简单、高效、可靠等优点，正逐渐成为海洋能源开发的热点。
该装置的原理是利用波浪的能量，将海浪的上下浮动转变为液压油的
往返运动，进而驱动液压发电机工作，输出电能。
更具体来说，该装置由摆动臂、摆动缸、摆杆和液压发电机组成。
摆
动臂和摆动缸连接在一起，摆杆连接在摆动缸和液压发电机之间。
当
海浪推动摆动臂上下摆动时，摆动臂和摆动缸一起运动，液压油经过
缸内承压缸体进入较小的缸腔，使摆杆上移。
当海浪使摆动臂下降时，则会使摆动缸向下运动，液压油经过缸内的液阻阀进入较大的缸腔，
使摆杆下降。
这种液压油的往返转化为液压发电机转子的匀速旋转，
进而输出电能。
与传统的海浪能利用装置相比，该装置具有结构简单、传动机构少、
运动稳定等特点。
同时，液压发电机具有功率密度大、效率高、运转
顺畅等优势，可以更好地满足海洋能源的发电需求。
当然，该装置也存在一些问题，如波浪大小、方向、速度不同，可能会对摆动产生影响，引起摆动幅度的不稳定性，需要更好的控制系统来调整波浪的能量，保证装置的稳定性和高效性。
总的来看，摆式波浪发电装置的原理是非常简单、实用的，是未来海洋能源开发的重要手段之一。
摆式波能发电装置性能的时域分析摆式波能发电装置是一种利用海洋波浪能量发电的装置。
它利用海浪的上下运动来运动发电装置，进而产生电能。
在此背景下，本文从时域分析的角度详细研究了摆式波能发电装置的性能。
首先，摆式波能发电装置的性能可以被描述为其电压输出。
电压输出是由电位计测得的。
摆式波能发电装置的输出电压随时间变化。
在海浪波动的情况下，装置的输出电压随着海浪的波动而起伏。
海浪波动的幅度越大，摆式波能发电装置的输出电压也越大，反之亦然。
其次，从时域分析的角度，在摆式波能发电装置中，当摆臂大幅度运动时，电荷在电容板上积聚，并瞬间放电，形成电脉冲信号。
在这个过程中，电荷的大小与摆臂运动的速度有关。
摆臂运动速度越快，电荷积累和放电也越快，产生的电压脉冲信号也就越强。
除了速度，摆臂的初始电荷和电容板的电容量也对输出电压产生影响。
当电容板剩余电荷较少时，电场力变弱，导致电容板上积聚的电荷很少，产生的电压脉冲信号也就越小。
反之，当电容板电容较大时，电场力更强，积聚的电荷量较大，输出的电压脉冲信号也就越强。
此外，加载电荷对输出电压的影响也是不可忽略的。
在实际应用中，摆式波能发电装置的输出通常通过加载电荷来转换成电能。
在波浪的情况下，加载电荷的电阻值越小，输出电压越大，电能转换效率也就越高。
综上所述，摆式波能发电装置的输出电压受多种因素的影响，主要包括海浪波动、摆臂的速度、电荷的大小、电容板电容量以及加载电荷的电阻值。
在实践中，需要综合考虑这些因素对性能的影响并进行优化，以实现高效、稳定的能量转换。
随着技术的发展，摆式波能发电装置的性能将不断提高，为清洁能源的开发和利用提供更好的选择。
波浪能发电技术研究浅谈摘要：随着世界能源日趋紧张，波浪发电作为一种新能源的来源，受到世界各国的重视。
介绍了海洋波浪能发电装置的原理，对海洋波浪能发电装置进行了分类，总结了几种典型海洋波浪能发电装置的优缺点，并针对现阶段国内外研究现状指出目前存在的问题和今后海洋波浪能发电装置的发展前景。
Abstract: As a source of a new energy, wave power generation is paid much attention by more countries while the decrease of the amount of the energy day by day. In this paper， the principle and classification of ocean wave power generation device was introduced； and the advantages and disadvantages of several typical ocean wave power generation devices were summarized. Moreover， the problems of the current research status and developing prospect of ocean wave power generation device was indicated．关键词：海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生能源，主要为潮汐能、波浪能、潮流能、海水温差能海水盐差能。
更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。
究其原因，潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化，其他基本上源于太阳辐射。
为保证人类所需的能源稳定持久的发展，世界各国均在努力使能源结构从单一的常规能源向多种新能源过渡，近20年来，作为主要可再生能源之一的清洁的海洋能事业取得了很大的发展。
“钟摆式波浪发电设备”与海堤建设结合的研究【摘要】本文首先介绍了波浪发电设备和海堤建设的发展现状，然后提出了“钟摆式波浪发电设备”与海堤建设结合的观点，并进行了具体的论证，最后对其经济价值以及对南海的岛屿建设的预期作用做出了评价。
【关键词】波浪发电；“钟摆式波浪发电设备”；海堤建设；“钟摆式波浪发电设备”与海堤建设的结合一、波浪发电设备的发展现状（一）波浪发电技术波浪发电是通过波浪能转换装置，先将波浪能转换为机械能，然后再转换成电能的过程。
波浪能的转换一般有三级。
第一级为波浪能的收集，通常采用聚波和共振的方法把分散的波浪能聚集起来。
第二级为中间转换，即能量的传递过程，包括机械传动、低压水力传动、高压液压传动、气动传动等，使波浪能转换为有用的机械能。
第三级转换，把机械能通过发电机转换为电能。
波浪发电要求输入的能量稳定，必须有一系列稳速、稳压和蓄能等技术来保证，它同常规发电相比有特殊的要求。
（二）波浪发电设备的现状1.波浪发电设备的发展历史。
1799年，法国的吉拉德父子，获得了波浪能的首项专利。
1965年，日本的益田善雄发明了导航灯浮标用的气轮机波浪能发电装置，获得推广，成为首次商品化的波浪能发电装置。
挪威在卑尔根附近的奥依加登岛建成了一座装机容量为250KW的收缩斜坡聚焦波道式波浪能发电站和一座装机容量为500KW的振荡水柱气动式波浪能发电站，标志着波浪能发电站实用化的开始。
2.波浪发电设备的发展现状。
据《纽约时报》报道，随着技术进步，美国首个获得商业许可的并网波浪能发电装置，日前已经进入了最后的测试阶段。
该装置由海洋电力技术公司设计，获得了美国联邦政府的批准，并网之后足以为1000户家庭提供电力。
中科院广州能源研究所承担的一项国家高技术研究发展计划（即863计划）课题――“漂浮直驱式波浪能利用技术研究”，2013年通过科技部验收，标志着这一项新型波浪能发电技术取得阶段性成果。
当今世界波力发电成本基本上接近于普通电价，出于竞争，还应继续努力进一步降低，主要是改进设备。
波浪能发电技术研究及其应用第一章：引言波浪能是一种廉价、环保的可再生能源，一直以来都备受关注。
随着科技的进步，波浪能发电技术获得了巨大的发展，已经逐渐成为可再生能源领域的重要研究方向。
本文对波浪能发电技术的研究及应用进行了详细的探讨。
第二章：波浪能资源概况波浪能是一种取之不竭的可再生能源，根据不同的测算方法，全球海洋波浪能资源总量为2000~10000GW，这是非常可观的能源储备。
目前，全球仅有少数国家开发了波浪能，其中最具代表性的是英国、葡萄牙、西班牙、爱尔兰等国家。
第三章：波浪能发电原理波浪能主要利用水面上涨落的波浪动能来发电，其主要的发电原理为机械能转换为电能。
通常，波浪能发电系统包括波浪能捕捉装置、能量转换机构、发电设备、电力传输和控制系统五个部分。
波浪能捕捉装置是通过波浪的起伏来产生机械运动，进而驱动液压泵或机械传动机构，使得机械能被转化为电能输出，并通过电力传输和控制系统向外输出电力。
第四章：波浪能发电技术的类型波浪能发电技术的研发主要包括以下几种类型：浮体式波浪能发电技术、压电效应波浪能发电技术、直接发电波浪能发电技术等。
其中，浮体式波浪能发电技术是较为成熟的技术之一，它通过球形、圆柱、鼓形等形状的浮子、浮板根据波浪涨落产生的水流动力旋转涡轮机驱动发电机发电。
压电效应波浪能发电技术则是应用于海洋波浪中的电压产生和电荷累积特性，将其转换为电能。
直接发电波浪能发电技术则是使用波浪能直接恒定的运动方式产生电能。
第五章：波浪能发电技术的应用前景波浪能发电技术是非常有前景的发展方向，主要得益于以下几点：波浪能资源丰富、成本较低、环保节能、可再生等特点。
目前，世界上已经有不少国家开始积极地开展波浪能发电项目的建设，其中英国是最为活跃的国家之一，波浪能占其可再生能源中的比例已经达到22%。
随着波浪能发电技术的不断发展，相信我们将会看到更多的国家参与到这个领域的建设中来。
第六章：结论波浪能发电技术的研究及应用正迎来发展的重要时期，其具有广阔的应用前景和不可替代的环保经济利益。
波浪发电装置开发与海域布局优化研究引言随着全球能源需求的不断增长，可再生能源的开发与利用成为了当今社会亟需解决的问题。
波浪能作为一种潜在的可再生能源形式，具有巨大的开发潜力。
波浪发电装置的研发和海域布局优化对于实现可持续能源的目标至关重要。
本文将重点讨论波浪发电装置的开发和海域布局优化方面的研究。
一、波浪发电装置的开发1. 波浪发电装置的原理波浪发电装置利用海洋表面的波浪动能转化为电能。
常见的波浪发电装置有浮式装置、摆锤式装置和压力装置等。
浮式装置通过浮子的上下浮动来获取波浪动能，摆锤式装置则利用锤头的来回摆动来启动发电机，而压力装置则借助波浪的压力差来驱动液体流动以产生电能。
2. 波浪发电装置的关键技术波浪发电装置的开发面临着许多技术挑战。
其中，装置的设计和材料的选择是关键。
合理设计波浪发电装置的形状和结构，以便最大程度地捕捉波浪动能，提高转化效率。
选择耐海水腐蚀的材料，保证装置的长期稳定性和可靠性。
3. 波浪观测和数据分析波浪的能量和频率对于波浪发电装置的设计和优化至关重要。
进行海域的波浪观测和数据分析，可以提供宝贵的参考数据。
根据不同地理位置的波浪特征，选择最适合的波浪发电装置类型和参数，以最大程度地利用波浪能量。
二、海域布局优化研究1. 海域资源评估在选择合适的海域布局前，对海域资源进行评估是必要的。
通过对海域的地形、水流、风力等因素的分析，可以确定最适合波浪发电装置的区域。
同时，评估海域的可持续性和环境影响，进一步确保装置的长期运行和生态保护。
2. 空间规划和布局优化海域布局的优化需要考虑多个因素，包括波浪资源的分布、装置之间的间距、海洋生态系统的保护等。
通过对这些因素的综合考虑，确定最佳的波浪发电装置布局方案。
采用优化算法进行空间规划，以实现装置布局的最大效益和最小环境影响。
3. 与其他海洋利用活动的协调海域是多种资源利用的重叠区域，如渔业、航运等。
在进行海域布局时，要与其他海洋利用活动进行协调，避免冲突和资源浪费。
波浪能发电技术的研究与应用随着人们对环境问题日益重视，各种可再生能源的研究与应用越来越受到关注。
其中波浪能发电技术在可再生能源领域中占据着重要的地位。
本文将着重探讨波浪能发电技术的研究现状、应用前景以及面临的挑战。
一、波浪能发电技术的研究现状波浪能发电技术是一种将波浪能转化为可用电力的技术。
发电设备通常安装在海洋中，通过浪涌和涨潮的能量来转换机械能为电能。
随着技术的进步，波浪能发电技术的研究成果得到了不断的提升和发展。
截至目前，波浪能发电技术主要有以下几种：1. 波浮式发电设备波浮式发电设备是一种外形类似于浮标的设备，其基本原理是通过浮标随波浪浮动来传递运动能，最终通过发电机将其转化为电能。
这种技术具有稳定性好、使用寿命长等优点，且适用范围广泛。
2. 波能吸收式发电设备波能吸收式发电设备是通过一系列的浮动器、液压缸和发电机组等组件，实现波浪能量的吸收和转化。
其优点是既能转化涌浪能量，也能转换横波浪能量，适用性强，但需解决部件的维护等问题。
3. 海底波浪发电设备海底波浪发电设备是将发电设备安装在海底，通过压缩波浪传递机械能，再将其转化为电能。
其优点是对海洋生态影响小，但需要解决海洋环境对设备的侵蚀、维护难度等问题。
二、波浪能发电技术的应用前景波浪能发电技术有着广泛的应用前景。
目前，波浪能发电技术已经在欧洲等多个国家得到应用。
法国的La Rance水库、加拿大的East Coast等地均有大规模的波浪能发电设施建设。
未来，波浪能发电技术将成为世界各国发展可再生能源的重要手段。
根据预测，到2030年，世界上可再生能源的总体供应将占到能源生产的22%左右。
波浪能发电技术作为其中的重要组成部分，将得到广泛应用。
三、波浪能发电技术面临的挑战尽管波浪能发电技术的发展前景广阔，但其中也存在一些挑战和难点：1. 技术难题波浪能发电技术因其研究难度大、技术复杂度高等原因，目前还存在一些技术难题。
例如，如何提高发电转化效率、如何降低发电成本等问题，都需要关注和研究。
一种球形摆式波浪发电装置的研究的开题报告摘要：随着人类社会的发展和对清洁能源需求的不断提高，波浪发电逐渐成为了一种备受关注的新型能源。
本文主要研究了一种球形摆式波浪发电装置，通过分析其工作原理、设计方案、性能及优缺点，对其进行了详细的研究和探讨。
同时，还对该装置的未来发展进行了展望和预测。
关键词：波浪发电；球形摆式发电装置；工作原理；设计方案；性能分析。
一、研究背景与意义随着人们对清洁能源需求的不断增加，利用海洋能源进行发电已经成为了实现清洁能源转型的一种新的途径。
波浪能作为一种潜在的、需要进一步开发的海洋能源，其研究和利用越来越受到人们的关注。
而目前在波浪发电领域中，球形摆式波浪发电装置备受关注。
该装置采用了复合材料球体作为浮标，借助海浪的升降运动，通过球体与底座之间的摆动获得能量，进而产生电能。
该装置具有结构简单、稳定性好、功率输出高、适应性强等优点，能够满足不同场景下的实际需求。
因此，对球形摆式波浪发电装置的研究和开发具有重大意义。
实现其在实际应用中的有效转化，不仅可以为人们提供清洁、稳定、可持续的能源，同时也能够推动海洋能源的进一步开发和利用。
二、研究内容和方法本文将对球形摆式波浪发电装置的工作原理、设计方案、性能及优缺点等方面进行研究和探讨，同时对该装置的未来发展进行展望和预测。
研究方法主要包括理论分析、计算模拟和实验验证。
在理论分析方面，将采用数值计算和物理模型建立，对该装置的运动和功率输出进行模拟和分析。
在实验验证方面，将进行模型试验和实际测试，以验证该装置的性能表现和实际应用效果。
三、预期研究结果和意义通过对球形摆式波浪发电装置的工作原理、设计方案、性能及优缺点等方面进行研究和探讨，本文将获得以下预期研究结果：1. 对球形摆式波浪发电装置的工作原理进行详细阐述，并通过计算模拟进行验证和分析。
2. 基于理论分析和计算模拟，提出一种适用于球形摆式波浪发电装置的设计方案，并进行性能分析和优化。
波浪能发电技术的研究与开发近年来，随着能源环保意识的提高，越来越多的人开始关注一些新型可再生能源，比如潮汐能、波能等。
而在其中，波浪能发电技术备受关注，因为这种技术具有广泛的应用前景。
一、波浪能发电技术的基本原理波力发电的基本原理是利用海洋波浪的能量，通过浮标、柔性连接杆、蓄能、销轴等组件将波浪的能量转化为电能。
目前，这种技术分为三种：浮动式波浪能发电、摆锤式波浪能发电和压缩式波浪能发电。
其中，浮动式波浪能发电是应用最多、也是发展较为成熟的一种技术。
它是将海上浮标与发电机连接，当浮标随波浪上下浮动时，发电机也跟着转动，从而产生电能。
摆锤式波浪能发电则是将海上摆锤与发电机连接，当摆锤受到波浪力量时，便会摆动，从而带动发电机转动，产生电能。
压缩式波浪能发电则使用各种设备将海浪压缩成高压水柱，高压水柱通过液压装置带动涡轮转动，进而带动发电机发电。
二、波浪能发电技术的开发现状虽然波能发电技术的开发在国际上已有所突破，但是在我国的发展还处于起步阶段。
目前，我国的波浪能发电项目主要有两个，分别为浙江福建两地的示范工程。
福建的示范工程以压缩式波能发电为主要技术手段，而浙江则是以浮动式波浪能发电为主。
国际上，澳大利亚在波浪能发电技术的开发上表现尤为突出。
据悉，该国的波浪能发电效率已能达到70%以上。
三、波浪能发电技术的优势相对于其他可再生能源，波浪能发电的优势在于——与风能、水能等相比，它更加稳定，能够全天候不间断地产生电力，且质量较高。
并且它是一种高效、清洁、低碳的新兴能源，不会对环境产生污染，对于保护海洋环境也有着重要的意义。
四、波浪能发电技术的瓶颈虽然波浪能发电技术具有很多优势，但是它目前在实际应用中还存在一些瓶颈，主要包括以下几个方面：1．设备损坏率高：由于海洋环境的恶劣，设备的损坏率较高，且损坏后维修成本较高。
2．布局规划不当：由于海洋环境的开放性及复杂性，如果在布局规划上不科学，会对海洋环境造成一定破坏。
波浪能发电前景与国内外发电装置目前，全球能源需求持续增加，传统能源曰益枯竭，同时大量化石能源的使用又引发了严重的环境污染和气侯问题，这些已成为全球普遍关注的焦点。
据国际能源署预测，2040年全球能源需求增长37%，年平均需求增长1～2%，原油需求量将从2013年的9000万桶/日增加至2040年的10400万桶/日。
21世纪30年代前期中国将超过美国成为全球最大的石油消费国。
2040年与能源相关的二氧化碳排放量将增长1/5，与这一排放量相对应的是，全球平均气温将上升3.6℃。
因化石能源使用而引发的气候异常现象和酸雨等环境问题也呈逐年增多之势。
为有效地解决上述问题，大力开发可再生能源势在必行，也是人类社会实现可持续发展的必要条件。
1、波浪能发电的前景可再生能源技术是实现全球能源低碳供应的关键要素。
可再生能源，是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的能源，主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能等可再生能源的使用对环境无害或危害极小，资源分布一般比较广泛，适宜就地开发利用。
与其他能源相比，电力对于减少全球能源结构中化石能源的份额发挥着更重要的作用。
总体而言，到2040年，为应对电力需求的增加，以及替代现有的到2040年要退役的装机容量（约占现役装机容量的40%），需要新建7200吉瓦（GW）的装机容量。
可再生能源占发电比重增加最多的是发达国家，达到37%，发展中国家可再生能源发电量增长两倍多，以中国、印度、拉丁美洲和非洲地区为代表。
为了解决能源问题，越来越多的国家把目光投向占地球表面积71%的海洋。
海洋能一般是指存在于海水中的可再生能源，包括波浪能、潮汐能、海流能、温差能、盐差能等。
波浪能是海洋表层海水在风里的作用下波动所蕴藏的能量。
全球海洋能理论可再生功率达76600GW。
几种常见海洋能资源的储量见下表，波浪能的实际可开发量较高，为300GW。
各类海洋能的资源储量单位GW能源种类理论储量技术可用储量实际可开发量潮汐能3000 100 30波浪能3000 1000 300海流能600 300 30盐差能30000 3000 300温差能40000 2000 100根据《中国沿海农村海洋能资源区划》，我国沿岸波浪能资源平均理论总功率为12.84GW。
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·52·2019年第14期文章编号：2095－6835（2019）14－0052－02基于机械整流式PTO的摆式波浪能发电装置研究张士琢1，孙亮2，徐琳1（1.武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉430070；2.武汉理工大学交通学院，湖北武汉430223）摘要：海洋波浪能作为一种新型能源，具有较大的潜力。
近些年摆式波浪能发电装置由于其优良的性能成为学者们关注的热点，但是现阶段摆式波浪能发电装置大多采用液压传动的方式，使装置只能俘获单方向的波浪。
通过借鉴电路系统中整流电路的概念，完成了机械整流式PTO（动力输出）方案的设计。
之后通过试制比例样机进行实验验证，在波浪条件为0.1m/0.2s的情况下，装置的平均发电功率为1.04W，最高发电功率为5.5W。
关键词：机械整流；PTO（动力输出）；波浪能发电；摆式波浪能中图分类号：TM612文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2019.14.0211引言在众多的新型能源中，波浪能以能量密度大、分布范围广而受到人们的青睐。
对于沿海居民而言，通过波浪能发电装置所提供的稳定能源供应，可实现国外学者所提出的水-能源-食物（WEF）生态耦合系统[1]。
在波浪能发电装置的应用方面，相较于其他的波浪能发电装置，摆式波浪能发电装置的能量转化效率较高且适用范围较广[2]。
近些年国内外针对摆式波浪能发电装置已完成较多的探索。
英国的蓝宝能源公司在2005年试制了“OYSTER”装置，已完成了海试[3]。
芬兰所研发的WA VEROLLER波浪能发电装置，进一步开启了摆式波能装置商业化的进程。
但是上述所列举的摆式波浪能发电装置，都存在着一定的局限性[4]：局限于液压传动的特性，装置只能俘获单方向的波浪；液压式传动的效率较低，水下的液压缸等部件易受海水的腐蚀。
20作者简介：张文喜（1987-），男，硕士研究生，从事船舶与海洋结构物设计制造方面的研究。
叶家玮（1947-），男，教授，博士生导师，从事水下机器人、海洋平台诸方面的研究工作。
收稿日期：2010-11-29摆式波浪能发电技术研究Research Overview on Pendulum Wave Power Generation Technology张文喜，叶家玮（华南理工大学 土木与交通学院，广州 510640）ZHANG Wenxi, YE Jiawei( South University of Technology, Guangzhou 510640 )Abstract: Research on wave power generation has advanced signifi cantly over the past few decades. Much of this work has been undertaken by scientists of many countries. This paper briefl y introduces the present situation of utilizing wave energy and the research progress on pendulum wave power generation technology, describes the work of Muroran University and State Oceanic Administration and summarizes the achievements on pendulum wave power generation technology.Key words: Wave power generation; Pendulum; Energy transform; Engineering application摘 要：波浪能作为绿色可再生能源，得到各国政府的重视。
世界上进行波浪能发电技术研究已经多年，取得了许多成果。
本文简单介绍了波浪能发电的应用现状以及摆式波浪能发电的原理及研究进展，对日本室兰工业大学以及我国国家海洋局海洋技术研究所的研究进行了详细的描述。
总结了摆式波浪能发电的研究成果，探讨未来工程应用中的研究方向。
关键词：波浪能发电；摆式；能量转换；工程应用1 前言人类社会即将步入二十一世纪的第二个十年，作为世界主要能源来源的煤、石油、天然气等非可再生资源日渐枯竭,碳排放量过高所带来的温室效应以及生态环境破坏所产生的负面影响日渐严重。
近年来，世界各国都在大力进行着清洁可再生能源的开发与利用工作，由太阳能、风能、海洋能、生物能、地热能及其他可再生能源组成的新能源的开发利用已成为当今世界各国重大研究课题。
海洋能是海洋中蕴藏的可再生自然能源的总称,它包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等。
波浪能作为海洋能的一种,是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。
它是海洋中蕴藏最为丰富的能源之一,也是海洋能利用研究中近期研究得较多的能源之一。
2 波浪能发电应用技术简介波浪能发电作为波浪能利用的主要方式之一,人类对其的研究已有一百多年的历史,当二十世纪五十年代世界第一台波浪能发电机组诞生后,许多专家学者都致力于波浪能发电技术的深入研究。
波浪能发电可以为边远海岛和海上设施等提供清洁可再生能源，相对于其他的能源利用形式有着独特的优势。
其研究应用已趋于成熟,正在进入或接近于商业化发展阶段,向大规模和独立稳定发电方向发展。
波浪能发电系统绝大部分可看作是一个核心是三级能量转换装置的系统，如图1所示。
一般说来，一级能量转换装置直接与波浪相互作用，将波浪能转换成装置的动能、或水的位能或中间介质如液压油等的压力能等；二级能量转换装置将一级能量转换所得到的能量转换成旋转机械的动能，如水力透平、空气透平及液压马达等；三级能量转换将旋转机械的动能通过发电机转换成电能。
由此三级能量转换装置完成了从波浪能到电能的转换，实现了波浪能发电。
经过多年的研究,波浪能发电技术已逐步接近工程应用水平,研究的重点也集中于三种被认为最具有商21业化价值的装置:振荡水柱式波浪能装置、摆式波浪能装置以及聚波储能式波浪能装置。
前两种的原理是分别利用海面波浪的上下运动及利用波浪装置随波摆动或转动,产生空气流或水流使涡轮机转动实现波浪能发电；聚波储能式波浪能装置的原理则是将低压大波浪变成小体积高压水,引入高位水池积蓄后形成水头冲击水轮机实现波浪能发电[1]。
3 摆式波浪能发电装置原理摆式波浪能发电装置是三大商业应用波浪能发电装置之一，其主体是随着波浪摆动的摆体，摆体是摆式装置的一级能量转换机构。
如图2所示，在波浪的作用下，摆体作左右摆动,将波浪能转换成摆体的动能。
与摆体相联的通常是一套液压装置，它将摆体的动能转换成液压装置的动能，再带动发电机发电。
摆体的运动很适合波浪大推力和低频的特性，因此摆式装置的转换效率较高,但机械和液压机构的维护较为困难。
摆式装置的另一优点是可以方便地与相位控制技术相结合，相位控制技术可以使波浪能装置吸收迎波宽度以外的波浪能，从而大大提高装置的效率[2]。
图2 摆式波浪能发电摆体摆动示意图4 摆式波浪能发电技术研究进展4.1 国外研究进展摆式波浪能发电技术最早是由日本室兰工业大学渡部富治教授提出，此后室兰工业大学对此进行了进一步深入研究。
室兰工业大学研究的摆式波浪能发电装置的原理是利用装置的运动部件，在波浪的推动下，将波浪能转换成机械能，从而进一步转换为电能。
这种装置属于固定式波浪能转换装置，结构如图3所示，主要由水室摆板装置、机电转换装置、发配电装置三大部分组成。
水室摆板装置是实现波能转换为机械能过程，机电转换装置是将机械能转换为电能过程，发配电装置是电力输送过程。
其中水室摆板机构是关键技术所在，水动力实验研究与能量转换效率的提高是课题研究的重点。
图3 摆式波浪发电装置示意图基于室兰工业大学的研究成果，日本于1983年在北海道的内浦湾建造了一座装机容量为5 kW的推摆式波浪发电站。
该电站通过一个能在水槽中前后摇摆的摆板从波浪中吸取能量，然后通过一台单向作用的液压泵将能量转换出去，用来驱动发电机发电。
摆板的运行很适合波浪低频特性，其阻尼是液压装置。
该试验电站的摆宽为2 m，最大摆角为±30 o。
波高1.5 m，周期4 s时的正常输出约为5 kW，总效率可达到40%～50%，是日本电站中效率较高的一座。
该电站运行二十个月后，在一次暴风雨中被毁。
在此基础上，日本于1987年在烧尻岛的西浦港建造了一座20 kW的推摆式波浪电站，用来向渔民公寓提供热水，但是该装置在建成三个月后又被毁。
现在日本室兰工业大学准备在一个100 m长的防波堤上建造一座300～600 kW摆式波能装置，如图4所示[2]。
图4 日本300～600 kW摆式波能装置效果图4.2 国内研究进展我国于上世纪八十年代开始进行摆式波浪能发电图1 波浪能发电三级能量转换装置原理图技术的研究工作，现在已经取得了许多成果。
国家海洋局海洋技术研究所在充分吸收了室兰工业大学的研究成果的基础上，进一步地深入研究，设计了一套能够在我国海况应用的摆式波浪能发电装置，原理如图5所示。
液压缸与液路系统、储能器、压力控制阀、液压马达以及油箱等构成一套闭式液压系统，摆体随着波浪的运动通过这套闭式液压系统转换带动发电机发电。
图5 海洋技术研究所研制的摆式波浪能发电装置原理图海洋技术研究所对波浪能液压转换装置进行了试验研究。
通过在天津大学波浪水槽中进行模型试验，对装置的物理形式进行了探讨。
研究所在装置中将两个液压马达串装在同一轴心线上，每一个液压马达进油口装有蓄能器的波浪能液压转换装置，克服了由于波浪能周期变化所造成的功率输出的脉动性，从而具有实际使用价值，可以作为波浪能驱动装置或直接带动发电机发电。
试验研究得出了几个重要结论：波浪能液压转换装置输出功率随入射波能的增加而增加，且呈较陡的线性关系。
波浪能液压转换装置液压马达输出功率转换效率达56%以上，发电机输出功率转换效率达到45%以上。
活塞式的蓄能器能有效地克服由于波浪能周期变化所造成的输出功率的脉动性[3]。
在试验研究取得的结论基础上，研究所进一步探讨了波浪能电站在设计工况下，如何设计关键参数以使装置波浪能转换效率达到最优。
以摆板宽为固定值作为前提假设,这几个重要参数为:摆臂长、摆腹长、摆轴距水面高度、摆轴到水室后墙的距离。
研究所通过有限差分方法分析摆式波浪能电站中的摆板工作原理，建立摆板运动方程的有限差分形式，提出了关于摆式波浪能电站关键参数的一种设计方法[[4]]。
此外，研究所通过模糊方法对模型试验的数据进行分析,提出并解决了摆式波浪电站中设计因素的优先级问题。
给出了摆式波浪电站各主要设计因素的隶属度;提出了摆式波力电站的模糊评价方程，给出了模糊综合评价的两种途径。
研究所还对摆式波浪能电站的吸能机制以及吸能原理进行了深入研究和探讨,从力和作功的角度探讨了吸能的实质。
通过比较几种摆板运动方程形式之间的联系和区别，探索出影响波浪能转换效率的因子，并通过优化设计参数提高了摆式波浪能装置的能量转换效率。
在此基础上，海洋技术研究所承担了国家“九五”科技攻关项目：30 kW摆式波力电站的研制与建设。
该摆式波力电站建于山东省即墨市大管岛，于1999年6月开始实施海况试验，电站所发的电能首先对蓄电池充电，然后再供给用户使用，在入射波高为1～6 m时电站出电约为1～30 kW。
这是我国建成的第一个摆式波力电站。
该电站按照抵抗20年一遇台风的标准建造，目前运行状况良好。
5 总结与展望海洋波浪能发电技术作为一种可再生的新能源技术，具有较好的应用前景。
摆式波浪能发电技术是三大波浪能发电技术工程研究应用方向的其中一种，越来越得到世界各国的广泛关注。
重点的研究课题和关键技术集中在摆体的能量吸收效率以及液压系统的能量转换效率上，目前，已经有日本以及我国等取得了一定的研究进展并开展了实际的工程应用。
展望未来，相信随着人们对新能源，特别是对海洋波浪能的关注的提升，摆式波浪能发电技术的研究应用将迎来更为广阔的明天。
参考文献[1] 余志.海洋波浪能发电技术进展[J]. 海洋工程,1993,11(1):86-93.[2] 王彦龙.波浪发电装置波能转换效率数值模拟研究[D] 天津大学学位论 文, 2007[3] 袁渭贤.波力液压转换装置试验研究[J]. 海洋工程,1990,8(4):88-93.[4] 李继刚.摆式波力电站中几个重要参数的设计[J]. 海洋技术,1998,17 (01): 58-62.22。
