1.2　波能发展概况

海浪是一个巨大的、大部分未开发的能源资源，从海浪中提取能量的潜力是相当大的。通过这一领域的研究，可以达到利用可再生能源的目标，但相比其他可再生能源开发技术，波能开发技术还远未成熟。这里介绍波能利用的一般状况，并对当前的海浪能量转换（WEC）技术的设备类型进行评估。波能利用系统由三部分组成：波能捕获系统、能量传递系统、发电系统。波能捕获系统的关键是波能捕获效率的研究。而能量传递系统和发电系统主要是能量转化效率和如何得到稳定电力的研究。本章主要介绍能量捕获系统，然后简要介绍一下控制策略。

在18世纪后期就有波能开发利用的专利，现在波能利用的研究主要源于20世纪70年代出现的石油危机。由于全球气候的变化和CO2排量的增加，人们更加关注如何利用可再生能源来发电，从而推动了这一领域的发展。

据估计全球可再生波能资源为2TW（1TW=1012W）左右，这里说的是波能再生率，Heronemus估计的是2.2TW，而Isaacs和Seymour估计的是2.5TW。

王传崑利用1960—1969年中国海洋站的年、月平均波高和平均周期，计算了中国海岸沿岸各站（各省若干代表站）的年平均波功率密度，并得到全国沿岸理论波功率为70MkW。中国2010年底的发电装机容量为9.5亿kW，波能功率差不多占总发电装机功率的10%。

在几篇关于波能发电装置的综述性文献中涉及几个概念性的装置设计，大部分的装置还处于研发阶段，只有几个装置在进行大范围实海况测试，其中最著名的是英国500kW Limpet振荡水柱式波能发电装置（图1.2.1），2000年11月在苏格兰艾拉岛建成。装置的能量采集系统由三个气室和两套威尔斯透平发电机机组构成，发电机的单机装机容量为250kW，透平的直径为2.6m。发电上网后，为400户当地居民供电，稳定性较好。

2008年9月，另一个商业化的波能发电装置“海蛇号”开始在葡萄牙北部工作。由英国海蛇波能发电公司（原名海洋动力传递公司Ocean Power Delivery）研制。

图1.2.1　Limpet振荡水柱式波能发电装置

“海蛇号”波能发电装置是离岸漂浮式的，由若干个圆柱形钢壳结构单元（直径3.5m）通过两自由度铰接单元铰接而成，每个铰接单元相当于一个万向节，每个铰接单元的中心有一个复杂的能量转换系统，包含四个可以水平和垂直运动的液压缸，在波浪力的驱动下，液压缸相当于泵，将波能转换成液压能，进而驱动液压马达带动发电机，最后将波能转换成电能。液压缸和液压马达之间安装有蓄能器，隔断液压缸和液压马达之间的直接连接，能够达到平稳液压油的压力和得到稳定的电流的目的。装置中应用的所有元件都是工业上的成品件。“海蛇号”装置实际为筏式波浪能装置的变种。“海蛇号”装置装机容量为750kW，放置在水深为50～60m深的海面上。

2004年8月23日做了一周实海况发电试验。2006年开始在葡萄牙建造世界上第一个波能发电场——阿古萨多拉波能发电场，第一期发电场由3个“海蛇号”构成，总装机容量2.25MW。2008年建成，装置运行正常。

2010年初，美国《福布斯》杂志评出了全球最大的可再生能源发电项目，葡萄牙阿古萨多拉电厂为其中之一。