我国发展现状
中国的波浪能开发装备和技术研究开始于1980年,尤其是2010年以后在海洋能专项资金的支持下,波浪能发电技术获得了较快的发展。研究的波浪能技术主要有振荡水柱式、摆式、振荡浮子式、漂浮鸭式和越浪式等。
1.振荡水柱式
中国科学院广州能源所对振荡水柱式波浪能发电装置进行了长期的研究,开发了一系列振荡水柱(OWC)波能装置,装机容量分别为10 W、60 W、100 W等。现在,大约有700台10 W振荡水柱装置用于导航浮标供电,其他振荡水柱装置处于实验阶段,如图11-16所示。虽然技术在不断进步,但振荡水柱装置效率仍然偏低。主要原因是气动式的动力摄取系统在一般浪况下,效率仅为20%~30%;在小浪时其效率甚至低于10%。中国海洋大学开发出振荡浮子式装置,并开展了振荡水柱与防波堤结合应用研究,如图11-17所示是海大开发的组合式振荡浮子装置。
2.摆式波浪能发电装置
2008年,在国家“十一五”科技支撑项目的支持下,在山东省即墨区大管岛,我国研制了一座总装机容量为100千瓦的浮力摆式波浪能电站。电站采用模块化设计,由两个独立的发电系统和电控系统组成。每个系统的功率为50千瓦,工作海况为0.5~3米波高,具有长期运行和维护能力。
广州能源所对点头鸭式装置进行改进从而发展出鸭式、鹰式等发电装置,100千瓦的鹰式发电装置在2017年已经正式验收。中国科学院电工研究所开展了磁流体波浪能发电技术研究。此外大连理工大学、华北电力大学、集美大学、华南理工大学、浙江海洋大学、国家海洋技术中心等单位都对波浪能开发装置进行了较为深入的研究。

图11-16 广州能源所研制的岸基式振荡水柱

图11-17 中国海洋大学研制的波浪能发电装置
3.振荡浮子式(https://www.daowen.com)
2001年之后,中国科学院广州能源研究所总结了我国多个振荡水柱式波浪能电站存在的问题,认识到振荡水柱技术因空气涡轮效率低下,总能量转换比仅为10%~20%,不可能有效地降低发电成本,因而开始转向高效波浪能转换技术研究。2002年,我国开始研究振荡浮子式波浪能发电装置,并着手建造了第一座沿岸固定式振荡浮子波浪能电站,重点研究波浪能的高效捕获技术。电站由振荡浮子、浮子滑道、泵房和控制房组成,装机容量为40千瓦,于2006年建成。岸式振荡浮子装置在波浪作用下往复运动,通过液压系统将往复的机械能转换成连续旋转的机械能,进而转换为电能。液压系统中包含蓄能稳压系统,波能功率输出十分平稳,达到了小型柴油机的水平。
可惜的是,2006年的强台风“珍珠”对该振荡浮子式波浪能电站造成了严重的损坏且难以修复,包括浮子损毁并丢失、滑槽表面严重损坏,导浪墙崩塌等。
4.鸭式波浪能发电装置
鉴于岸式振荡水柱电站的转换效率低下、选址苛刻、易受到台风攻击、不能实现工厂化生产等缺点,在“十一五”期间,中国科学院广州能源所采用液压动力摄取技术,自主研发水下附体技术,建造了世界上第一个漂浮鸭式波浪能装置。鸭式波浪能装置的概念由爱丁堡大学的Stephen Salter教授发明,具有较高的转换效率,但英国的鸭式装置的转轴靠刚性支架固定,在大浪中受力很大,极易损坏,在潮位变化时还会影响效率。
中国科学院广州能源研究所研发了水下附体技术,限制鸭式装置的转轴运动,解决了英国鸭式装置在海中受力过大、受潮位影响的问题,开发了漂浮鸭式装置能量捕获装置,并进行了相应的样机试验(见图11-18)。试验证明,在相当大的范围内,漂浮鸭式波浪能装置的总效率都远高于其他波浪能装置,并解决了抗台风的问题。
5.点吸收直线发电波浪能利用技术

图11-18 中国科学院广州能源所研制的鸭式波浪能装置
点吸收直线发电波浪能利用技术是点吸收式波浪能利用技术中的一种,中国科学院广州能源所从2009年起开始研究该技术。点吸收直线发电装置由振荡浮子、水下阻尼板、直线发电机和锚泊系统组成,主要采用了直线发电技术、能量储存技术、电源整流基础、自振频率调节技术等,是转换环节最少的波浪能发电技术,其特点是转换环节少、结构简单、可靠性高、维护成本低、适应波浪方向和潮位变化等诸多优点。2011年,装机容量为10千瓦的漂浮直驱式波浪能发电装置在广东省珠海市大万山岛海域投放。
尽管我国较为系统的波浪能研究已经开展了30多年,但真正实现商业化的只有10瓦航标用微型波浪能发电装置,其他波浪能技术进行了一些样机试验但仍不成熟,目前还处于测试验证阶段。我国所研究的岸式波浪能装置都具备持续工作的能力,但或多或少的都存在着效率低下、造价高昂、可靠性差的问题,有待进一步解决。离岸波浪能装置是当前技术发展的主流,我国在这方面还有待于技术突破。