“海蛇”波浪發電裝置由浮筒、連線單元和液壓活塞三部分組成。為了收集不穩定的波浪能，需要波浪能發電裝置通過兩極能量轉換將波浪能中的機械能轉化為可以方便使用的電能。“海蛇”系統是近年來新興的一種大功率波浪發電裝置，發電功率可達750kW，安裝在距離海岸2~10km，水深大於50m 的海域。該裝置由浮筒、連線單元和液壓活塞三部分組成。為了收集不穩定的波浪能，需要波浪能發電裝置通過兩極能量轉換將波浪能中的機械能轉化為可以方便使用的電能。
基本介紹
- 中文名：“海蛇”波浪發電裝置
- 外文名："Sea snake" wave power plant
- 學科：能源
- 領域：新能源
- 類型：發電裝置
- 特點：“海蛇”
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基本介紹
世界能源危機愈演愈烈，人們紛紛把目光投向海洋。海洋占全球表面面積的71%，蘊藏巨大能量，其中波浪能是海洋能量的主要存在形式之一，具有儲量巨大、清潔、可再生等優點，被認為是解決能源問題的新方向。
由此，大量波浪發電裝置應運而生，服役在國內外各大海區。國外對波浪發電裝置的研究歷史悠久，成果顯著。英國建造了500kW的岸式振盪水柱波浪電站和750kW的帕拉米斯波浪發電裝置。挪威於1985年建成一座裝機容量500kW的波浪能發電站，是迄今世界上已建成的最大岸式波浪能發電站；葡萄牙於2008年引進英國的“海蛇”（Pelamis system）發電機組，在海洋實驗區建立了世界上第一座商業規模的波浪發電站；日本也已有數座波浪能電站投入運行，其中兆瓦級的“海明號”波力發電船是世界上最著名的波浪能發電裝置，目前正準備建設300~600kW擺式波浪能發電站。我國波浪能發電始於20世紀70年代。1990年，中國科學院廣州能源研究所在珠江大萬山島上研建的3kW岸基式波力電站試發電成功；1996年研建成功20kW岸式波力試驗電站和5kW波力發電船；在廣東汕尾研建完成了100 kW 岸式波力試驗電站；國家海洋技術中心研建了100 kW 的擺式波浪發電站[5- 6]。總之，我國對波浪發電裝置的研發起步較晚，多數以近岸發電為主，且發電功率不高，研發大功率、大規模波浪能轉化裝置意義重大。
針對大功率波浪發電裝置“海蛇”系統進行分析研究。“海蛇”系統是近年來新興的一種大功率波浪發電裝置，發電功率可達750kW，安裝在距離海岸2~10km，水深大於50m 的海域。該裝置由浮筒、連線單元和液壓活塞三部分組成。為了收集不穩定的波浪能，需要波浪能發電裝置通過兩極能量轉換將波浪能中的機械能轉化為可以方便使用的電能。其中,一級轉化裝置的穩定性和對波浪能的轉化功率直接影響著該裝置的發電能力。因此，確定一級轉化裝置能量轉化功率與哪些因素有關，與影響因素間呈何種關係，如何提高能量轉化功率，就成為對一級轉化過程研究的重點問題。
機電轉換方式
風能是太陽能的一種形式，表明波浪能是風能在海洋表面轉化而來的。海洋可以視為風能與波浪能的轉換器，由於海水密度遠高於空氣密度，波浪能的能量密度遠高於風能密度，換言之，海洋可視為能量聚集器，據此，波浪發電裝置的幾何尺寸可遠小於風力發電裝置。
對於浮體式波浪發電系統，波浪能量的機電轉換方式，有直接發電模式和間接發電模式，基本上由所示的3個部分組成：
1）浮體—吸收波浪能，將其轉換成機械能；
2）能量提取（轉換）系統—將機械能轉換成液壓能或直接轉換成電能；
3）電力系統—通過液壓馬達-發電機將液壓能轉換成電能或併網前變頻調製。上述直接發電模式，其中包括處於概念階段的磁流體發電方式和相對成熟的直線電機發電方式，與間接發電模式相比，它的能量轉換環節少，但目前直線電機發尚處於實驗室研究階段。發電模式所用的液壓馬達和液壓缸、蓄能器等都是成熟產品，且裝置的能量密度遠高於直線電機，因此目前大多數的波浪發電裝置是液壓式的。波浪發電裝置的研製的熱潮起於1970年代，迄今已有200餘種波浪能液壓發電裝置。
發電裝置
該裝置總長140 m，由四節直徑3.5 m圓筒及相鄰圓筒之間的三個動力關節組成，其額定功率750 kW。在動力關節內有2個液壓缸，當海蛇隨波浪作上下或左右運動時，圓筒與動力關節之間的相對運動，驅動液壓缸活塞桿的伸縮運動，壓力油驅動液壓馬達轉動，帶動發電機發電。
海蛇式波浪發電裝置對不同波長波浪的能量吸收、轉換效果是不同的，即海蛇的節距與波浪波長有一個最優匹配問題，波浪波長與海蛇節距匹配與否能量收穫不同，當波浪波長與海蛇節距匹配時能量收穫最大；當波浪波長為海蛇節距一倍時，能量收穫僅為最大時的1/3；當波浪波長小于海蛇節距時，能量收穫為0。由於海蛇節距是固定的，當海況變化後，無法始終保證能捕獲最大能量，這便是海蛇式波浪發電裝置的局限性。
總結
我國的華能集團前年已在做七分之一比例的縮尺模型的試驗研究，其中液壓動力關節的試驗台採用全國招投標，中標單位上海電氣集團液壓氣動總公司完成了該試驗台的研發。目前華能集團開始研發1:1 實尺樣機，但到實際套用尚有許多工作要做。
