奧克尼海浪發電試驗場是世界上第一個專門為海浪發電研究和測試而建立的基地。在那兒，技術人員可以對各種海浪發電機進行測試，並可將海浪發電機產生的電能通過電纜輸到岸上，併入電網，最終出售給消費者。
基本介紹
- 中文名：海浪發電
- 外文名：Wave power generation
- 特點：效率高
- 起始：1910年
- 缺點：成本高
背景,面臨問題,國外研究,國內進展,測試,海洋發電技術,海浪發電機,
背景
傳統能源日趨枯竭、環境污染問題惡化,新能源開發迫在眉睫。隨著低功耗無線感測器的發展,利用環境清潔可再生能源如太陽能、風能以及波浪能發電製作成微電源為感測器節點提供電能,日益受到各界廣泛關注。相比風能與太陽能技術,波浪能發電技術要落後十幾年。但是波浪能具有其獨特的優勢,波能能量密度高,是風能的4~30倍;相比太陽能,波浪能不受天氣影響。波浪能發電電源是利用波浪發電製作成的電源,為海洋感測節點供電具有諸多優點：
一、波浪能分布廣泛且儲量巨大,可就地取能;
二、波浪發電裝置受海況與氣候影響較低。研究利用波浪能發電,為海洋無線感測器節點提供長期的能量供給,具有十分重要的意義。
風與海面作用產生海浪，海浪能是以動能形式表現的水能資源之一。1977年，有人對世界各大洋平均波高1米、周期1秒的海浪進行推算，認為全球海浪能功率約為700億千瓦，其中可開發利用的約為25億千瓦，與潮汐能相近。海浪中蘊藏有如此豐富的能量，如將海浪的動能轉化為電能，使製造災難的驚濤駭浪為人類服務，是人們多年來夢寐以求的理想。
面臨問題
波浪能裝置的總發電效率大都比較低,提高裝置各級能量轉換結構轉換效率問題需要亟待解決。目前,波浪能發電仍存在諸多問題,如製造成本昂貴、裝置可靠穩定性及併網等。波浪能發電難以與常規能源相競爭,但是對於不便於套用常規能源的場合,波浪發電在一定程度上具有特有的優越性與生命力。當前,海洋無線監測感測網中各節點仍大多採用傳統化學電池供電,但是化學電池的使用壽命有限,需定期更換。惡劣複雜的海洋環境給數ift龐大的感測器節點電池更換造成了極大的困難,然而化學電池能量一旦耗盡,感測器節點無法正常工作,將會影響整體感測器網路的性能。
國外研究
1910年，法國人波拉歲奎在法國海邊的懸崖處, 設定了一座固定垂直管道式的海浪發電裝置, 並獲得了一千瓦的電力。這是最早出現的海浪發電裝置，也是用波力能來發電的最早嘗試。此後，在世界各地出現了許多不同結構、不同形式的海浪發電裝置。
在20世紀70年代，英國愛丁堡大學的工程師史蒂芬·索爾特就發明了利用海浪發電的“愛丁堡鴨”海浪發電裝置。
海浪發電裝置
海浪發電裝置在英國的蘇格蘭東北角，有一大片被稱作奧克尼群島的島嶼，它們附近的海域風急浪高，波濤洶湧，是海員談虎色變的地方。然而，正是在那裡，2003年10 月，一個世界上獨一無二的海浪發電試驗場問世了。
之後，世界上許多國家，如英國、日本、美國、加拿大、芬蘭、丹麥、法國等都在研究和試驗海浪發電，並相繼提出了數百種發電裝置設計方案。但是，由於這樣或那樣的技術問題，海浪發電研究一直沒有什麼大的突破。直到今天，在能源開發方面，海浪能的利用仍然落後於風能和潮汐能的利用。
國內進展
2012年，由遼寧海事局和大連海事大學共同研發的多節漂浮式波能發電裝置進行了首次海上試驗，並取得成功。這一裝置能有效收集波浪能並轉化為電能輸出，且具備低成本、無污染、節約能源的特點，可緩解全球範圍內的能源短缺和環境污染問題。
據了解，多節漂浮式波能發電裝置目前的研究方向主要針對海事領域，針對海事系統的船舶、無人雷達、海上通訊基站等設施供電。不過，隨著該項目的最佳化研究，波能發電可投入更廣泛的領域。由於波浪能屬於取之不盡的海洋能源，而且大連具備良好的波浪能利用環境，該項目一旦投入量產，還可用於民用供電，屆時將有效緩解目前全球面臨的能源危機。
測試
測試海浪發電機的成本很高，而且極其危險，是阻礙海浪發電研究和海浪能利用的重要原因之一。反覆無常、變幻莫測的海洋既能產生巨大的能量，也能對機械裝置造成毀滅性的破壞。1995年，英國Wavegen公司在蘇格蘭附近海域雄心勃勃地建造起2兆瓦容量的“魚鷹”號海浪發電裝置，而“魚鷹”還未正式發電，就被強風暴所摧毀。惡劣的氣候和強大的風暴等自然因素還推遲了歐盟的海浪發電站建造計畫。在蘇格蘭西海岸的艾斯雷島上，Wavegen公司建造的500千瓦的“帽貝”海浪發電機已經向電網供電，這是目前世界上最成功的海浪發電裝置，然而它是安裝在海岸上的。根據海浪發電專家的意見，效率更高、能產生更多電能的海浪發電機必須是漂浮在海洋上的，而不是安裝在海岸上的。
為解決一直困擾著海浪發電機設計和建造的各種問題，製造更先進的海浪發電機，歐洲海洋能源中心在英國政府的資助下建立了奧克尼海浪發電試驗場。該試驗場中安裝有抗風暴的系泊設備和鎧裝電纜，使得安裝和測試海浪發電機變得方便而廉價。現在，在奧克尼海浪發電試驗場，歐洲海洋能源中心能同時安裝四台海浪發電機，研究人員能夠同時對不同的海浪發電機進行直接比較，這樣就有可能挑選出最好的海浪發電機，從而以很低的成本產生出更多的電能。進一步說，在試驗場裡還有與電網相連的接入口，這樣一來，實驗測試用的海浪發電機在開始試驗時就可能為研製者帶來收益，從而降低了研製成本。
在奧克尼海浪發電試驗場中，所有進行測試的海浪發電機都配有“插座”。這些“插座”固定在海底的混凝土墩子上。並由多用途電纜連線岸上設備。多用途電纜包括1條能傳送23兆瓦電能的電纜和2條光纜，其中一條光纜用來將海浪發電設備的數據傳輸到岸上的控制室，另一條光纜將岸上的控制指令傳送給海浪發電設備。海底的水流衝擊力很強，如果電纜不加以特殊的保護，那么電纜在與岩石不斷摩擦後就會遭到毀壞。為了保護好電纜，研究人員採用了鎧裝電纜，同時用沉重的混凝土護墊將其保護和固定起來。
海浪發電機所產生的電能先被送到岸邊的一對變電站,然後再被送入國家電網．而數據收集中心則在離海岸大約35千米的遠處。每個系泊位（插座）都由各自獨立的控制中心進行控制，各個公司可以在試驗場租用一個系泊位，然後通過網際網路在自己公司的辦公室內進行遙控操作。公司租用一個系泊位，每年要付一筆試驗費用，如果試驗中的發電設備運行良好的話，公司出售電能的收入將可以基本抵銷支付的試驗費用。
通過減少海浪發電機的試驗費用，歐洲海洋能源中心努力幫助開發者將他們美好的構想轉變為現實。眼下，既受到歐洲海洋能源中心試驗場設施的誘惑，又得到英國政府的資助，Wavegen公司開始了新的試驗。該公司計畫開發一種漂浮在海洋上的海浪發電機，並在2004年進行測試，其基本原理與“帽貝”海浪發電機相同，依靠海浪驅動氣動渦輪機發電。
奧克尼海浪發電試驗場的第一個用戶可能是“海蛇”。“海蛇”是英國海洋電力設備公司研製的一款海浪發電機的別稱。該公司正在利用歐洲海洋能源中心建造的750千瓦的“海蛇”海浪發電機的樣機。據說。“海蛇”的設計壽命為 15－20年，能經受住百年一遇的巨浪的衝擊。
海洋發電技術
多虧了名叫George Taylor的企業家，從2007年開始，俄勒岡海邊大面積的，有規律的海浪將為西海岸的家庭和企業供電。Taylor現年72歲，在澳大利亞長大，學過電氣工程，過去四十年里是美國一家小公司的業主。他最近的一項發明是能將海浪的上下運動轉化為電能的浮標，可以由沿海海底電纜控制，並能接入國家電網。
這種浮標是環保主義者的理想之物-從沙灘上就可以看到，引入了一種豐富的可再生的能源，而對海洋生物的影響微乎其微，也不會釋放出導致全球變暖的氣體。
Taylor計畫在2010年之前做出一個100噸重，37英尺寬的浮標，能發電500千瓦。四十個那樣的浮標連在一起發電的成本比起煤電廠要低得多，更不用說燃燒天然氣等珍貴燃料發電的電廠。如此清潔的電能可以用來淡化海水，電解水，為燃料電池汽車提供氫氣，或者為其它宏偉的，急需能源的項目提供廉價電能。
