如何应对波浪能装置的挑战：荷载设计与起动功率优化

大多数可持续能源所面临的挑战同样适用于波浪能，但是波浪能领域也存在一些自身的独特挑战^[3]。

图8.8 波动设计和等级设计

波浪能装置所面临的最主要的挑战是荷载设计，包括结构载荷和系泊载荷或基座载荷。根据装置的类型，设计起动功率也是一个主要挑战。装置的额定功率可以为几兆瓦，但是在风波期间的异常波浪能即使没有装置额定容量的几百倍也会有几十倍，如图8.8所示。图8.8说明，一方面，装置处于额定状态时工作正常；另一方面，波浪能是装置额定容量100倍的情况也可能发生，只是发生的可能性较小而已；所以，设计的系统必须能处理这些情况。(www.xing528.com)

这就意味着设计阶段，装置工作时不被损坏的要求至关重要，可以采取不同的设计方案。第一种方案是，将装置定位于不会出现最严重的波浪负载的区域，通常情况下这样的区域资源少；第二种方案是，设计装置的结构使其能够承受负载，但所需要的结构强度只是针对极端事件，所以这种方案的成本太高；第三种方案是，设计装置使其能与较大的波浪进行主动解谐或被动解谐，从而化解掉巨大的波浪负载对装置产生的结构载荷和系泊载荷。现在有多人致力于这种设计方案的研究，很多公司都有了好的解决办法。

波浪能所面临的第二个挑战是，波浪能资源在时间上是随机的。因为波浪能总是在波动，所以很难产生恒定的能量输出。虽然在长时间范围内这种这随机性可以通过统计来确定，但每一秒都要确定这种随机性是不可能的。但是，很多设备都有测试、控制和存储单元，这些单元有助于缓解这一问题。到目前为止，都采用了存储单元，所以输出到电网的电力就可能达到可以接受的和可出售的质量。将来采用装置阵列后，这一问题有望得到进一步缓解，装置阵列的平均输出是多相时变功率的组合。