海浪发电：从试验成功到商业化的道路

早在19世纪初,人们就对利用巨大的波浪能产生了浓厚的兴趣,直到20世纪40年代,才有人对波浪发电进行研究和试验；50年代出现了可供应用的波浪发电装置；60年代进入了实用阶段。

波浪发电的原理(图5.1)很简单。与使用打气筒给自行车打气相似,利用波浪的一起一伏的上下垂直运动,推动装有活塞的浮标,这个浮标就像一个倒装的打气筒。打气筒是人从上面一下一下地压活塞,而浮标则是从下面借助波浪的起伏运动一下一下地向上推活塞。由活塞与浮标的相对运动,产生的压缩空气就可以推动涡轮机,并带动发电机发电。

图5.1　波浪发电原理

目前,世界上已有能产生这种波浪发电的装置,并在海洋中运行。不过,这种波浪发电机的功率比较小,仅有60W或500W,或1000W,多用于导航或安装在灯塔上。

随着科学技术的发展,近年来波浪发电也有了新的进展。科学家利用在一根杆子的一端装上螺旋桨,当它浮在水面上下移动时螺旋桨就会转动起来的原理,设计了一种新型的波浪发电装置。

现在全世界已研制成功几百种不同的波浪发电装置,主要可归纳为以下四类：(www.xing528.com)

(1)浮力式。利用海面浮体受波浪上下颠簸引起的运动,通过机械传动带动发电机发电。

(2)空气汽轮机方式。利用波浪的上下运动,产生空气流,以推动空气汽轮机发电。

(3)波浪整流方式。该装置由高、低水位区及单向阀门组成,当该装置处于浪峰时,海水由阀门进入高水位区；当它处于波谷时,高水位区的水流向低水位区,再流回海里,这种装置就是利用两水位之间的水流推动小型水轮机工作。

(4)液压方式。利用波浪发电装置的上下摆动或转动,带动液压马达,产生高压水流,推动涡轮发电机。

波浪发电比其他的发电方式安全、不费燃料,清洁而无污染。如果在沿海岸设置一系列波浪发电装置,还可起到防波堤的作用。目前,英国和日本在波浪发电方面走在世界前列。从20世纪70年代中期开始,我国也开始研究波浪能发电技术,现在已经能够生产系列化的小型波浪能发电装置,以作为航标灯、浮标的电源。1985年,中国科学院广州能源研究所研制成功BD-102号波力发电装置,达到世界先进水平。1990年12月,我国第一座具有实际使用价值的海浪发电站发电试验成功,但是距离商业使用还有很大差距。直至2009年,葡萄牙才生产出世界上第一座商用海浪发电站。

目前阻碍海浪发电装置普及使用的不是技术问题,而是经济效益的问题。通过一些国家的应用试验,每度电的费用在1美元以上,比潮汐发电还要贵几十倍,更不能同普通电站相比了。