摘要：利用海洋能源，是当今世界能源研究的方向。特别是在能源关系到国家安全，地球矿物能源逐渐枯竭及环境状况日益恶化的形势下，如何有效利用资源丰富、可再生的海洋资源，显十分重要，惯性波浪发电技术就是在现有利用海洋波浪能发电研究的基础上，运用成熟的机械制造及发电技术进行有效的组合。将广阔海岸取之不尽，用之不竭的波浪能低成本地转化为电能，为改善我国东部沿海地区能源短缺和环境改善开辟一条新的途径。
1 波浪能的应用
1.1 波浪能概述。海洋能与潮汐能、海洋温差能、盐梯度能、洋流能等能源一样，是海洋能源中最丰富、最普遍、较难利用的资源之一。波浪能又是海洋能中所占比重较大的海洋能源。海水的波浪运动产生十分巨大的能量。据估算，世界海洋中的波浪能达700亿千瓦，占全部海洋能量的94％，是各种海洋能中的“首户”。波浪是海水的运动形式之一，它的产生是外力（如风、大气压力的变化、天体的引潮力等等）、重力与海水表面张力共同作用的结果。波浪形成时，水质点作震荡和位移运动，水质点的位置变化产生位能。波浪能的大小与波高与周期有关，波浪的波高和周期与该波浪形成地点的地理位置、常年风向、风力、潮汐时间、海水深度、海床形状、海床坡度等因素有关。椐有关资料估算。全世界沿海岸线连续耗散的波浪能功率达27×105 MW，技术上可利用的波浪能潜力为10×105 MW，我国陆地海岸线长达一万八千多公里、大小岛屿6960多个。根据海洋观测资料统计，沿海海域年平均波高在2.0M左右，波浪周期平均6s左右。台湾及福建、浙江、广东等沿海沿岸波浪能的密度可达5～8kW/m。波浪能资源十分丰富，总量约有5亿千瓦，可开发利用的约1亿千瓦。我国近海受季风控制，冬季浪大，夏季浪小，特别是冬季在强烈的偏北风吹拂下，从黄海到南海形成一条东北—西南走向的大浪带，平均波高在2米以上，且周期在4-8s之间，有利于波浪能发电，具有广阔的开发利用前景。波浪能是最清洁的可再生资源，它的开发利用，将大大缓解由于矿物能源逐渐枯竭的危机，改善由于燃烧矿物能源对环境造成的破坏。
1.2 波浪能开发利用的特点、现状及前景。
1.2.1 特点。波浪能是一种密度低、不稳定、无污染、可再生、储量大、分布广、利用难的能源。由于波浪能的利用地点局限在海岸附近，还容易受到海洋灾害性气候的侵袭。开发成本高，规模小，社会效益好但是经济效益差，投资回收期长，一个多世纪以来，束缚了波浪能的大规模商业化开发利用和发展。
1.2.2 现状及前景。虽然波浪能开发的技术复杂、成本高、投资回收期长。但是近200年来，世界各国还投入了很大的力量进行了不懈的探索和研究。除了实验室研究外，挪威、日本、英国、美国、法国、西班牙和中国等国家已建成多个数十瓦至数百千瓦的试验波浪发电装置。主要的形式有活动点头鸭、波面筏、海蚌型；浮体式振荡水拄型；固定式（岸式）振荡水拄型；水流型；压力柔性袋型等装置。英国已建成750kw规模的商业波浪发电站并网发电。我国在广东汕尾建设的100kw振荡水拄式波浪发电站也已经通过验收，存在的问题也逐步得到改进。随着世界矿物能源的逐步减少，人们必须寻找新的能源，海洋能源无疑是首选的新能源之一；随着矿物能源对环境的破坏日益严重，人们也在寻找新的替代能源，可再生、清洁的海洋能源，也是最理想的替代能源之一。近年来，世界各国都制定了开发海洋能源的规划。我国也制定了波浪发电以福建、广东、海南和山东沿岸为主的发展目标。着重研制建设100kw以上的岸式波力发电站。因此波浪发电的前景是十分广阔的。
2 惯性储能波浪发电装置
2.1 现有波浪发电装置的状况。目前已经研究开发比较成熟的波浪发电装置基本上有三种类形。一是振荡水拄型，用一个容积固定的、与海水相通的容器装置，通过波浪产生的水面位置变化引起容器内的空气容积发生变化，压缩容器内的空气（中间介质），用压缩空气驱动叶轮，带动发电装置发电；中科院广州能源研究所在广东讪尾建成的100KW波浪发电站（固定岸式），日本海明发电船（浮式）以及航标灯式波力装置都是属于这种类型。二是机械型，利用波浪的运动推动装置的活动部分——鸭体、筏体、浮子等，活动部分压缩（驱动）油、水等中间介质，通过中间介质推动转换发电装置发电。三是水流型，利用收缩水道将波浪引入高位水库形成水位差（水头），利用水头直接驱动水轮发电机组发电。这三种类型各有优缺点，但有一个共同的问题是波浪能转换成电能的中间环节多，效率低，电力输出波动性大，这也是影响波浪发电大规模开发利用的主要原因之一。把分散的、低密度的、不稳定的波浪能吸收起来，集中、经济、高效地转化为有用的电能，装置及其构筑物能承受灾害性海洋气候的破坏，实现安全运行，是当今波浪能开发的难题和方向。
2.2 惯性波浪储能发电装置的工作原理。惯性波浪储能发电装置是区别于前述几种类型的，直接将波浪能转换为电能的波浪发电装置。其特点是直接将波浪的势能变成动能，驱动发电机直接发电。利用飞轮的惯性储能作用减少或去除波浪势能的波动。该装置能量转换的中间环节少，效率高，电力输出波动小，运行过程中消耗小，维护简单。其工作原理是见图一。
在一个波浪周期中，水面向上波动时产生的浮力将具有一定质量的重力浮子室托起产生位能，达到波峰时位能达到最大值（图一a）。当水面向下运动时，浮力消失，由于地心引力的作用，重力浮子室向下运动做功。通过钢丝绳驱动棘轮驱动机构，棘轮驱动机构带动储能飞轮高速旋转，将重力浮子的上下运动变为飞轮和飞轮轴的旋转运动（图一b）并将大部分势能储存在飞轮的旋转运动中。进入下一波浪周期后，又将重力浮子抬起至波峰，形成最大的位能，开始下一轮做功。在水面将重力浮子室托起不能直接做功的半个周期内，由于惯性飞轮的惯性作用，对不做功这一时段进行补偿，飞轮继续旋转。由于发电机磁场，机械传动的阻力，虽然飞轮的旋转转速逐渐有所降低。但是很快被下一周期重力浮子的做功来恢复惯性飞轮的旋转势能。通过变速机构将重力浮子所做的功传递给发电机，直接将波浪能转换成电能。
该装置减少了其他装置中间转换机构和介质，提高了转换效率。
为了尽量减少电力输出的波动，提高转换效率，设计两级变速和惯性储能变速飞轮系统，起到相互补偿，稳定和提高输出转速。
来源：百思论坛
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