探讨海洋波浪能的综合利用

梁隽怡

(山东省青岛市第39中学,山东青岛 266003)

探讨海洋波浪能的综合利用

梁隽怡

(山东省青岛市第39中学,山东青岛 266003)

海洋波浪能是清洁的可再生能源,随着我国海洋强国战略的推进,独立海岛的开发将需要大力开发波浪能,综合利用波浪能是摆在我们面前迫切需要研究的课题。根据我国海岛及沿海地区的能源环境现状,探讨波浪能开发与海水淡化、海洋资源开发、海洋养殖、海岛建设、海上旅游等相结合的发展方式,并对于重点发展旅游业,沿海岛屿建设,提出一种综合利用波浪能的发展思路。

波浪能 综合开发利用 海岛及沿海地区

1 海洋波浪能开发前景

中国是一个人口众多的发展中国家，在改革开放政策的推动下，中国经济取得了令人瞩目的快速发展。在经济快速发展的背后是能源的巨大消耗，中国已经成为继美国、日本之后的第三大能源进口国，发展无污染的清洁能源成为迫切需求。

目前我国近海岛屿的经济来源主要在海产养殖和海洋旅游两方面，由于电力、淡水资源缺乏的原因，近海岛屿的经济发展受到很大的影响，而海洋可再生能源开发利用技术是一种改善岛屿供电、供水情况的有效途径。可以预见，随着示范工程的运行，海岛生活环境将会得到改善，制约旅游业发展的瓶颈问题将会得到一定程度解决，这势必会促进海岛旅游经济的发展。

利用海岛自身所具备的自然资源来解决海岛用电问题，可以从根本上改善岛屿居民用电、用水情况，提高居民生活条件，降低海岛对大陆输入能源的依赖度；既能解决居民用电问题，又无环境污染。

(1)伴随常规能源的日益紧张以及节能减排的迫切要求，新能源技术获得了长足的进步，大力发展海岛可再生能源可以减少海岛对传统能源的依赖度。

(2)海岛的资源有限，生态环境十分脆弱，有效地利用海岛可再生能源可以最大限度地降低人为污染和破坏，保护海岛当地环境。

(3)相比较于海底电缆输电的高成本和柴油发电的高噪声、高污染，有效地利用和开发海岛可再生能源，可以节约成本、改善环境。

(4)大力发展大陆近海海岛独立能源系统的建设，形成海岛可再生能源设备的规模化应用格局，带动相关产业的发展。

(5)远离大陆的西沙、南沙群岛、深海钻井平台的深入开发需要有充足的能源供给，海岛可再生能源发电可以为其提供完善的解决方案。

2 波浪能开发利用现状

国内外对波浪能利用的研究已有相当长时间，经历了不少艰难和曲折，英国、日本、挪威等国从20世纪70年代就开始了波浪能发电的研究。目前国内外波浪能发电装置主要分为沿岸固定式装置和离岸漂浮式装置两大类，而从目前波浪能所采用的转换原理上看大致可分为聚波蓄能式(水库式)、振荡水(浮子)柱式、摆式和筏式等。虽然世界上对波浪能发电装置的研究开发历史不短，也研制了不少试验发电装置(电站)，有的容量还相当大，但是目前整个行业尚未达到高度商业化的阶段。

2.1 国外现状

在国外，波能转换技术始于20世纪60年代中期，日本的益田善雄首先开发成功航标灯用微型波力发电装置。在世界石油危机的冲击下，许多沿海工业化国家陆续开始波浪能开发研究，各类波浪发电装置波浪能转换装置的设计实验层出不穷，以英、日、挪为代表的各国专家在对众多波能转换装置进行了大量的实验室研究后，筛选出几种有前途的转换方案，各国相继建成了约20个波浪能转换装置或电站，逐步形成了小规模、商业化的运用开发。本世纪初以来，开发发电成本低、生存能力强的商业化波浪发电装置，成为当前海洋波浪能发电技术的发展方向。其中，最成功的当属爱丁堡的Pelamis Wave Powe公司研制的“Pelamis”波浪发电机。目前，在葡萄牙、苏格兰等地分别有该装置的试验基地，其中，在葡萄牙建成了世界上第一座“Pelamis”商用海浪发电站。

2.2 国内现状

中国是世界上主要的波能研究开发国家之一，波浪发电技术研究始于70年代，从80年代初开始主要对固定式和漂浮式振荡水柱波能装置以及摆式波能装置等进行研究，且获得较快发展，微型波浪发电技术已经成熟，小型岸式波浪发电技术已进入世界先进行列。但我国波浪能开发的规模远小于挪威和英国，小型波浪发电距实用化尚有一定的距离。

总结来讲，国内现有的波能转换装置通常采用岸线式或近岸式布置方式，它们对装置使用地点的要求十分苛刻，既要求该地区的近岸波浪能足够大，又要求沿岸地形适合相关土木工程建设，另外，此类装置多为固定式装置，存在抗恶劣天气能力差的缺点。这些因素也是导致我国波浪能转换装置从上世纪80年代发展至今，但仍未实现规模化、商业化应用的主要原因之一。综合来看，我国的波能转换装置的研制水平与国外先进水平相差较大，尚未形成可规模化、商业化应用的产品。

3 波浪能综合开发利用思路

多元化和综合利用是目前波能开发利用发展的新动向。在海岸工程领域.关于波浪能开发利用的研究和探索正在逐渐成为备受关注的课题，结合防波堤等海工和港工设施建造波力电站，可为波能利用开创了新途径，是目前波浪发电行业研究的热点之一。由于电站的土建可以结合工程进行，波浪发电的成本大为降低。电站的吸收波浪能的作用，还可减轻作用在海工建筑上的波浪冲击载荷，提高建设费效比，增加工程可靠性。对于重点发展旅游业，需要建设客滚船和游艇码头的沿海岛屿，为保护停靠船艇的安全，必须建设防波设施，研究比较把防波堤建设与组合波浪能发电系统建设，综合性策划、设计，结合起来建设，可以功能互补、减少重复、节约成本，具有多方面的重要意义。

无论是海岛的开发建设，还是海岛居民的日常生活，都需要稳定可靠的能源动力作为保障，因此，解决能源问题对于开发与发展海岛至关重要。由于其孤立的地理位置，海洋岛屿无法实现电网覆盖，岛上军民的用电紧张问题较为突出。目前，我国海岛能源利用方式以大陆供给常规能源为主，具体分为海底电缆铺设直接供电及柴油发电两种方式。

海底电缆铺设直接供电普遍应用于距离大陆较近的海岛。离大陆较远的海岛无法铺设电缆，同时海底铺设电缆还会对海底植被和生态造成一定破坏，而且建设和维护成本较高。

柴油发电适用于具有一定电力条件(输变电设备等)，因距离较远等因素无法通过电缆直接供电的海岛，需要用电只好采用柴油发电的方式，但是柴油发电存在运行维护成本高、燃料运输困难、噪声和尾气排放影响当地军民生活的问题。当内燃机出现故障时，往往得不到及时维修，给当地居民生产、生活带来了极大的不便。

由于地理、气候、成本、技术等多方面因素，常规能源得不到持续供应，全国多数海岛仍处于缺电、缺水的境况，尤其是在台风频发的东南沿海。近年来，随着国家对海洋资源开发以及可再生能源利用的重视，相关学者提出了采用可再生能源作为解决海岛能源问题的方案。利用波浪能解决海岛、沿海的部分能源问题具有很强的社会和经济效益：

(1)伴随常规能源的日益紧张以及节能减排的迫切要求，新能源技术获得了长足的进步，大力发展海岛可再生能源可以减少对远程网电和海岛柴油发电对传统能源的依赖度。

海岛的资源有限，生态环境十分脆弱，有效地利用海岛可再生能源可以最大限度地降低人为污染和破坏，保护海岛当地环境。

(2)相比较于海底电缆输电的高成本和柴油发电的高噪声、高污染，有效地利用和开发海岛可再生能源，可以节约成本、改善环境。

(3)大力发展大陆近海海岛独立自然能源系统的建设，形成海岛可再生能源设备的规模化应用格局，带动相关产业的发展。

(4)远离大陆的西沙、南沙群岛的深入开发需要有充足的能源供给，海岛从可再生能源发电、海水淡化、植物培植等入手，形成独立的自然循环经济结构，可以为海岛人类生存、长期生活、支撑发展、维护权益提供完善的解决方案。

在经济效益上，目前近海岛屿的经济来源主要在海产养殖和海洋旅游两方面，由于电力、淡水资源缺乏的原因，近海岛屿的经济发展受到很大的影响，而海洋波浪能开发利用技术是一种改善岛屿供电、供水情况的有效途径。可以预见，随着示范工程的运行，海岛生活环境将会得到改善，制约旅游业发展的瓶颈问题将会得到一定程度解决，这势必会促进海岛旅游经济的发展。同时将这部分能源开发与海水淡化、海洋资源开发、海洋养殖、海岛建设、海上旅游结合起来具有重要意义。

在社会效益上，利用海岛自身所具备的自然资源来解决海岛用电问题，可以从根本上改善岛屿居民用电、用水情况，提高居民生活条件，提高当地人气，降低海岛对大陆输入能源的依赖度；既能解决居民用电问题，又无环境污染；示范工程将为解决近海岛屿供电、供水问题提供大量的实验数据，积累丰富的管理经验，为进一步推动海洋可再生能源开发利用技术的发展及其大范围推广打下坚实的基础。

[1]陈恩鉴.国外海洋能开发研究的现状及展望.第五届海洋能源利用研讨会论文集.广州,1994:3-18.

[2]陈家菁,王龙文.波力发电方案的工程性探讨.海洋工程,1995,13 (1):55-56.