点吸收式波浪能发电技术的研究现状与展望

杨绍辉，何宏舟，李　晖，张　军

（1.集美大学 机械与能源工程学院，福建　厦门　361021；

2.福建省能源清洁利用与开发重点实验室，福建　厦门　361021；

3.福建省清洁燃烧与能源高效利用工程技术研究中心，福建　厦门　361021）

点吸收式波浪能发电技术的研究现状与展望

杨绍辉1，2，3，何宏舟1，2，3，李晖1，2，3，张军1，2，3

（1.集美大学 机械与能源工程学院，福建厦门361021；

2.福建省能源清洁利用与开发重点实验室，福建厦门361021；

3.福建省清洁燃烧与能源高效利用工程技术研究中心，福建厦门361021）

通过分析波浪能利用背景，提出点吸收式波浪能发电技术是波浪能开发利用的一种重要方式。以安装位置、能量传递方式和振荡浮子个数对点吸收式波浪能发电装置进行了分类。结合研究现状，对各类点吸收波浪能收集、转化和传递方法及其应用的优缺点进行了综合比较和分析。结果表明：安装于离岸10～25 m处，以多个振荡浮子组成的浮子阵列为能量摄取机构，以液压或直线电机为能量传递方式是目前点吸收波浪能发电技术的研究热点，在波浪能利用领域具有广阔的发展前景。

波浪能；点吸收；液压传递；直驱式；阵列式

波浪能是一种清洁的海洋可再生能源，由于具有绿色环保和储量丰富的特点，日益受到科研工作者的广泛关注［1-2］。至2011年，全世界已经提出了超过4 000种波浪能转换技术［3-5］。根据查询中国知识产权网数据库，1980年后至2014年期间，中国公开的波浪能发电相关专利技术已达到1 086件，而在欧洲仅2009年就有超过1 000件与波浪能转化相关的专利技术公布［6］。波浪能开发技术的研究目前处于加速发展的趋势。

按照波浪能俘获收集方法，可将其分为振荡水柱式、筏式、摆式、鸭式、越浪式和点吸收式等类型［2］。点吸收式波浪能俘获技术主要利用振荡浮子在波浪力作用下的升沉运动收集波浪能，由于具有转化效率高、建造难度小、投资成本少、不受波浪方向影响等优点［7-8］，受到了广泛的重视。对文献［6］提出的157种波浪能发电装置进行统计分析，发现点吸收式技术研究占比为46.3%，远超过其它类型，如图1所示。目前，点吸收式作为其中研究最多、最具特色的一种波浪发电技术，还未见有文献进行过有针对性的整理和分析。因此，本文首先对点吸收式波浪能发电技术进行了分类，然后结合分类方法详细叙述了点吸收式波浪能发电技术发展现状，最后说明了其发展前景和趋势。

图1　各种类型波浪能俘获技术研究占比图

1　点吸收式波浪能技术的研究现状

1.1分类方法

图2为点吸收式波浪能发电装置的分类图。如图所示，可按照其安装位置分为沿岸式、近岸式和离岸式；按照波浪能转化传递的方式可将其分为机械式、水压式、液压式、直线电机式、压电式和磁流体式等；按照同一套装置具有振荡浮子个数将其分为单点式、组合式和阵列式。

图2　点吸收式波浪能发电装置的分类方法

1.2安装位置的分类与比较

图3所示为按照安装位置可将点吸收式波浪能发电装置分为沿岸式、近岸式和离岸式［6］。沿岸式装置是指可安装在海岸边或固定在高于海平面的防波堤和岩石上的波浪能发电装置，其优势在于离陆地近，便于安装与维护，不需要锚定装置和较长的电能输送电缆；但是一般该位置波浪能资源不太丰富，而且会对岸上环境造成影响。近岸式装置一般是安装在10～25 m水深处，即可漂浮在海面上也可附着于海底，目前大多数点吸收式波浪能发电装置属于近岸式装置。离岸式装置一般是指安装在水深超过40 m的深海处的波浪能装置，此处的波浪资源丰富，但由于远离陆地，设备的安装和维护比较困难，而且需要较长的海底电缆将能量输送到陆地［6，9-10］。

图3　点吸收式波浪能发电装置的安装位置

1.3波浪能传递方式的分类和比较

（1）机械式

点吸收机械式波浪发电装置一般在振荡浮子上连接齿条、绳轮或连杆吸收波浪能，然后利用超越离合器、棘轮、齿条或链轮等设备，将浮子的上下升沉运动转化为旋转轴的单向旋转运动，利用增速齿轮箱将转速提高，采用飞轮蓄能，最后驱动发电机发电。机械传递装置具有能量传递效率高（可达90%以上）、结构简单、造价较低等优点，但同时也有易被海水腐蚀、维护成本较高、不容易实现控制调节的缺点。

如图4（a）为2006年美国提出的浮动轮式点吸收波浪能发电装置原理示意图［11］。该装置的浮子上直接连接滑动轮，系泊绳通过滑动轮，一端连接较小配重，另一端固定于海底。当浮体随波浪上下沉浮时，配重也在上下垂荡，从而带动系泊绳驱使滑动轮转动，滑动轮连接交流发电机输出电能。图4（b）为日本研制的绳轮-棘轮式点吸收波浪能发电装置原理图［11］。该装置通过绳索的张紧力和浮子与配重的重量差发电，浮子通过绳轮连接到转动式发电机上。当浮体上升时，绳轮按顺时针方向转动，当浮体下落时，绳轮转动方向相反，绳轮的往复转动通过棘轮装置转化为单向转动后带动发电机发电。

图4（c）为山东大学于2013年提出的一种浮体绳轮式波浪能发电装置［12］，由重力锚、拉绳、导绳器、发电机组、阻性负载、圆柱浮体等构成，拉绳一端系于海底的重力锚上，另一端经导绳器缠绕在发电机组的卷筒上，当波浪推动浮体上升时，拉绳拖动卷筒旋转，卷筒直接驱动低速同步永磁交流发电机发电；当浮体随波浪下降时，卷筒在电机内置卷簧的作用下实现自动收绳，由于卷筒与电机轴之间装有超越离合器，卷筒回转时电机转子并不旋转，浮体在下降过程中不发电，因此具有半波发电特征。

图4　点吸收绳轮式波浪能发电装置原理

中山大学提出了一种齿条传递点吸收波浪能发电系统。该装置主要由基座、振荡浮子、齿条传动系统、定向系统（齿轮装置）、储能系统（飞轮）和发电机组成［11］，参见图5。该装置于2012年在阳江市海陵岛进行了海试试验，设计发电功率为20 kW。

图5　点吸收齿条传动式波浪能发电装置

（2）水压式

点吸收水压式波浪能发电装置一般包括三级能量转化过程，其工作原理是首先通过振荡浮子带动软囊或活塞等装置将波浪能转换成高压海水的压力能，高压海水驱动水轮机旋转，水轮机再带动发电机发电。

如图6为IPS Buoy水压式波浪能发电装置，图中A为振荡浮子，加速管B两端开放，C为活塞，D为水轮机。浮子A随波浪上下运动，驱动活塞C垂直运动，活塞C挤压加速管内部的水柱，被排出的水柱驱动水轮机D旋转，并带动发电机发电［13］。根据海试试验表明［14］，IPS波浪能转化装置的发电效率可达到30%～35%，据测算每个直径为10 m的IPS振荡浮子，可输出电功率150～250 kW，每年可生产1.4 GWh电能。

图6　IPS Buoy点吸收水压式波浪能发电装置

加拿大Finavera可再生能源公司在俄勒冈州纽波特海岸以IPS Buoy原理为基础，开发完成了42座AquaBuoy波浪能转化装置，并将其按阵列方式布放，形成了大规模波浪能发电厂，如图7所示，每个振荡浮子直径6.1～9.6 m［15］，可根据装机容量调整振荡浮子的数量。

图7　AquaBuoy波浪能发电厂

图8所示为中科院广州能源所提出的点吸收柔性泵波浪能转化装置，主要由4部分组成，包括振荡浮子、柔性泵、圆形水下附体和锚系。柔性泵由具有一定弹性的柔性面和阀门等构成。当波峰到来时，浮子向上运动，驱动柔性泵的柔性面拉伸，造成泵内部海水压力低于外部海水压力，具有一定压头的海水通过单向阀流入柔性泵，波浪能以海水液压能的方式蓄存在柔性泵内；当波谷到来时，浮子向下运动，在弹性作用下，柔性面驱动海水通过单向阀，驱动发电机发电［16］。

（3）液压式

点吸收液压式波浪能发电装置主要利用液压缸、蓄能器、液压马达等液压装置传递其波浪能量，也包括三级能量转化过程，首先浮子吸收波浪能，然后驱动液压缸活塞往复运动，转化为液压油的液压能冲击液压马达单向旋转，带动旋转电机发电。美国的Electric Buoy、爱尔兰的Wave Bob、瑞士的Ocean Harvest［9］等点吸收式波浪能发电装置均采用液压传递波浪能。

图8　点吸收柔性泵波浪能发电装置

图9　点吸收液压式波浪能发电装置原理

Wavebob（如图10所示）是由爱尔兰研发的点吸收液压波浪能发电系统［17］。它包含两个轴对称的同轴浮体，上部的浮体与下部全淹没的浮体为刚性连接，设计的目的在于增大装置惯性并调节设备与平均入射波频率的匹配，两浮体之间的相互垂荡运动通过液压设备实现。图11（a）所示，2006年中科院广州能源所建成了50 kW岸式振荡浮子发电站，采用液压传递波浪能量，图11（b）所示，国内山东大学开发完成了120 kW漂浮点吸收式液压波浪发电系统。

图10　Wavebob点吸收液压波浪能发电系统

图11　点吸收式液压波浪发电海试样机

随着阵列式点吸收波浪装置的发展（详见1.3节），丹麦的Aalborg大学提出了能够将多点波浪能同时转化为液压能的液压装置［17］，如图12所示，该液压传递装置能够同时将多点波浪能转化成液压能。

图12　多点液压波浪能转化装置

海洋波浪能是不稳定、不连续和具有突变性的一次能源，这会对波浪能发电装置造成不同程度的冲击，使装置的可靠性和稳定性受到影响。而液压转化传递系统具有柔性传输、蓄能稳压、扭矩大、便于调控等特点，通过液压转化传递系统将波浪能转换为电能，可以使能量得到缓冲以提高电能质量且可以在波况较小的情况下蓄积波浪能，实现波浪能向电能的持续稳定转换。近年来，液压传动已逐渐成为点吸收式波浪能利用装置的一种主要能量传递方式。

（4）直驱式

直驱式点吸收波浪能发电装置主要发电设备为直线发电机。振荡浮子和永磁直线电机的动子连接为一体，能最大限度地提取波浪能［18］。图13（a）所示，其原理是在波浪力的作用下，振荡浮子跟随波浪做上下的往复运动，从而使得直线电机的动子跟定子之间产生相对运动，切割磁力线，完成由波浪能向电能的转换过程。相比旋转发电系统，直驱式波浪发电系统将波浪能直接转换为电能，不需要中间转换装置，具有结构简单、转换效率高等优点［19］。

图13（b）所示美国俄勒冈州立大学提出的波浪能非接触转换装置L-10原理图［20］，该装置提出了非接触转换概念，利用永磁铁和金属之间的非接触作用力，通过滚珠丝杠和滚珠螺母将直线运动转化为旋转运动，带动永磁直线发电机产生电能。该装置额定功率10 kW的原型样机2008年9月在俄勒冈州纽波特进行了海试，其浮子直径为3.5 m，装置高6.7 m，装置效率超过50%。

图13　点吸收直驱式波浪能发电原理

图14（a）所示为英国的阿基米德波浪摆（AWS）［21］原理图。它由做垂荡运动的上部浮子和与海底固定的下部结构两部分组成，两部分在工作时均淹没于水下，浮体于波峰时向下运动，波谷时向上运动，从而驱动直线电机运动。图14（b）所示为AWS海试样机，于2004年进行海试。

图14　阿基米德波浪摆（AWS）

图15（a）所示为美国的Power Buoy海试装置［22］。2006年美国OPT公司研制的PowerBuoy波力设备在英国北部完成了6次海上试验。图15（b）所示为中科院广州能源所研制的“哪咤1号”直驱式海试装置，总高约14 m，总重28 t，振荡浮子半径为2 m，厚度为1.5 m，水下阻尼板半径为3 m，厚度为0.8 m，设计发电功率为10 kW，海试时最高输出相电压381 V［23］。

图15　直驱式波浪能发电海试样机

（5）磁流体式

图16为点吸收磁流体式波浪发电的基本原理图。如图所示，当振荡浮子受波浪力作用往上运动，带动活塞杆往上运动，装有液态金属的波纹管受到挤压，液态金属流过发电通道进入下部波纹管内，完成一个单向运动过程，而当振荡浮子在波浪力作用下向下运动时，液态金属也反向运动。液态金属往复通过磁体时，切割其磁力线产生电能。

图16　点吸收磁流体波浪能发电原理

磁流体式波浪能发电装置与直驱式波力装置一样，没有中间转化装置，能源传递效率高、功率密度大、结构紧凑、成本较低，因此具有较好的发展前景。但由于研究时间较短，目前点吸收磁流体式波浪能发电装置仍处于专利申请、理论研究和实验验证阶段。美国在2008年研制出一台100 kW磁流体波浪能发电实验样机。图17所示，我国中科院电工所研制了一台仿真实验样机，最大输出电功率为209 W［24］。

图17　LMMHD仿真实验装置

1.4振荡浮子个数的分类与比较

按照吸收波浪能的振荡浮子个数多少可分为单点式、组合式和阵列式。单点式装置是指只有一个振荡浮子的波浪能转化装置；组合式装置指具有2个或少数几个振荡浮子的波浪能转化装置，通过各个振荡浮子之间的相对运动吸收波浪能；而阵列式是指同时具有大量振荡浮子，能够对一定面积海域内多个位置的波浪能同时进行吸收的波浪能转化装置。图18所示为各种分类的示例图。

图18　按振荡浮子个数分类

由于单点吸收式波浪能转化装置只能利用一个振荡浮子来收集波浪能，受到单个振荡浮子体积、重量等因素的影响，其吸收波浪能的总功率受到限制，导致波浪能利用成本较高，已不能满足大规模收集波浪能发电的要求。与单点吸收式波浪能装置比较，组合式与阵列式波浪能装置的优势在于可同时利用多个振荡浮子收集波浪能，大规模发电，波浪能收集也更为连续、均匀［25-26］，也可减小振荡浮子的体积和重量，便于浮子的制造和运输。

英国爱丁堡大学的Benjamin F.M.Child博士对5个浮子组成的浮子阵列在不同浮子间距和不同布放方式等情况下进行了分析，结果显示，在优化状态下浮子阵列比单个浮子具有更高的采能效率［28］。挪威科技大学的Johannes Falnes等人通过研究后提出了“Small is beautiful”［29］的观点，证明了浮子阵列比单个浮子更有利于波浪能的吸收。近一阶段，越来越多的学者和科技公司已开始注重阵列式波浪能发电装置的研究和开发。在国外，如图7所示的AquaBuoy波浪能发电厂以及Manchester Bobber、FO3、Wave Star等均属于阵列式装置。

比利时Ghent大学Manchester Bobber波力装置为研究对象在实验室的造波水槽中进行了5×5个振荡浮子阵列的波能转化实验，重点研究浮子之间的相互影响。如图19所示该实验中每个振荡浮子直径为0.35 m，每两个浮子之间的距离为1.575 m。实验结果显示浮子阵列能够较好地吸收来自各个方向的波浪能量［27］。

图19　Manchester Bobber阵列式波浪能发电装置

挪威奥斯陆大学开发的FO3波力发电装置于2003年在实验室水槽中进行了1：20的模拟实验，实验装置同时具有21个振荡浮子，如图20（a）所示。该装置2005年在挪威南部海岸进行了1：3比尺的实海况实验，如图20（b）所示。

图20　FO3阵列式波浪能发电装置

丹麦的Aalborg大学提出了Wave Star阵列式波力发电装置，于2004年进行了1：40比尺的造波水槽实验，共包括40组浮子，每组浮子直径为0.25 m；2006-2010年期间在丹麦的Nissum Bredning海湾进行了1：10比尺的实海况实验，20组振荡浮子，每组浮子直径为 1.0 m；2010年后又在丹麦的Hanstholm湾进行了1：2比尺的实海况实验，共包括2组振荡浮子，每组浮子直径为5 m。通过理论计算和多组测试结果分析，当Wave Star波力发电装置总长为70 m，具有20个直径为5 m的振荡浮子，安装在10～15 m水深的海域处，波浪波高为2.5 m时，可输出的电功率为600 kW；而当其总长为140 m，具有20个直径为5 m的振荡浮子，安装在20～30 m水深的海域处，当波浪波高为5 m时，装置则可输出6 MW电功率。即装置尺寸增加1倍，输出的电功率将增加10倍［30］。

图21　Wave Star阵列式波浪能发电装置

在国内，阵列式波浪能装置也逐渐引起了重视。香港大学2006年开发了Motor Wave阵列式波浪能发电装置。浙江海洋大学2013年进行了“海院1号”波力发电平台的开发，该平台同时具备3个振荡浮子，每个振荡浮子直径3.2 m，高度1.46 m，最大波能采集效率达到49.1%，平均波能发电效率为15.2%［31-32］。

图22　“海院1号”波力发电平台

集美大学于2014年6-12月进行了“集大1号”波浪能发电平台的开发。“集大1号”设计为漂浮平台，平台两侧各安装5个振荡浮子，每个振荡浮子重量为200 kg，长度为1.8 m，高度为1 m，平台的理论发电效率可达到31.7%，实际海试时最佳发电效率为26.9%。平台既可安装于近海也可安装于深海，不受水深限制；并可根据波浪方向，绕锚定装置自由旋转，实现自对浪功能；平台具有正常和抗风浪两种运行模式，在台风巨浪情况下，多个振荡浮子能够升起，减小冲击。

图23　“集大1号”波浪能发电平台

2　点吸收式波浪能技术的发展趋势

点吸收式波浪能发电装置种类繁多、日趋多样化，许多国家建立了实海况样机来测试装置的性能，并已有多座应用该技术的波浪能示范电站建成。点吸收式波浪能发电装置的研究涉及到复杂的海洋环境、相关系统的控制理论、海洋结构物的稳定性、可靠性等问题，未来发展趋势和重点研究的内容如下：

（1）早期的点吸收式波浪能发电技术涉及的只是专利申请和理论研究，装置样机在实际海洋环境中运行的较少。目前，越来越多海试样机已投入实际海况中运行，通过实海况试验研究装置的结构性能、发电效率、安全性等问题。

（2）由于涉及到复杂的海洋波浪和结构物间的作用，所以通过理论和仿真方法分析装置结构和性能，并在此基础上进行试验测试。这种理论计算结合模型试验和实海况测试的研究方法已经成为一种趋势。

（3）目前大多数波浪能发电装置为小规模单点式装置，输出功率仍在千瓦级以内。只有向大规模化与综合化发展，波浪能利用技术才能实现更好的商业化利用。因此，同时具有多个振荡浮子的阵列式波浪能发电装置，或将多个单点吸收式波浪能装置以阵列形式布放形成大规模波浪能发电厂，可使得波浪能发电装置装机容量达到百万瓦级，降低发电成本，提高发电效率。此外，未来综合利用几种采集波浪能原理的装置或者与太阳能、风能发电装置相结合将会更有利于波浪能相关装置的规模化并网利用。

（4）面对复杂海洋环境，如何把波浪能有效地转换成机械能，进而产生稳定、高效的电能是海洋波浪能技术领域的研究重点。通过控制策略的引入，对海洋环境因素进行反馈，将是未来点吸收式波浪能发电装置能否投入实际应用的关键。可通过相位控制技术、智能控制算法［26］、负反馈控制［33］等方式来提高点吸收式波浪能装置的发电效率和发电稳定性。

（5）如何提高在极端海洋条件下点吸收式波浪能装置的生存能力也是未来研究的重点内容。研制具有高可靠性（抗台风、耐腐蚀）、低造价的海洋波浪能发电装置，是世界各海洋国家不懈追求的目标。

（6）点吸收式波浪能装置不仅可为海面、水下及海岛的各种监测仪器、水下采矿系统、水下机器人、海上军事设施、海上平台等提供电力，还可开发点吸收式波浪能装置直接驱动的海水淡化技术，提高波浪能综合应用的能力，解决我国淡水资源严重缺乏的问题。

3　结论

综上所述，点吸收式波浪能发电技术是波浪能开发利用装置中研究最多的一种。从安装位置上看，大多数点吸收波浪能发电装置属于近岸式。就波浪能传递技术比较而言，机械式传递效率高，但维护成本较高，不容易实现控制调节；水压式对环境无污染，但缺点是传递效率相对较低，所捕获的波浪能能量密度小；液压传递方式技术成熟，便于控制，但液压式装置可能泄漏液体及污染海水。直驱式波浪能转换装置直接把波浪能转换成电能，只需要一级能量转换，省略了二级能量转换所带来的费用、维护和能量损耗，具有可靠性高及维护成本低的优势；磁流体式具有直驱式的优点，但仍处于实验研究阶段。因而，现阶段利用液压设备和直线电机更有利于波浪能量传递。与单点吸收式波浪能装置比较，组合式与阵列式点吸收波浪能装置可同时利用多个振荡浮子收集波浪能，大规模发电，波浪能收集也更为连续、均匀。

因此，安装于离岸10～25 m处，以多个振荡浮子组成的浮子阵列为波浪能量摄取机构，液压或直线电机为波浪能量传递方式的波浪能装置已经成为点吸收波浪能开发利用技术的主流和热点。

［1］Clement A，Mcculien P，Falcao A，et al.Wave Energy in Europe:Current Status and Perspectives［J］.Renewable and Sustainable EnergyReviews，2002，6（5）:405-431.

［2］游亚戈，李伟，刘伟民，等.海洋能发电技术的现状与前景［J］.电力系统自动化，2010，34（14）:1-12.

［3］Ross D，Ross D.Power fromthe Waves［M］.Oxford:Oxford UniversityPress，1995.

［4］Salter SH.Wave Power［J］.Nature，1974，249（5459）:720-724.

［5］谭思明，秦洪花，赵霞，等.海洋波浪能领域国际专利竞争态势分析［J］.2011，39（9）:14-17.

［6］Iraide López，Jon Andreu，Salvador Ceballos.Review of Wave Energy Technologies and the Necessary Power-Equipment［J］.Renewable and Sustainable EnergyReviews，2013，27，413-433.

［7］Zhang Dahai，Li Wei，Lin Yonggang.Wave Energy in China:Current Status and Perspectives［J］.Renewable Energy，2009，28（3）: 126-132.

［8］A S Zurkinden，F Ferri，S Beatty，et al.Non-Linear Numerical Modeling and Experimental Testing of a Point Absorber Wave Energy Converter［J］.Ocean Engineering，2014，78，11-21.

［9］AntónioF O Falcão.Wave EnergyUtilization:A Reviewofthe Technologies［J］.Renewable and Sustainable Energy Reviews，2010，14: 899-918.

［10］Czech B，Bauer P.Wave EnergyConverter Concepts:Design Challenges and Classification［J］.Industrial Electronics Magazine，IEEE，2012，6:4-16.

［11］訚耀保.海洋波浪能综合利用—发电原理与装置［M］.上海：上海科学技术出版社，2013.

［12］朱林森，曲言明，王延刚，等.浮体绳轮波浪发电效率的研究［J］.太阳能学报，2014，35（8）：1381-1386.

［13］António F O Falcão，José J Candidoa，Paulo A P Justino，et al.Hydrodynamics of the IPS Buoy Wave Energy Converter Including the Effect ofNon-UniformAcceleration Tube Cross Section［J］.Renewable Energy，2012，41:105-114.

［14］Weinstein A，Fredrikson G，Claeson L，et al.Aquabuoy-the Offshore Wave Energy Converter Numerical Modeling and Optimization［J］.OCEANS，2003，4:1988-1995.

［15］Wacher A，Neilsen K.Mathematical and Numerical Modeling of the AquaBuoy Wave Energy Converter［J］.Mathematics in Industry Case Studies Journal，2010，22:16-33.

［16］林礼群，吴必军.点吸收柔性泵波浪能装置的设计与试验研究［J］.海洋技术学报，2014.33（4）:25-29.

［17］Kramer M，Brorsen M，Frigaard P.Wave Star-Hydrodynamisk Interaktion Mellem5 Flydere［J］.Hydraulics and Coastal Engineering，2004，7:1603-9874.

［18］Prudell J，Stoddard M，Amon E.A Permanent-Magnet Tubular Linear Generator for Ocean Wave Energy Conversion［J］.IEEE Trans.on IndustryApplication，2010，46（6）：2392-2400.

［19］刘春元，余海涛，胡敏强，等.永磁直线发电机在直驱式波浪发电系统的应用［J］.中国电机工程学报，2013，33（21）：90-98.

［20］Clifton P C J，Mcmahon R A，Kelly H.Design and Commissioning ofa 30 kW Direct Drive Wave Generator［C］//5th IET International Conference on Power Electronics，Machines and Drives，Brighton，UK，2010:1-6.

［21］Polinder H，Damen ME C，Gardner F.Linear PMGenerator System for Wave Energy Conversion in the AWS［J］.IEEE Transactions on EnergyConversion，2004，19（3）:583-589.

［22］Prudell J，Stoddard M，Amon E，et al.A Permanent-Magnet Tubular Linear Generator for Ocean Wave Energy Conversion［J］.IEEE Transactions on IndustryApplications，2010，46（6）:2392-2400.

［23］吴必军，刁向红，王坤林，等.10 kW漂浮点吸收直线发电波力装置［J］.海洋技术，2012，31（3）：68-73.

［24］Xiao Teng，Peng Yan，Zhao Lingzhi，et al.Performance Analysis of Liquid Metal Magnetohy Drodynamic Generator for Wave Energy Conversion［J］.Modern Scientific Instruments，2011，3:60-65.

［25］杨绍辉，何宏舟，曲泉铀.多点直驱式波浪能发电系统仿真分析与试验研究［J］.太阳能学报，2014，35（9）:65-72.

［26］杨绍辉，何宏舟.多点直驱式波浪能发电系统的恒转速研究［J］.太阳能学报，2014.35（5）:889-895.

［27］Benjamin F MChild.On the Configuration of Arrays of Floating Wave Energy Converters［D］.Edinburgh，UK:University of Edinburgh，2011.

［28］Johannes Falnes，Jφrgen Hals.Heaving Buoys，Point Absorbers and Arrays［J］.Mathematical physical and Engineering Science，2012，370（12）:246-277.

［29］Vasiliki Stratigaki，Peter Troch，Tim Stallard，et al.Wave Basin Experiments with Large Wave Energy Converter Arrays to Study Interactions Between the Converters and Effects on Other Users in the Sea and the Coastal Area［J］.Energies，2014，7:701-734.

［30］Steenstrup P R.Wave Star Energy-NewWave EnergyConverter，Which is NowUnder GoingSea Trial in Denmark［C］//International Conference Ocean Energy，October，23-24th，2006，Bremerhaven，Germany.

［31］Lu Qin，Li Detang，Li Date，et al.Design of Energy Harvesting Efficiency of‘Haiyuan 1’Wave Power Generating Platform’s Buoy TestingSystemBased on LabVIEW［J］.Journal ofShip Mechanics，2015，19（3）:264-272.

［32］徐超，石晶鑫，李德堂.自升式波浪能发电装置设计与试验研究［J］.船舶，2015，151（1）：79-84.

［33］吴必军，游亚戈，马玉久.波浪能独立稳定发电自动控制系统［J］.电力系统自动化，2007，31（12）：75-79.

Research Status and Prospect of Point Absorber Wave Power Generation Technology

YANG Shao-hui1，2，3，HE Hong-zhou1，2，3，LI Hui1，2，3，ZHANG Jun1，2，3
1.College of Mechanical and Energy Engineering，Jimei University，Xiamen 361021，Fujian Province，China；
2.Key Laboratory of Clean Energy Utilization and Development of Fujian Province，Xiamen 361021，Fujian Province，China；
3.Fujian Engineering Technology Research Center of Clean Burning and Efficient Use of Energy，Xiamen 361021，Fujian Province，China

After analyzing the context of wave energy utilization，this paper puts forward that the point absorber wave power generation technology is an efficient way to tap wave energy and the most important research direction.The wave energy converter devices are classified in terms of installing location，energy transferring mode and the number of oscillating floaters.Combined with the research status，the advantages and disadvantages of all kinds of point absorber wave energy capturing，converting and transferring methods have been analyzed and compared in a comprehensive way.The results show that point absorber wave energy converters installed 10 to 25 m away from coast，wave energy intake equipment composed of array buoys and the energy transferring mode using hydraulic or direct drive generator are research focuses and have wide prospect in the field of wave power utilization.

wave energy；point absorber；hydraulic transform；oscillating floater；direct drive；array type；research status

TM619；TM743

A

1003-2029（2016）03-0008-09

10.3969/j.issn.1003-2029.2016.03.002

2015-11-15

国家自然科学基金资助项目（51209104，51409118）；福建省自然科学基金资助项目（2016J01247）；福建省教育厅杰青资助项目（JA13170）；集美大学黄慧贞基金资助项目（ZC2011017）

杨绍辉（1979-），男，博士，副教授，主要研究方向为可再生能源利用与开发、节能技术研究、智能化监测与控制。E-mail：13163996278@163.com