本期文章我们将介绍目前国内外主流波浪能发电机组的一些性能参数和特点：
一、主要类型和技术特点
• 振荡水柱式 (Oscillating Water Column, OWC)：
• 通过波浪引起水柱在密闭气室中上下运动，驱动空气涡轮机发电。
• Pico、Mighty Whale、LIMPET和Mutriku等是知名的OWC原型机或商业化项目。
• UniWave200是一种OWC装置，其波浪到电网的能量转换效率在有效波高超过1米时可达45%左右，比其他OWC装置的效率高出一倍。
• “绝酷”波浪能转换器(Drakoo Wave Energy Converter)是一种双腔振荡水柱系统，其波能-液压能转换效率在波峰时可超过80%，平均效率可达50%。商用型“绝酷”的总体转换效率(波能-电能)接近50%。
• OWC系统在各种波浪条件下都能有效运行，能高效地将海洋波浪能转化为电能。
• 双腔或三腔OWC比单腔OWC性能更好，因为它们具有更宽的有效频率带宽。
• 振荡浮体系统 (Oscillating Body Systems)：
• 通过浮体与波浪的相互作用产生振荡运动(如垂荡、俯仰)，将能量转化为电能。
• Pelamis是一种著名的衰减器型波浪能转换器，其首个商业波浪能农场于2008年在葡萄牙建成，装机容量为2.25兆瓦，由三台Pelamis设备供电。
• PowerBuoy是一种浮标式波浪能转换器，其典型装置功率为150千瓦。
• 振荡浮体系统在单位特征宽度下的效率最高。
• 中国科学院广州能源所研制了100千瓦一基多体鹰式波浪能发电装置和10千瓦漂浮点吸收直线发电波能装置，并完成了实海况试验。
• 中国自主研发的兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”已投入试运行，其整体转换效率可达22%，在满负荷条件下，每天可产生2.4万千瓦时电，可为3500户家庭供电。
• 越浪式装置 (Overtopping Devices)：
• 通过将波浪捕获到水库中，利用水位差驱动水轮机发电，类似于水力发电。
• “Wave Dragon”是知名的越浪式装置，其最佳尺寸设计(260米宽，150米长)可产生高达4兆瓦的电力。
• 越浪式装置的效率相对较低。
二、效率和成本
• 效率：
• 波浪能转换器的效率通常分为气动/水动力效率、涡轮/机械效率、电气效率和传输效率。
• 提高效率的主要方法是使吸能部分与入射波浪产生共振，并采用主动和被动控制方法以及几何优化。
• 目前波浪能发电的整体转换效率仍有待提高，例如“南鲲号”的整体转换效率为22%。
• “绝酷”商用型总体转换效率(波能-电能)接近50%。
• 成本：
• 波浪能发电的平准化度电成本(LCOE)是衡量其经济性的关键指标。
• 目前波浪能的度电成本普遍高于其他可再生能源，如风能和太阳能。
• 2020年，波浪能的度电成本通常比海上风电高出5-20倍。
• 专家预测，到2035年，波浪能的度电成本有望降至70欧元/兆瓦时以下，与海上风电具有竞争力。
• 单台750千瓦衰减器设备的成本约为750万欧元。
• AW-Energy公司表示，每生产1000度电的成本约为100-150美元。
• 波浪能发电的初始成本和维护成本较高，每兆瓦可能需要400万至800万美元。
三、波浪能发电机组性能参数
由于波浪能技术仍在发展中，许多公司的数据可能处于保密状态，或者仅在特定项目报告中披露。目前公开的主流波浪能发电机组的详细信息整理如下：
1. 中国“南鲲号”
• 类型： 漂浮式波浪能发电装置。
• 额定功率： 兆瓦级(1兆瓦)。
• 特点：
• 我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置，标志着我国兆瓦级波浪能发电技术正式进入工程应用阶段。
• 装置平面面积超过3500平方米，相当于7个篮球场大小，重量达到6000吨。
• 每天最多可发电2.4万千瓦时，可满足3500户家庭一天的用电量。
• 采用半潜平台“吸收”波浪，通过自主研发的电能变换系统实现波浪能到液压能再到电能的三级能量转换。
• 整体转换效率可达22%。
• 具备自适应波浪发电技术，可针对波浪大小自动调节发电机组。
• 具备抵御16级超强台风的能力，可通过自动注水增加装置重量使其下沉。
• 为偏远海岛提供稳定绿色能源供应，是全球同类装置首次实现在偏远海岛的应用。
2. Hann-Ocean “绝酷”波浪能转换器 (Drakoo Wave Energy Converter)
• 类型： 双腔振荡水柱系统 (OWC)。
• 额定功率：
• “绝酷”-B0010 型号：10千瓦 (kWp)。
• 15千瓦“绝酷”水流能量转换器：额定功率10千瓦 (rms)，峰值功率15千瓦。
• 特点：
• 波能-液压能转换效率在波峰时可超过80%，平均效率可达50%。
• 商用型“绝酷”总体转换效率(波能-电能)接近50%。
• 通过英国国际再生能源中心(Narec)验证。
• 采用双腔体、单向导流格栅和动力输出系统等关键要素。
• 能够在不同高度和不同周期范围的波浪中实现高效波浪能吸收。
• 是世界上第一个在非常小的波浪条件下有效工作的波浪能转换装置。
• 可根据波浪条件定制不同型号，采用成熟的永磁发电机和水涡轮技术。
• 可用于固定式模块化或浮动式模块化部署。
3. AW-Energy WaveRoller
• 类型： 摆式波浪能转换器，安装在海底，通过波浪的往复运动驱动面板发电。
• 额定功率：
• 100千瓦 (kW) 的单台WaveRoller装置。
• 350千瓦 (kW) 的WaveRoller波浪能发电装置。
• 特点：
• 在葡萄牙海域进行过运行和测试。
• 在2.5米有效波高、24小时运行条件下，一台100千瓦的WaveRoller装置可产生500千瓦时电量。
• DNV GL 对其性能进行了独立验证。
• 旨在开发一种完全无排放的近岸海底发电厂。
4. CorPower Ocean C4
• 类型： 点吸收式波浪能转换器。
• 额定功率：
• 已确认的峰值功率为600千瓦 (kW)。
• 通过升级，峰值功率有望提升至850千瓦 (kW)。
• 特点：
• 已在葡萄牙阿瓜萨杜拉(Agucadoura)完成第一阶段海洋调试。
• 能够根据海洋条件调整设备，限制在风暴中的响应，并在常规波浪中放大运动和能量捕获。
• 通过了“有记录以来最大大西洋风暴”的考验，证明了其在极端海况下的生存能力。
• 通过 WaveBoost 项目，其可靠性和性能得到提升，年度发电量增加了27%。
• 正在进行陆上检查和升级，以提高其运行范围、功率容量和可靠性。
• 正在探索利用人工智能(AI)来提高性能和控制。
5. Ocean Energy OE35
• 类型： 浮动式波浪能转换器，采用双流空气系统从波浪中获取能量。
• 额定功率： 潜在输出功率为1.25兆瓦 (MW)。
• 特点：
• 被认为是世界上最大的浮动式波浪能装置。
• 已在美国海军波浪能测试场(夏威夷)部署。
• 正在欧洲海洋能源中心(EMEC)进行并网示范，目标是降低度电成本(LCOE)超过30%。
• 通过将波浪捕获到内部气室，利用水柱振荡驱动涡轮机发电。
6. Pelamis (海蛇)
• 类型： 衰减器型波浪能转换器，由多个铰接的圆柱体组成，随波浪运动产生电力。
• 额定功率： 750千瓦 (kW)。
• 特点：
• 世界上第一个用于供电的海上波浪能转换器，于2004年首次出现。
• 2008年在葡萄牙建成了首个商业波浪能农场，装机容量2.25兆瓦，由三台Pelamis设备供电。
• 相比传统筏式装置，其铰接处有更多自由度，使其在波浪中运动更灵活，提高了在狂风巨浪中的生存能力。
7. PowerBuoy (OPT)
• 类型： 浮标式波浪能转换器，利用浮标的垂荡运动发电。
• 额定功率： PB150 型号额定输出功率峰值为150千瓦 (kW)。
• 特点：
• 单点吸收式波浪能转换装置。
• 已在海洋部署中进行了性能验证。
• 适用于为海洋浮标等小型设备供能。
8. Wave Dragon
• 类型： 越浪式波浪能转换器，通过将波浪捕获到高位水库，利用水位差驱动水轮机发电。
• 额定功率： 最佳尺寸设计可产生高达4兆瓦 (MW) 的电力。
• 特点：
• 丹麦开发的一种离岸漂浮式波浪能转换器。
• 其原理类似于水力发电站，具有较好的可靠性和稳定的输出响应。
• 对地域特点有较高要求，限制了其发展。
9. UniWave200 (Wave Swell Energy)
• 类型： 振荡水柱 (OWC) 波浪能发电装置。
• 额定功率： 200千瓦 (kW)。
• 特点：
• 已实现24小时连续、自主发电。
• 在有效波高超过1米时，波浪到电网的能量转换效率可达45%左右。
其他值得关注的进展：
• 中国科学院广州能源研究所： 研制了100千瓦一基多体鹰式波浪能发电装置和10千瓦漂浮点吸收直线发电波能装置，并完成了实海况试验。
• “澎湖号”： 由中国科学院广州能源研究所自主研发的半潜式波浪能养殖平台，配备了60千瓦波浪能和60千瓦海上光伏发电技术，已连续无故障运行三年多。
• “集大4号”： 我国首套发电功率达到100千瓦并通过中国船级社审核认证的可自航波浪能发电平台，具有更宽的波浪响应频带宽度，提高了波浪能的转换和传递效率。
需要注意的是，波浪能技术仍在不断发展中，上述参数可能会随着技术迭代和项目进展而更新。如果您需要更详细或最新的数据，建议直接查阅相关公司发布的官方报告或新闻稿。
下表为小编总结的国内外主流波浪能发电机组性能参数对比情况。希望这份表格能帮助您更好地了解不同波浪能发电机组的性能参数。请注意，由于波浪能技术仍在快速发展中，部分数据可能为估算值或早期测试数据，实际商业化产品的最终参数可能会有所调整。
国内外主流波浪能发电机组性能参数对比
说明：
• 额定输出功率 (kW/MW)： 指设备在设计条件下能够稳定输出的最大电功率。
• 能量转换效率 (%)： 指波浪能转换为可用电能的效率。不同类型设备和测试条件下的效率可能有所不同，有些数据是特定阶段的效率(如波能-液压能)，有些是整体效率。
四、挑战与前景
• 挑战：
• 波浪力的波动性强，如何有效利用并提高转换效率是一个难题。
• 恶劣的海洋环境对设备的生存能力、长期工作可靠性和高效能量转换提出了挑战。
• 波浪能技术仍处于发展早期阶段，尚未普遍使用，距离大规模商业化应用仍有距离。
• 高昂的成本是波浪能普及和大规模利用的最大障碍。
• 前景：
• 波浪能具有巨大的潜力，全球海洋波浪能的理论值约为10^9千瓦，是目前世界总发电量的数百倍。
• 波浪能具有可再生、环保、利用范围广、可靠性高等优点，且比风能和太阳能更易预测，可以全天候不间断获取。
• 随着技术进步和研发投入，波浪能的成本有望大幅降低，未来有望与传统能源竞争。
• 波浪能可以为远海岛礁、海洋牧场等难以接入大电网的地区提供稳定的电力供应。
• 中国在波浪能发电技术方面取得了显著进展，装机容量稳步提高，并计划建设兆瓦级岸式波力电站。
总的来说，波浪能发电技术正处于快速发展阶段，虽然面临技术和经济挑战，但其巨大的资源潜力、环境友好性以及在特定应用场景下的优势，使其成为未来可再生能源领域的重要组成部分。
