新型波浪能发电设计分析

摘 要：随着化石能源的持续消费和环境污染问题的日益严重，清洁能源的开发利用越来越受到人们的重视。中国也把可持续发展作为一项战略计划。波浪能资源丰富、清洁、可再生，适应了能源发展的需要。本文主要对波浪能发电装置的设计进行了研究，并提出了一种新能源的设计与应用，为绿色发电的理念提供参考。

关键词：新型波浪能;发电设计;分析

随着绿色能源时代的到来，清洁能源在能源应用领域得到了极大的发展，各种新能源利用模式相继出现。利用波浪能发电可将波浪产生的机械能转化为电能，从而达到绿色清洁发电的目标，为设计人员提供新的能量转换。为了实现浮动波能水电站在小波条件下的间歇发电和在大波条件下的连续发电。在无人值守的海洋动力条件下，浮动波浪能源装置应该独立运行，其工作条件的特点是海水环境。因此，设备的设计必须在最大程度上实现自主控制，以减少复杂的外部设备，降低设备故障的概率。

1 波浪能发电系统简介

目前，波能发电装置的主流设计主要采用两个基本原理： 利用物体在波浪作用下的升沉运动和摆动运动产生波浪，将波浪能转化为机械能; 将波浪能的爬升转化为水势。绝大多数波浪能发电装置是由三级能量转换机构组成的。根据一次转换系统的转换原理，世界波浪能源利用技术可大致分为： 水柱技术、摆动技术、阀门技术、收缩通道技术、点吸收（浮动）技术、鸭式技术、波浪电流技术、鲸鱼技术、波浪精馏技术、波浪电线技术等，其中一次转换机构将波浪能源转化为载体机械能源： 二次能量转换能量转换将能源转化为旋转机械的机械能源，三级能量转换发电机将旋转机械的机械能转化为电能。

2波浪能发电装置的工作原理

在分析波能发电装置电机优化设计的相关内容之前，首先分析了波能发电装置的工作原理。由于发电的提出，其基本原理是通过电磁反应产生电流，但由于驱动电磁反应的功率不同，导致发电类型不同。波浪发电装置主要利用波浪产生的势能作为电磁反应的动力： 在波浪产生和运动的过程中，产生一定的推力，通过某些装置转化为动力，促进发电设施的运行，从而发电。波浪发电装置的工作原理非常简单，但由于海洋环境的特殊性和实际条件的限制，实际设计非常困难。在设计过程中，应充分考虑海洋实际环境的各种条件和机械设备的工作性能，进行更加科学合理的设计。

3 波浪能发电装置发电机优化设计

在波浪能发电装置发电机的设计过程中，应充分考虑各方面的条件，将理想效果与现实条件相结合，使设计具有较好的实用效果。在波能发电装置电机优化设计过程中，可以从以下几个方面入手： 合理管理产生的电流，使其更加稳定; 防水发电机，减少短路的发生; 做好电机的整体稳定性，提高其工作的稳定性，然后进行具体分析。

3.1对发电所得的电流进行合理管理，使其更加稳定

波浪能量并不总是存在的。它间歇性出现，并且有一定的不稳定性。只有当电波出现并驱动发电装置运行时，才能产生电流。正是由于波浪具有一定的不稳定性，发电产生的电流才具有一定的不稳定性。在发电过程中，如果发电机产生的电流不稳定，一旦处理不当，就会损坏电机的各个部分，这部分电流不能直接传输到电网。如果传输过快，传输电流与整个电网电压不一致，会对电网造成损害，由于电压差的存在，部分电流会从电网流入发电装置，造成损害。在设计过程中，必须考虑这一问题，优化设计。在设计過程中，在保证电流互感器基本功能实现的前提下，增加了电流互感器的能量投入和其他功能。变电装置需要暂时储存发电所得的电能，在储存量达到一定数量后对电流进行整体调节，使其满足输电网条件，然后将电流输送到发电网使用。

3.2做好发电机的防水工作，减少短路问题的发生

水是良导体。一旦水和电相遇，就会造成严重的后果。在机器和设备工作过程中，如果水过多，设备会短路。因此，在设计过程中应充分考虑整个发电机的防水问题。防水工程可分为外部防水工程和内部防水工程两个层次。在外防水工程中，最表面的工作是提高机械设备外壳的精度，减少外来水的进入。在发电机壳体内部加一层吸水膜，处理少量进水。在内部防水工作中，我们可以从保持内部干燥开始。保持内部干燥的方法有很多，例如储存相应的化学品或用于分解水的设备。

3.3做好电机整体的稳固工作，增加其工作的稳固性

虽然波浪能发电装置不能在水中全部工作，但有些设备仍能在水中工作。发电机的选址将选择波能丰富的地区，这将受到大量波浪的影响。波浪冲击不仅带来电能，而且影响发电设备。波浪冲击会造成机械设备的不稳定。一旦对机器的冲击过大，机器和设备就会失去稳定性，产生许多故障。在设计过程中，应考虑发电机的工作环境，并进行设计，以提高设备的整体稳定性。在提高机械设备的稳定性方面，可以从以下几个方面入手，增加机械设备和水下地基的面积，提高稳定性，将波能收集装置与其他装置分离，减少对发电装置的影响。

4  载波平台设计

波浪能中所含的能量主要是指海洋表面所含的动能和势能、波浪能和波高的平方、波浪运动周期与波阵面的宽度成正比。因此，海域的波能储量越丰富，波高、波速和波面宽度就越大。对海洋平台的冲击越大，对波浪能量稳定性的影响越大，声音越大。波浪能量的稳定性直接影响到平台的发电量，因此平台的设计应满足波浪能发电的稳定性要求，世界波浪能量的理论估算为109kw。根据中国沿海海洋观测站的资料。我国沿海地区，特别是浙江、福建、广东和台湾沿海海域的波浪能储量相当丰富，我国沿海地区的海水深度大多低于华南沿海地区，低于海底平台的作业极限深度。因此，采用发电平台底部结构具有较高的可行性，平台的选择不仅要满足工程应用的需要，而且要考虑到工业化后成本控制的实际情况。新能源开发技术水平高、成本高、初投资大，因此成本控制显得尤为重要。底板下桁架设计具有结构简单、施工方便的优点。并且成本较低，基于以上原因，在设计载体平台时。要充分考虑到恶劣的海洋环境。还有发电机组的布局。在保证安全稳定运行的同时，最大限度地提高整个发电平台的经济性。底板设计可应用于我国广阔的沿海水域。桁架结构设计简单，施工方便。

5 结束语

新型波浪能发电装置是一种先收集波浪能再转化为电能的智能发电装置。该装置利用低副机构和液体平衡原理，将波浪的不规则往复运动转化为活塞的往复运动。在单向阀组的调节下，活塞中的工作液形成连续的单向不规则流动，然后转化为电能。整流后，电流进入电网或储存使用。该装置在海上作业时，看起来像在海中游动的水母，可以实现近岸不规则低振幅波能的有效收集和利用。

参考文献：

[1]张柯元，张怀平.新型波浪能发电形式的探索与应用[J].电子测试，2019（02）：103-104.

作者简介：罗贤斌（出书年月：1989年）， 性别：男 ， 籍贯：江西，民族：汉族，现有职称：工程师， 现有方向：机电设计.