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海上的波浪是怎样形成的?
海水受海风的作用和气压变化等影响，促使它离开原来的平衡位置，而发生向上、向下、向前和向后方向运动。这就形成了海上的波浪。波浪是一种有规律的周期性的起伏运动。
当波浪涌上岸边时，由于海水深度愈来愈浅，下层水的上下运动受到了阻碍，受物体惯性的作用，海水的波浪一浪叠一浪，越涌越多，一浪高过一浪。与此同时，随着水深的变浅，下层水的运动，所受阻力越来越大，以至于到最后，它的运动速度慢于上层的运动速度，受惯性作用，波浪最高处向前倾倒，摔到海滩上，成为飞溅的浪花
波浪发电的原理主要是将波力转换为压缩空气来驱动空气透平发电机发电。当波浪上升时将空气室中的
空气顶上去，被压空气穿过正压水阀室进入正压气缸并驱动发电机轴伸端上的空气透平使发电机发电，当波
浪落下时，空气室内形成负压，使大气中的空气被吸入气缸并驱动发电机另一轴伸端上的空气透平使发电机
发电，其旋转方向不变。
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。(
波浪能的分布不仅和地理位置有关，而且季节性特征明显，一般秋、冬两季波浪能功率较大，春、夏两季则较小，岛屿附近的这种变化尤为显著。从地理位置看主要集中于广东、福建、山东附近海域，其次是江苏、辽宁、上海和河北。中国沿岸波浪能资源非常丰富，但分布不均匀，台湾省沿岸最多，约为429万千瓦，占全国总量的1/3，其次是浙江、广东、福建和山东沿岸，共约706万千瓦，约占全国总量的55％。
波浪能集有许多优点，比如能量密度高、分布面广泛。特别是在能源消耗多的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。它的能量如此巨大，一直都吸引着沿海的能工巧匠们。他们想尽各种办法，期望能够驾驭海浪开辟新天地。
具体而言，波浪能就是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。海洋表面的海水受太阳辐射给予的热量，可以说它是世界最大的太阳能收集器。温暖的地表海水，造成与深海海水之间的温差，由于风吹过海洋时产生风波，这种风波在辽阔的海洋表面上，风能以自然储存于水中的方式进行能量转移，因此，说波浪能是太阳能的另一种浓缩形态，并不是没有道理的。
在所有海洋能源中，波浪能是最不稳定的一种能源。波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的，它事实上是吸收了风能而形成的，它的能量传递速率与风速有一定关系，也和风与水相互作用的距离（即风区）有关。水团相对于海平面发生位移时，使波浪具有势能，而水质点的运动，则使波浪具有动能，从而使波浪能发挥出作用。
在风较多的沿海地带，波浪能的密度通常都很高。例如，英国沿海、美国西部沿海和新西兰南部沿海等都是风区，有着十分有利的波候。而我国的浙江、福建、广东和台湾沿海的波能也较为丰富，在工业经济发展上功不可没。
波浪能之所以能够发电是通过波浪能装置，将波浪能首先转换为机械能，再最终转换成电能。这一技术源自于20世纪80年代初，西方海洋大国利用新技术优势纷纷展开实验，但受客观条件和技术影响，所取得的效果效益有好有差。
1、从大气环流来考虑，库克海峡冬季受西风带控制，强劲的西风带使得库克海峡冬季风浪大；
2、从地形因素来看，库克海峡是地壳构造运动下沉造成的，而两侧则保留着悬崖，库克海峡北连接的是塔斯曼海湾，向南连接的是南太平洋，因为这南北两端都是开阔的海湾地形（你可以对着地图新西兰的库克海峡看），因此造成造成海峡水流湍急多变，风浪比较大。
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波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为机械能(液压能)，然后再转换成电能。这一技术兴起于上世纪80年代初，西方海洋大国利用新技术优势纷纷展开实验。
波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。它是一种取之不竭的可再生清洁能源。尤其是在能源消耗较大的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。小功率的波浪能发电，已在导航浮标、灯塔等获得推广应用。我国有广阔的海洋资源，波浪能的理论存储量为7000万千瓦左右，沿海波浪能能流密度大约为每米2千瓦~7千瓦。在能流密度高的地方，每1米海岸线外波浪的能流就足以为20个家庭提供照明。
波浪能 是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的，它实质上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关，也和风与水相互作用的距离（即风区）有关。水团相对于海平面发生位移时，使波浪具有势能，而水质点的运动，则使波浪具有动能。贮存的能量通过摩擦和湍动而消散，其消散速度的大小取决于波浪特征和水深。深水海区大浪的能量消散速度很慢，从而导致了波浪系统的复杂性，使它常常伴有局地风和几天前在远处产生的风暴的影响。波浪可以用波高、波长（相邻的两个波峰间的距离）和波周期 （相邻的两个波峰间的时间）等特征来描述。波浪能的大小可以用海水起伏势能的变化来进行估算，即P=0.5TH2（P为单位波前宽度上的波浪功率，单位kw/m；T为波浪周期，单位s；H为波高，单位m，实际上波浪功率的大小还与风速、风向、连续吹风的时间、流速等诸多因素有关。)。
波浪发电是波浪能利用的主要方式，此外，波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。波浪能利用的关键是波浪能转换装置。通常波浪能要经过三级转换：第一级为受波体，它将大海的波浪能吸收进来；第二级为中间转换装置，它优化第一级转换，产生出足够稳定的能量；第三级为发电装置，与其它发电装置类似。
南半球和北半球40°～60°纬度间的风力最强。信风区（赤道两侧30°之内）的低速风也会产生很有吸引力的波候，因为这里的低速风比较有规律。在盛风区和长风区的沿海，波浪能的密度一般都很高。例如，英国沿海、美国西部沿海和新西兰南部沿海等都是风区，有着特别好的波候。而我国的浙江、福建、广东和台湾沿海为波能丰富的地区。
虽然大洋中的波浪能是难以提取的，因此可供利用的波浪能资源仅局限于靠近海岸线的地方。但即使是这样，在条件比较好的沿海区的波浪能资源贮量大概也超过2TW。据估计全世界可开发利用的波浪能达2.5TW。我国沿海有效波高约为2～3m、周期为9s的波列，波浪功率可达17～39kw/m，渤海湾更高达42kw/m。
成就
我国沿岸波浪能资源理论平均功率约1285万千瓦，具有良好的开发应用价值，建立波浪能发电系统发展潜力巨大。中国波浪发电虽然起步较晚，但发展势头良好。微型波浪发电技术已经成熟，小型岸式波力发电技术已进入世界先进行列。
中国科学院广州能源研究所于1989年在广东珠海建成了第一座示范实验波力电站，1996年又建成了一座新的波力实验电站，专家们通过试验积累了宝贵经验。我国首座波力独立发电系统汕尾100千瓦岸式波力电站于1996年12月开工，2001年进入试发电和实海况试验阶段，2005年，第一次实海况试验获得成功。该电站建于广东省汕尾市遮浪镇最东部，为并网运行的岸式振荡水柱型波能装置，设有过压自动卸载保护、过流自动调控、水位限制、断电保护、超速保护等功能。
近年来，我国积极推进新能源开发利用。随着一大批清洁能源发电项目建成投产，我国的发电装机结构进一步得到优化，新能源发电呈加速发展态势。我国波浪能资源蕴藏量丰富，清洁无污染，再生能力强，波浪发电产业得到国家政策的鼓励和扶持，投资前景良好。根据规划，到2020年，我国将在山东、海南、广东各建1座1000千瓦级的岸式波浪发电站。
不足
波浪能的利用并不容易。波浪能是可再生能源中最不稳定的能源，波浪不能定期产生，各地区波高也不一样，由此造成波浪能利用上的困难。利用波浪能发电要依靠波浪发电装置，但是由于海浪具有力量强、速度慢和周期性变化的特点，100多年来，世界各国科学家提出300多种设想，发明了各种各样的波浪能发电装置，但是普遍发电功率很小，而且效果差。
想要充分地利用波浪能发电，有几项难题需要解决。一是独立发电问题。最早的波浪能发电装置需要与柴油机并联工作，这样会造成污染。后来则需要依靠电网，先把波浪能转化的电能供应到电网上，然后才可以利用，这样又会受到电网覆盖范围的限制，造成发电成本高昂、发电功率小、质量差等问题。二是稳定性问题。由于受技术限制，波浪能发电装置只能将吸收来的波浪能转化为不稳定的液压能，这样再转化的电能也是不稳定的。英国、葡萄牙等欧洲国家采用昂贵的发电设施，仍无法得到稳定的电能。三是控制问题。由于波浪的运动没有规律性和周期性，浪大时能量有剩余，浪小时能量供应不足。这就需要有一种设备在浪大时将多余的波浪能储存、再利用。
尚未解决的问题
对于波浪能研究来说，目前存在以下主要技术问题：
1.材料问题——波浪能装置的材料应该具有(1)抗海水腐蚀的特性;(2)廉价;(3)较好的耐久性和可靠性。不锈钢满足第1、3两条，不满足第2条;工程塑料在强度上已有了显著提高，但其耐久性和可靠性还未能满足要求。因此，现有的波浪能装置只是采用普通钢材，靠表面涂层提高抗腐蚀能力，耐久性差强人意。
2.工业产品系列太少——目前并不存在专门为波浪能利用而发展的工业产品，只能逐渐发展。但我国目前许多产品的系列太少，迫使在波浪能研究上改变设计，牺牲效率、合理性，用现有产品拼凑成波浪能。例如小型电机，明显缺乏低转速、功率100W以下的发电机，或低转速、100kW以上的大功率发电机。齿轮等机械，液压泵、液压马达等也存在类似的问题。
3.投入研发经费不足——我国从“七五”开始研究波浪能。从“八五”到“十五”，国家科技部、中国科学院等对波浪能研究开展了持续的支持，3个五年计划共支持了约1000万，用于研制20kW、100kW岸式振荡水柱波能装置各一座，8kW、30kW摆式波能装置各一座，5kW漂浮式波能发电船一座，50kW波浪能独立发电与制淡系统一座。这些研究使我国的波浪能研究水平逐渐发展起来，特别是“十五”期间，我国在波浪能转换效率、波浪能稳定输出和波浪能装置建造技术上有了显著的提高，处于世界先进水平。
但相对国外的波浪能研究，我国的研发经费太少了。3个五年计划共支持了约1000万，研建了6个波浪能装置，全部加起来仅相当于英国近5年投入研究费用的1/60。上述项目均有较大缺口，需要部门、省、地方匹配才能完成。研究费用的欠缺，对我国波浪能研究进展有负面影响。
总的来说，我国的波浪能转换研究进步是明显的，在世界上也有一定影响，目前可以进入示范阶段，但尚未进入商业开发阶段。波浪能利用在技术上并未完全成熟，还需要国家进一步的支持。
