【科普】振荡水柱式波浪能发电

本文由电力专家联盟整理发布

振荡水柱式波浪能发电技术（OWC）也称为空气透平式波浪能发电技术，是目前应用最广泛的波浪能发电技术，在国内也有较多振荡水柱式波浪能试验电站在运行。

振荡水柱型装置主要有一个气室，由一个空箱构成，在它淹没于水面以下部分有一个开口，在气室上部有气流通道（空气出入口）。波浪向着空箱移动，当波峰接近空箱前壁时，水进入空箱，推动箱内水位上升，上升的水位使箱内气压增加，气室内空气通过出入孔排出，由于气孔狭小，气体高流速喷出，见图1左图。在波谷接近空箱前壁时，水从空箱抽出，箱内水位下降，下降的水位使箱内气压降低，外面空气通过出入孔高速进入气室，见图1右图，流出流进的气体将推动涡轮机旋转，这就把波浪能转换为机械能。

气室内水面有一个固定的波动频率，冲入气室的水碰到气室后壁反射回来，如能和下降水面同向，将会与波浪共振，选择合适的气室尺寸可以使室内水面振荡与外面波浪频率相近，共振的水面波动幅度会远高出波浪的幅度，大大提高气体的流量从而提高系统效率。

在气流通道内安装气动涡轮机，进出的气流就会推动涡轮机旋转，涡轮机带动发电机发出电来，这就是振荡水柱式波浪能发电的原理。由于气流是往复的，需采用一种在双向气流作用下均能同向旋转的涡轮机，有关这种涡轮机的结构与原理将在下一节介绍。

图1 振荡水柱式波浪能采集基本原理

下面是振荡水柱式波浪能采集的动画

上面介绍的振荡水柱式波浪能发电装置是靠岸边安装，称为固定式（靠岸式）安装；振荡水柱式波浪能发电装置也可以漂浮在海面上，称为漂浮式（离岸式、近岸式）发电装置。图2左图是前面进水的漂浮式振荡水柱式波浪能发电装置；图2右图是下面进水的漂浮式振荡水柱式波浪能发电装置，前面进水方式与上面介绍的靠岸式工作原理一样，下面进水的工作原理也基本相同。

图2 漂浮式振荡水柱波浪能发电装置

图3是这两种漂浮式振荡水柱式波浪能发电装置的照片（照片来自网络）。

图3 漂浮式振荡水柱波浪能发电装置照片

下面介绍一种用得较多的振荡水柱式波浪能发电装置的基本结构，这是一种固定式（靠岸式）振荡水柱式波浪能发电装置。

图1是靠岸式振荡水柱式波浪能发电装置的结构示意图，在靠海岸用混凝土浇筑成气室箱体。气室前壁下方与海水相连，气室后壁上方有气流进出通道孔，连接涡轮机。当海浪向气室箱体推进时，气室内水面就会振荡，进出气流通道涡轮机旋转，带动发电机发出电来。

图4 靠岸式振荡水柱波浪能发电装置模型

下面就是这个装置的运行动画。

图5是靠岸式振荡水柱波浪能发电装置的照片（照片来自网络），这两个照片是从地面上拍摄的，可以看到气室箱体的顶部与涡轮机。

图5 靠岸式振荡水柱波浪能发电装置地面照片

振荡水柱型装置的优势就是装置本身的简洁和坚固，机电部分在海面以上不接触海水，故障率地，维护方便。缺点是建造成本高，转换效率低。

（来源：电力专家联盟）

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