第3章

波浪能发电

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。

波涛起伏的大海，一刻也不停息地在运动。在1平方千米的海面上，波浪运动每秒钟就有20万千瓦的能量。因此，波浪能也是一种海洋能源。

波浪能

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。

利用波浪能发电有多种形式，有的利用波的上下波动，有的利用波的横向运动，有的利用由波产生的水中压力变化等。1964年，日本最先制成了使用海浪发电的航标灯。1974年，日本海洋科学技术中心研制出“海明”号波浪发电船，每小时能发电1250千瓦。“海明”号波力发电船有4个浮力室和22个空气室，各自的空气室从底部进入的波可以上下运动，波的上下往复运动使4个阀工作，由于流入的空气方向是单向，所以可以得到连续的输出功率。挪威于1985年在卑尔根附近的海岛建立起了一座装机容量为500千瓦的振荡水柱波力电站和一座装机容量为350千瓦的楔型波道电站。英国于1991年在苏格兰的艾莱岛建成一座波浪能发电站，使用一台韦尔斯气动涡轮机把一个狭窄岩谷的波浪能变成电能，这是目前世界上最先进的波浪发电装置。

波力发电站

1964年，日本制成世界第一盏用海浪发电的航标灯。这台海浪发电机发出的电仅有60瓦，只够一盏灯使用。之后，英国、美国、加拿大、芬兰、法国等国家便投入波浪能发电研究，并提出了300多种发电装置方案。

1978—1979年，日本海洋科技中心建成了一艘世界上最大的海浪发电船“海明”号，并进行海上试验。“海明”号严格地说并不是船，它没有底，只是一个长80米、宽12米的浮动设备。船上装有3台两阀式涡轮机组，额定功率为25千瓦，最大输出功率曾达到过150千瓦。1979年下半年，“海明”号发电船纳入国际能源机构的共同开发计划，由日、英、美、加拿大、爱尔兰5国参加。当时船上装设了8台机组，总装机容量达到2000千瓦，一下子跃居为世界上最大规模的海上波浪发电站。1985年8月，日本又在“海明”号发电船试验海域附近的岸边建造了一座40千瓦的固定波浪发电站，该站在有效波高0.8米时开始发电，有效波高4米时的输出功率达44千瓦。

1985年挪威在卑尔根附近建立了两座波力发电站：一座为装机容量600瓦的振荡水柱波力发电站；另一座是装机容量350千瓦的楔型波力发电站。前者是目前世界正在运转发电的最大波力电站。挪威能源部还计划建立一座1万千瓦的波力发电站。

1991年英国独出心裁，建造了一座依靠天然海底洞谷发电的波能电站。这座发电站可发电75千瓦。从20世纪70年代中期开始，中国开始研究波力发电技术，现已能生产系列化的小型波能发电装置，以作为航标灯、浮标的电源。1990年12月，中国第一座海浪发电站发电试验成功。

波京太阳能发电厂

波京太阳能发电厂是当今世界上最大的太阳能发电厂，建在德国巴伐利亚州的波京，是由壳牌太阳能公司和马丁·布赫尔项目研发公司共建，并得到德国商业银行的融资安排。这座太阳能发电厂耗资大约4000万欧元，功率为10兆瓦，能够满足大约3300个家庭的用电需求。

不可再生能源

不可再生能源泛指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源。如煤和石油都是古生物的遗体被掩压在地下深层中，经过漫长的地质年代而形成的（故也称为“化石燃料”），一旦被燃烧耗用后，不可能在数百年乃至数万年内再生，因而属于“不可再生能源”。

标准燃料

标准燃料是计算能源总量的一种模拟的综合计算单位。在能源使用中主要利用它的热能，因此，习惯上都采用热量来作为能源的共同换算标准。由于煤、油、气等各种燃料质量不同，所含热值不同，为了便于对各种能源进行计算、对比和分析，必须统一折合成标准燃料。标准燃料可分为标准煤、标准油、标准气等。国际上一般采用标准煤、标准油指标较多。世界各国都按本国的用能特点确定自己的能源标准量。一些经济发达国家以用油为主，采用标准油；西欧有些国家以用电力为主，采用标准电，我国以煤为主，采用标准煤为计算基准，即将各种能源按其发热量折算为标准煤。