3．2波浪能利用的研究进展与主要项目
波浪能是全世界被研究得最为广泛的一种海洋能源。见于文字的波能装置专利，可上溯到1799年法国 人吉拉德父子所提出的。在本世纪60年代以前，付诸实施的装置报道至少在10个以上，遍及美国、加拿大、 澳大利亚、意大利、西班牙、法国、日本等。本世纪60年代初，日本的益田善雄研制成功航标灯用波浪发电装 置，开创了波能利用商品化的先例。但对波浪能进行有计划的研究开发，则是70年代石油危机之后。以英、 美、挪、日为代表，对众多的波能转换原理进行了较全面的实验室研究。 80年代以来，波浪能利用进入了以实 用化、商品化为目标的应用示范阶段并基本建立了波能装置的设计理论和建造方法。全世界近20年建造的 波能示范和实用装置在30个以上，表2列出了各主要装置的情况。
3．2．1挪威
挪威于80年代中在卑尔根市附近的岛上建造了一座500kw的多共振振荡水柱岸式电站和一座 35Qkw的聚波水库电站。其中500kw电站于1985年开始运行，总投资120万美元。站址选择在面向北海的 断崖上，气室宽度和深度均为7m，前部为一约6m长的港口。机组采用直径为2m的对称翼透平，变速恒频机 构保证电机输出的电压和频率稳定。电站在进行了一年气室试验之后，又正常工作了二年多。但电站的总体 设计基本上是失败的，三年的运行结果表明，电站的年平均输出仅为5kW左右，远远低于设计水平。更为不 幸的是，在1988年12月的一次强风暴袭击下，钢结构的气室顶部被打断，透平发电机组掉到海中。据称当时 的最大波高在20m以上。
350kw的聚波水库电站于1986年建成，一直正常运行到1991年。电站的关键技术是它的开口宽约 60m的喇叭形聚波器和长约30m的逐渐变窄的楔形导槽。当波浪进入导槽宽阔的一端向里传播时，波高不 断被放大，直至波峰溢过边墙，将波浪能转换成势能。与导槽相通的是面积约8500m2，与海平面落差约3-8m的水库。发电机采用常规水轮机组。建造者称其转换效率在65％-75％之间，几乎不受波高和周期的影 响。电站的年平均输出功率约为75kw，是比较成功的一座波浪电站。
3．2．2日本
日本是近年来研建波浪电站最多的国家。先后建造了漂浮式振荡水柱装置、固定式振荡水柱装置和摆式 装置十多座。日本建造的装置的特点是可靠性较高，但效率较低。
1978年，日本海洋科学中心与美国、英国、挪威、瑞典、加拿大等国合作，在一条由船舶改造的，长80m、 宽12m，被称作“海明，，号的漂浮式装置上进行联合试验研究。装置共有13个振荡水柱气室。第一期试验于 1978一1979年进行，共对日本、英国和美国的三种不同类型的装置同时进行了对比试验，1985一1986年又进 行了第二期试验，以改进发电效率、减少机组体积和重量以及海底输电及锚泊系统。“海明”的发电效率令人 失望，约为6．5％。但作为一个大型的国际合作项目，“海明”的贡献不仅在于获得了技术成果，还在世界范围 推动了波能研究。
1983年，日本海洋科学中心联合三井造船和富士电力又在日本西北海岸鹤冈市的三濑建造了一座 40kw的岸式振荡水柱试验电站，并进行了一个冬季的发电试验，总投资约8千万日元。站址选择在内凹形 的岩岸上。在完成了水下地基之后，吊装钢结构气室框架，然后浇注混凝土。气室宽度为8.1m，深度为5Tn， 40kw的卧式机组两端各装一直径1．3m的对称翼透平。当波高达4m时，电站输出功率为40kw，平均输出 为11．3kw，总效率约为11％。试验完成后，鉴于管理上的困难，透平机组被拆除，但气室结构仍然完好。
同时，日本室兰工业大学也于1983年在北海道室兰附近的内浦建造了一座装机容量为5kW的摇摆式 波力电站。电站通过一个能在水槽中前后摇摆的摆门吸取波浪能。它的阻尼是液压装置。利用两声单向作 用的液压泵驱动发电机便可吸取全周期的波浪能。试验电站的摆宽为2m，最大摆角为士30度。波高1； 5m， 周期4，时的正常输出约为5kw，总效率约为40％，是日本电站中效率最高的一座。另外，在烧夙岛的西浦港 已建造了一座同样的装置，用来向渔民公寓提供热水。
1988年，日本株式会社竹中工务店在东京以东99里海岸设计建造了一座振荡水柱阵列电站。电站的气 室由10个直径为1． 5m的钢管阵列组成，安装在防波堤前几米处。当气室内水柱上升时，将空气通过排气管 压缩到一直径为7m的定压储气罐中。当气室水位下降时，外部空气通过吸气阀注入气室，如此反复。与储气 罐相联的是一个30kw的常规冲动式透平发电机组，出力比较稳定。平均输出约为6kW，供给附近的一个养 殖场。电站计划进行7年的发电试验，目前已正常运行达10年。
日本港湾技术研究所于1989年在酒田市的酒田港建成一防波堤式的振荡水柱电站。防波堤的沉箱是一 个中空的箱式气室，其前部为开口的防护隔板，可引入波浪。沉箱迎波宽度20m，厚24．5m ，高27m，发电机容 量60kw，串联两个直径为1． 3m的对称翼透平。电力用于示范性的电开水器、温水养鱼和灯塔等。电站的气 室效率约为50％，透平效率约为30一40％,总效率在10％一30％之间。在电站的100多处布置了大量的测 量传感器，以获得有关波浪、负载、压力以及运动和电力数据。总投资超过7亿日元，透平发电机组费用约6 千万日元。
后弯管式波能装置是日本的一项有创新性的工作，由日本著名波能装置发明家益田善雄提出。它是一个 向后伸展的漂浮式振荡水柱系统。气室的开口在浮体的后方，背向波浪。这种大胆的设计可充分利用浮体来 自振荡和摇摆两方面的能量，且向后伸展的气室可以方便地调整长度以适应不同的波浪。这对小波浪和浅水 区域显得特别重要。日本绿星社于1987年进行了装置的海上试验。随后，益田善雄又与中国科学院广州能 源研究所合作开发这种装置。
日本海洋科学中心于90年代初开始研建一个称作“巨鲸”的波能装置，它是一种发展的后弯管漂浮式装 置。其外形类似一条巨大的鲸鱼。装置的气室设计在结构的前部）长长的身体除了利于吸收波能外，还可作 为综合利用的空间，是一个包括波浪发电、海上养殖和旅游的综合系统。装置于1998年由石川岛播磨重工业 公司完成制造，投放于三重县外海。装置宽30m，长50m，安装了：台10kW，＝台50kw和2台30kW的发电 机组。