海洋可再生能源（海洋能）主要是海流能、温差能、波浪能、潮汐能、盐差能、海洋及海岛风能和太阳能等。海洋可再生能源是一种储量大，可再生的清洁能源。

海洋可再生能源是我国重要的可再生能源资源，在促进海洋经济发展、保护生态环境、缓解能源需求压力等方面起到了重要的作用。但我国对海洋可再生能源利用率还比较低，开发利用海洋可再生能源的技术进展缓慢。为了加速我国对海洋可再生能源利用，更充分地满足经济和社会可持续发展的需要，在充分挖掘我国海洋可再生能源资源的前提下[2]，在分析海洋资源利用技术及产业发展现状基础上，借鉴国外对海洋可再生能源开发利用的经验，提出了本文的设计思路，研制一种浮标式海浪发电装置，利用可再生的波浪能进行发电，对海洋环境监测节点的正常运转提供所需能量，缓解能源需求带来的压力，促进人类社会的可持续发展。

1.2海洋能利用概况

1.2.1潮汐能

潮汐能是海水周期性涨落中具有的动能和势能。在月球和太阳的引潮力作用下，海水发生的周期性运动叫做潮汐现象。习惯上说，潮汐指海水铅直面上的涨落，潮流指海水水平方向的流动[3]。潮汐发电就是利用海水铅直面上的涨落产生的势能来进行发电的。

潮汐发电的原理：在潮汐发达、潮差大、地形好的位置建造拦水坝，形成水库，涨潮时，将海水储存在水库里，以势能的形式保存；落潮时，放出海水回流大海，利用潮位之间的落差推动水轮机旋转，带动发电机发电。潮汐能发电原理图如图1-1所示。目前，潮汐能发电技术已经基本成熟，多加使用潮汐发电会有更好的经济效益。

图1-1潮汐能发电原理图

1.2.2潮流能

潮流是世界大洋中，有规模较大的海水流动，形成的“海中之河”。潮流能源于潮汐过程中的周期性的海水流。在广阔的海洋中由于没有参照物，潮流不明显，但是在岸边，海峡之间的水道或弯口潮流速度很大，海岸的集流作用使得潮流更丰富。潮流往复运动，周期与潮汐相同。潮流的周期性为潮流的利用提供了可靠的依据，是一种很好的可持续能源。

潮流发电的原理是：使用海水潮流的动能来进行发电，潮流能发电装置与风力发电装置相似，故被称为“水下风车”，如图1-2所示。目前，潮流发电已经有很多大型试验，可以进行大规模试验，为商业应用埋下了底子。

图1-2潮流发电原理图

1.2.3温差能

温差能的意义是海洋表层海水与深层海水之间的温差储存的热能，利用这种热能可以实现循环发电。通常，将太阳辐能转化为海洋温差能，再转换为机械能后，再转换为电能。热能转换为机械能一般采用三种循环系统：开式、闭式以及混合循环系统[4]，如图1-3所示的温差能发电示意图。

图1-3海水温差发电示意

1.2.4波浪能

波浪能是海洋能中最不稳定的一种能源，但其分布最广且能流密度大[5]。波浪是由风能传递给海洋而产生的。波浪能可以用波高，波长和波周期等特征来描述，具有能量密度高，分布面广等优点，但利用率较低。所谓波浪能发电，是通过波浪能装置将波浪能转换机械能，然后再转换为电能的一种方式。

波浪发电主要利用海面波浪的水平运动、垂直运动和海浪中水压变化产生的能量进行发电。根据基本原理，波浪能发电装置大致可以分为四种：一是利用波浪上下的运动，直接转换成机械传动，即机械式波能转换装置[6]；二是利用波浪上下往复运动的力量吸，压空气，推动涡轮机发电，比如振荡水柱式，如图1-4所示；三是利用波浪装置的摆动或转动产生的气流或水流驱动涡轮机发电；四是把低压大波浪变成小体积高压水，然后引入高位蓄水池产生水头驱动涡轮机发电，例如收缩水道式波能转换装置[7]，如图1-5所示。