波浪能作为一种储量丰富的绿色能源,以其分布范围广、能量密度高等优点得到了世界各国广泛的关注和研究。与此同时,浮式防波堤由于其建造成本相对较低、受海底地质条件影响小、灵活方便等优点得到了较广泛的应用。由于波浪能量密度高,其破坏力也大,能对浮式防波堤产生巨大的环境应力荷载,因此,如何提高浮式防波堤的水动力性能,减弱波浪对防波堤的破坏作用至关重要。而波浪能转换装置的建造研发成本较高,也阻碍了波浪能转换装置的研发与利用。考虑到波浪能转换装置在吸收波浪能的同时起到了一定的消波作用,因此可以将波浪转换装置与浮式防波堤结合起来研究,既能降低研究成本,又能对防波堤起到保护的作用。本文依托工信部高技术船舶重大专项《浮式保障平台工程(二期)》专题七—波浪能利用技术,开展基于浮式防波堤的波浪能利用技术研究。首先,以现有双浮筒浮式防波堤为支撑载体,搭载摆臂式浮子,建立基于浮式防波堤的波浪能转换装置的集成系统,针对目标海域的波浪条件,选择合适的波浪能浮子尺寸和布置方式,并研究了能量输出装置(Power Take Off,简称PTO)的阻尼系数、浮子吃水深度、浮式防波堤的存在、波浪能装置与浮式防波堤间距对波浪能装置发电性能的影响。研究发现,随着间距的变小,波浪能浮子的运动响应,发电功率以及俘获宽度比会相应的增大;浮子的运动响应和最大发电功率随着吃水的减少而增大;与防波堤耦合后波浪能装置的发电功率更大。然后,针对该浮式防波堤波浪能装置集成系统的特性,设计了一种新型模块化永磁直线发电装置,置于波浪能浮子内部,使其不与海浪直接接触,从而避免受到恶劣海况的影响,延长波浪能装置发电模块的使用寿命。开展了内置直线发电机模块和波浪能台架实验测试系统的设计。利用台架运动模拟测试系统模拟了波浪能装置在波浪中的纵摇运动,用以验证能量输出系统机械结构的合理性,运动特性和功率特性等,进一步验证了该波浪能发电装置的可行性。通过台架实验,选取不同机械参数(气隙、电阻),以及纵摇运动模拟平台的运动参数(周期和运动幅值)组合情况,得到内置发电模块的运动响应、输出功率。同时,基于线性阻尼假设,推导出了 PTO系统阻尼的求解方法,用以分析不同工况下PTO系统的有效阻尼、总阻尼,由此得到PTO系统的机械效率。最后,结合实际工作海况下波浪能装置的发电功率、俘获宽度比以及通过台架实验得到的发电机平均机械效率,预测浮式防波堤波浪能系统的发电能力。