6月14日，我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲”号，在广东珠海投入试运行，标志着我国兆瓦级波浪能发电技术正式进入工程应用阶段。

据介绍，整个装置平面面积超过3500平方米，重量达到6000吨。每天最多可发电2.4万度，相当于3500户家庭一天的用电量，相当于为远海岛礁增加了一个大型“移动充电宝”。

目前国内外研建的波浪能发电装置容量都是百千瓦级，该装置的兆瓦级容量远超于其它。

波浪能作为一种蕴含在海洋中的可再生能源，因其可再生性和绿色环保的优点，已成为一种亟待开发的新能源。近年来，国内外纷纷研建波浪能发电装置，但容量仅有百千瓦级。此次兆瓦级波浪能发电系统试运行，标志着我国波浪能发电技术水平又上了一个大台阶。

“庞然大物”

平面面积超3500平方米、重超4000吨

去年6月，由南方电网广东电网公司牵头研究的兆瓦级波浪能发电平台在东莞正式开工建造，预计2023年6月完工。据中国海事局官方消息，今年6月7日，我国研造的首台深远海漂浮式兆瓦级波浪能发电装置——“南鲲”波浪能发电平台在广州和东莞海事部门共同护航下，从广州东江口水域拖航出港至珠海万山波浪能实验区域进行抛锚试验。

这台“庞然大物”是我国自主研发的兆瓦级漂浮式波浪能发电装置，它长达27米，平面面积超3500平方米、重超4000吨。

今年1月10日，这台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置正式下水调试，兆瓦级波浪能发电技术也从理论研究正式迈入了工程实践的新发展阶段。“那时还是‘毛坯’房结构，正准备进行‘房屋’装修。一旦装修工作完成，就可以正式开展装置整体的集成调试工作。”南方电网电力科技股份有限公司首席技术专家刘石说。

兆瓦级漂浮式波浪能发电装置是国家重点研发计划“兆瓦级高效高可靠波浪能发电装置关键技术研究及南海岛礁示范验证”的关键成果，由南方电网广东电网有限责任公司(以下简称“广东电网”)牵头，国家海洋技术中心、中国科学院广州能源研究所、南方电网电力科技股份有限公司、哈尔滨工程大学、海南电网公司等单位共同研究。

在岛屿上，居民用电以柴油发电为主。“这样的模式会产生污染，而且不经济，因为岛上不产油，全靠运输，成本较高。”刘石说，“但事实上，岛屿附近的海洋之中，蕴含着能量巨大的波浪。”

波浪能作为一种蕴含在海洋中的可再生能源，因其可再生性和绿色环保优点，已成为一种亟待开发且具有战略意义的新能源。

攻坚挑战　　

攻克波浪能高效俘获及转换等多项核心技术

开发波浪能并非易事。“波浪周期变化大、能流输入不稳定等因素，影响到电能的稳定输出。过去，囿于技术原因，人们只能眼睁睁地看着它消逝掉。”刘石回忆道，“近年来，国内外纷纷研建波浪能发电装置，但容量仅有百千瓦级。我们当初瞄准的是兆瓦级(1000千瓦)容量，技术难度也随之增加。”

梁崇淦是南方电网电力科技股份有限公司项目经理，他全程参与了该项目的研发。令他印象深刻的是，项目组经过无数次反复研究，攻克了波浪能高效俘获及转换、抗台风自保护等多项关键核心技术。

为实现波浪能到电能的高效转换，项目组提出了波浪能发电协调控制技术，可根据浪况自动调节发电功率，实现电能输出的连续性和稳定性。

“作战能力”

可抵抗16级超强台风自保护

我国南海台风多发，波浪能装置工作环境恶劣，须确保装置在恶劣海况下安全生存。“装置可抵抗16级超强台风，且通过抗台风自保护技术设定了避台风策略。”梁崇淦介绍，“如果浪况过于恶劣导致装置已不再适合工作时，装置会自动向内部注水，增加重量，下沉几米‘藏’起来。”

懂得“躺平”，让发电装置利用更高效

“波浪在不同的天气情况会有所不同。自研的自适应波浪发电技术，让装置懂得‘躺平’，让发电装置利用更高效。”梁崇淦解释，浪大的时候装置内部的发电机组会“火力全开”，浪小的时候视情况只开一部分。

三级能量转换将波浪能变成绿色电能

一个个技术“拦路虎”，项目组逐一解决。最终研发出的装置可利用发电平台充分“吸收”波浪，通过三级能量转换将波浪能变成绿色电能，实现对深远海岛礁的稳定供电，相当于远海岛礁增加了一个大型“移动充电宝”。当其他具备条件的海岛需要时，它也可以涉水而来，紧急供电。

“前两年，我们做了大量的基础性工作，非常枯燥，还时不时碰到难题，有时甚至产生自我怀疑的想法。但随着装置真正建造出来，从图纸变成实体，顿感努力没有白费。”梁崇淦感慨道。

“完成集成调试工作后，装置将先在广东沿海进行近海试验，最后在深远海并网运行，建设以波浪能为主体电源的新型电力系统示范岛。”广东电网相关负责人透露。当下，项目团队正撸起袖子加油干，“任重道远，还有很多工作要做”。

声音

这套装置包括半潜平台、液压系统、发电系统、控制系统以及锚泊系统。我们利用半潜平台“吸收”波浪，再通过我们自主研发的电能变换系统，从而实现从波浪能到液压能再到电能的三级能量转换。

——南方电网电力科技股份有限公司首席技术专家刘石介绍

我国海洋波浪能发电技术系统，处于国际的领先水平。这个兆瓦级波浪能发电系统研建成功，可大大提高该技术商业化运行的经济性和可行性，也必将为我国“海洋牧场”的发展提供强有力的技术支撑。

——中国工程院院士陈勇表示

科普

海浪发电:海洋资源的珍宝

波浪能是海洋能的一种具体形态，也是海洋能中最主要的能源之一。

海浪发电是一种清洁、高效的发电技术，为我们实现“双碳”目标提供一份力量。

什么是海浪?海浪是如何形成的?

海浪是海面起伏形状的传播，是水质点离开平衡位置，作周期性振动，并向一定方向传播而形成的一种波动。所以，海浪实际上又是能量的波形传播。

海浪主要有三种类型，分别是风浪、涌浪和近岸浪。海浪波动周期从零点几秒到几十秒，波高从几厘米到几十米，波长从几厘米到上百米。

波浪能有哪些优势?

地球表面70%以上被海洋覆盖，因此海洋收集了大量入射到地球上的太阳能。太阳辐射产生风和风暴，继而在水面形成风浪，这些波浪在传播过程中以最小耗散将能量带向海岸。由风暴产生的海浪可能需要数天才能到达海岸，因此波浪能比风能更容易被预测。而水的质量密度几乎是空气密度的800倍，海浪的能量密度更高。由于世界上大多数人都住在海岸附近，而海洋表面能够收集太阳能，海浪又将大部分能量带向海岸，因此海洋波浪能量转换利用将给人类带来巨大福利。

波浪能的发电原理是什么?

波浪能发电装置形式多样，但大致原理基本一致，即先通过波浪能捕捉装置将波浪能吸收，再通过传动机构将波浪能转换成稳定输出的机械能，然后利用发电装置将机械能转化成电能。

波浪能的发电方式有很多种，按照不同的能量转换形式分为机械式发电、气动式发电和液压式发电。

机械式:通过某种传动机构实现波浪能从往复运动到单向旋转运动的传递来驱动发电机发电的方式。

气动式:通过气室、气袋等泵气装置将波浪能转换成空气能，再由气轮机驱动发电机发电的方式。

液压式:通过某种泵液装置将波浪能转换为液体(油或海水)的压能或位能，再由油压马达或水轮机驱动发电机发电的方式。

波浪能的优点有哪些?

波浪能是一种清洁的可再生能源，它的开发和利用对缓解能源危机和减少碳排放是非常重要的。优点是清洁且可再生；能量密度高、分布广泛、易于直接利用、取之不尽用之不竭；防止土地破坏，并且可以为海岛供电。

波浪能的缺点有哪些?

效率偏低，一般要经过三级能量转换才可转化为电能，过程中能量损失较高。

不稳定性，波浪并不是持续稳定存在的，时大时小时有时无。

由于波浪能发电装置需要在海洋中，对装置材料的防腐蚀性和稳固性要求较高。

成本偏高，要高于风能、太阳能发电的成本。

占用海洋空间，严重时可能会影响海洋生态。

我国波浪能技术装置有哪些?

中国科学院广州能源研究所专家表示，我国的波浪比较不稳定，而且是高频波。因此我国装置首选高效率，然后选择是可维护的。我国的振荡浮子装置，主要有摆式、鸭式和鹰式装置，这些已有的装置能量转换率较高。但除了能量转换，另外的重要指标是转换前的能量捕获。我国的振荡浮子装置采用了一种叫自制液压控制的技术，为了捕获能量而进行了适当的控制，使得总转换率提高。

波浪能技术可以在远海开发起很好的作用，波浪能发电具有较高的使用价值。

我国的波浪能发电发展现状如何?

我国对波浪能利用技术还不成熟，仍处于海况示范研究阶段。2020年6月，山东威海浅海海上综合实验场和广东珠海万山波浪能实验场完成建设，首台装机功率达500kW的鹰式波浪能发电装置“舟山号”正式交付，它是我国目前单台装机功率最大的波浪能发电装置。去年6月兆瓦级波浪能发电平台在东莞正式开工建造，实现在远海岛礁的并网示范，建成以波浪能为主体电源的新型电力系统示范岛。

文/黄亚岚

编辑/倪家宁