“舟山號”海浪能發電機于2020年6月30日交付中國科學院廣州能源研究所，是一臺500千瓦的海浪發電裝置。雖然它僅作為科研試驗使用，但已經到了海洋實驗階段，未來有很大可能投入實用。

舟山號

海浪能發電技術相較太陽能、風能等老牌新能源技術，發展不過二三十年，現在還處在技術勃發階段，發電裝置和方式多種多樣，總結歸納起來有三種傳統式和最新的結合納米發電機的技術。

如何利用波浪發電？

最早的波浪發電方式是振蕩水柱式，它設置有一個與大海連通的水柱，水柱上空是封閉的一個氣腔透平裝置。如果海浪是靜止的，水柱與液面持平沒有任何作用，但在波濤涌動的海洋，裝置內的海水會像外部的海浪一樣上下涌動，使上部的氣腔膨脹或者壓縮，氣流推動空氣透平旋轉并帶動發電機產生電能。

這個裝置最初的設計是固定在岸邊的，后來也設計了近岸固定式，總之就是不能離岸太遠，對地形有一定的要求。它的缺陷是系統體積大，用氣體作為能量交換媒介，能量密度和轉換效率太低。

振蕩水柱式波浪發電裝置在上世紀70年代就開發出來了，中國、日本、英國等都有安裝部署過，系統功率從250kw到1Gw不等。

Mutriku波浪能發電裝置（振蕩水柱式）

后來開發的越浪式在振蕩水柱式的基礎上改進了能量交換媒介的改進，改用海水直接驅動水輪機葉片旋轉發電。越浪式裝置工作需要一個“越浪”的過程，裝置的蓄水池開口處設置有坡度，用來捕獲波峰的海浪，超過蓄水池入口坡度的海浪沖進蓄水池中，蓄水池的水位就比海面高，在重力的作用下，海水從蓄水池流回海里，帶動水輪機旋轉發電。

越浪式原理圖

這個過程和三峽水利發電站發電過程是一樣的，只不過三峽蓄的水是上游流的，越浪式海浪發電機蓄的水是收集波峰海浪的。越浪式也有固定式和漂浮式兩種，固定式需設置在海岸或固定在近海區域；漂浮式通過海上錨定裝置可以在深海海浪資源豐富的區域作業。

該裝置較之振蕩水柱式，能源轉換效率更高，發電穩定性強，本身抗風浪的能力也更強。

越浪式海浪發電機

最后一種振蕩體式是研發的終極形態，它既可以單獨作業也可以與同類產品聯合行動，能發展成密集協同作業的矩陣。它能漂浮在海洋里，捕獲來自多個方向的波浪能量，比如飄在海面上下浮動，固定在海底左右搖擺。

振蕩體式能量轉化裝置比前面的兩種設計就要精巧很多了，一種是直驅式機械系統，通過切割磁場產生電流；一種是通過液壓傳動裝置來產電。振蕩體式最大的優勢是全方位利用海浪動能，使用的液壓系統發電裝置能緩沖波浪能量，保證輸出電能的質量；使用直驅機械系統發電，無需中間環節，直接就能產電，能效更高。

這三種海浪發電模式是遞進發展的，目前，振蕩體式已經達到了該系列的巔峰，未來只可能優化能效，很難再有大的突破。

但你以為這樣就到頭了嗎？拋開動能發電裝置，中國科學院院士王中林和他的團隊研制出水能摩擦納米發電機，在發電方式上再做創新，這項技術能完美適配波浪能發電。

摩擦納米發電機結合波浪能

從上文我們可以發現，直接把海浪能轉化成電能的是振蕩體式的直驅式機械系統，通過切割磁場產生電流，按理說這應該是轉換率最高的發電方式了，但這個裝置全效運作是有條件的，那就是需要固定方向做磁感線的切割，因此，對漂浮裝置著而言轉化的動能是有選擇性的，能量利用仍有提升空間。

而摩擦納米發電機的產電模式是摩擦起電，納米發電機通過摩擦進行大量的電荷交換，生成電流，再通過靜電感應的耦合，將電流整合在一起。王中林院士提出擺鐘式設計理念，把海浪低頻、不規則的能量轉化為高頻、規則能量。

鐘擺式設計采用的是球形嵌套裝置，外部球形結構受海浪浮動，內部裝有納米發電機的小球呈鐘擺運動，鐘擺一次，里面的納米發電機共振上千次，把海浪動能的28%轉化成電能，這是實驗室得到的數據。

目前，該技術已經通過模擬實驗驗證其可行性，并得到了初步的數據資料，未來有機會沖擊傳統海浪能發電系統，達成技術革新。

其實，科技就是把不可能變可能，雖然新能源的開發一直受人詬病，但只有敢想才敢做，未來中國新能源一定會迎來質的突破，碳達峰勢在必行！

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