本文来自微信公众号：正解局（ID：zhengjieclub），作者：正解局，题图来自：视觉中国


前段时间，我国自主研发的漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”投入试运行。


这是中国首台，也是世界首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置。


什么是波浪能发电装置？这个“巨型充电宝”有何战略意义？


一


众所周知，节能减排大背景下，世界各国都在大力发展新能源。水力发电、风力发电、太阳能发电就是当前典型的代表。


其实，还有一种方式，就是海洋能。海洋占据地球表面面积的71%，蕴含丰富的能量，比如潮汐能、波浪能、海洋温差能和海水盐差能等。


刚刚试运行的“南鲲号”，就是利用“波浪能”来进行发电。


波浪能，从字面含义不难理解，就是利用海洋波浪来发电。


波浪能发电装置有很多种，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，最后利用发电装置将机械能转化成电能。


波浪能发电方式


专家粗略计算后，1平方公里海面能产生20万千瓦的能量，由此计算全球波浪能储量约为25亿千瓦。


我国近海海域波浪能的储量大概是1.5亿千瓦，其中能够被直接开发利用的储量达到了2300~3500万千瓦。


海洋中无风三尺浪，有风浪滔天，波浪能基本上属于“取之不竭”的。


早在1940年代，日本就开始研究波浪能发电。


中国于1980年代开始研究，目前是全球主要的“波浪能”研究开发的国家之一。


我国波浪能公开与专利申请量情况


2000年，广州能源研究所在广东汕尾研发建设了首座100千瓦岸式振荡水柱电站，实现了并网发电。


目前看，波浪能发电已从理论变为现实，但要投用并产生实际效果，还需要攻克两个难点。这也是“南鲲号”的突破之处。


第一个突破点，是效率。


虽然大海之上的波浪经久不息，但也不是持续稳定的。此外，波浪能经过三级能量转换才可转化为电能，能量损失较高。也正因如此，此前的波浪能发电装置，容量不过几百千瓦。


为了提高效率、扩大容量，“南鲲号”先在外形上做了创新，“三边形”的设计可以尽可能地“接收”海浪。


再者，“南鲲号”采用自适应波浪发电技术，针对波浪大小自动调节发电机组。


最后，我国自研的转换系统，将波浪能整体转换效率提升至22%。


“南鲲号”平面面积超过3500平方米，重超4000吨，满负荷运转，一天发电24000度，可以满足3500户家庭一天的用电需求。


第二个突破点，是可靠。


设备身处海洋，既要抵御台风之狂飙，又要预防海水之腐蚀。


“南鲲号”可以自动向内部注水，增加装置重量使其下沉，这样就可以抵御16级的超强台风。针对海洋环境存在的高温、高湿、高盐雾挑战，“南鲲号”也做了特殊设计。


效率高，可靠性强，“南鲲号”的实用性大大增强。


算账


技术问题解决了，波浪能发电还面临成本问题。


现阶段，波浪能的发电成本比常规的火力发电高出不少。


2021年国内各种发电方式的成本比较


此外，“南鲲号”虽然未公布具体造价，但想必也不便宜。


综合成本的问题，已经成为普及和大规模利用波浪能发电的最大障碍。


发展波浪能发电装置，还有必要吗？


答案是肯定的。


其一，波浪能发电是全球大趋势。


根据国际可再生能源机构的统计，目前全世界正在筹备当中的潮汐能和波浪能项目达到3吉瓦，也就是3000兆瓦，是这次“南鲲号”单体规模的数千倍。


全球潮汐能和波浪能项目


分析咨询公司Astute Analytica发布最新报告指出，2022年全球波浪和潮汐能市场收入为4.7781亿美元，预计到2031年将实现收入突破约100亿美元，复合年增长率为43%。


我国已经累计生产了600多台“波浪能”发电装置，并在我国近海海域累计部署了600多台，还出口到了日本等国家。


这一行业趋势和蓝海市场，中国不应该缺席。


其二，成本降低有路径可循。


虽然现在波浪能发电的成本还比较高，但是，随着技术的迭代、规模的扩大，成本将会进一步降低。


其三，支撑海洋产业体系。


电力是现代工业的基础。有了波浪能发电装置，海水淡化和水处理、海上制氢、深海养殖等海洋产业体系有了强有力的支撑。


就拿海上养殖来说，要想从近海走向深海，没有电力是不行的。


在距离广东桂山岛20分钟快艇行程的海上，矗立着一座“海上堡垒”。这艘名为“澎湖号”的大船，长60米、宽28米、高16米，是我国首个半潜式波浪能养殖旅游平台。


这个平台，不仅能够实现自动化养鱼，还具备20人的居住空间，搭载海水淡化、污水处理、热水器、空调、冰柜等生活设备。


实现这些功能的关键，就是完善的电力系统。“澎湖号”搭载可再生能源装机120千瓦，其中波浪能装机60千瓦，太阳能装机60千瓦，能源自给自足，才支撑起发电、养殖、旅游、通讯等功能。


有了电，海洋产业体系才能高效运转起来。


南海


而且，成本是一个相对的概念。对于远离大陆的海岛或深海装置来说，解决“有无”的问题比“贵贱”的问题更重要。


经过35年的坚持，我国将永暑岛吹填达2.8平方公里。在这里，雷达站、灯塔、海岸防御炮台、机场、码头、卫星通信站、医院、学校、商店等设施一应俱全。


但要知道，永暑岛毕竟孤悬于中国南海，距离海南岛也要1000多公里。这就导致整个岛屿的电力供应和生活补给难度很大。


就电力供应而言，尽管永暑岛也建设了风力发电和太阳能发电设施，但供电能力只能维持日常水平，时常出现紧张局面。


现在，有了“南鲲号”发电装置，仅一台的发电量，就足以满足至少3500个家庭的日常用电需求。


电力充足，海水淡化、岛上种植、海洋渔业等产业就有了保障，永暑岛自给自足的生态体系，也可以逐步建立起来。


永暑岛这根中国南海的“定海神针”，将更加稳固。


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