隨著我國能源結構轉型和海洋經濟發展的需求，波浪能作為清潔可再生能源，在深遠海供電、多能互補等領域展現出巨大潛力。當前，我國在深遠海島礁開發、海上平臺運行、深海養殖等領域的發展對低價、綠色供電需求量巨大。

清華大學長聘教授、中國海洋工程研究院（青島）海洋能方向首席科學家張永良領銜的波浪能技術團隊研發的氣動式波浪能發電裝置很好地解決了這一需求。張永良介紹，未來項目有望每年產生百億元經濟效益。

日前，團隊的百千瓦級雙氣室氣動式波浪能發電裝置已獲批我國能源領域首臺（套）重大技術裝備，預示著該裝備向產業化生產更進了一步。

將波浪能轉化為電能，一小時發電100度

當下，在青島齋堂島附近的海域，總能看到一臺長約16米的橙色船型裝置，該裝置就是張永良團隊研發的第一代30千瓦氣動式波浪能發電裝置。

2024年，“華清號”在廣東下水前合影，張永良教授（左三）在“華清號”前合影

張永良介紹，該設備于2021年由清華大學波浪能團隊研發而成，是國際上首個氣動式波浪能發電裝置原型機，于當年在南海海域運行一年，期間曾經遭遇過“暹芭”臺風仍保持完好無損，抗臺性能得到驗證，實測平均效率11.9%，比國際同業的效率提升了67.6%。

“2022年測試結束后，裝備轉而運到青島海域進行持續性測試，為我們后期產品研發提供數據支撐，目前該設備每天發電量最高達720度?！睆堄懒颊f。

隨后，研發團隊在第一代裝置基礎上研制100千瓦氣動式波浪能發電裝置“華清號”?！安捎脷鈮簜鲃蛹夹g，這是國內首個能在臺風環境下正常發電的氣動式波浪能裝置，平均效率在30千瓦裝置的基礎上又取得較大幅度提升?！?/p>

“我們目前正在與中國海洋工程研究院（青島）進行第三代百千瓦級雙氣室氣動式波浪能發電裝置的研發，并于今年8月份，獲批能源領域首臺（套）重大技術裝備，計劃最早于明年年初建成?！睆堄懒冀榻B，第三代設備額定輸出功率為100千瓦，一小時發電量達100度，年發電量最高達30萬度。

100kW 氣動式波浪能發電裝置“華清號”

氣動式波浪能發電裝置是什么呢？張永良介紹，其技術原理是利用波浪的起伏運動驅動空氣在氣室中往復流動，從而推動空氣渦輪機旋轉，最終帶動發電機發電。其工作過程主要包含三級能量轉換：一級轉換為波浪的動能和勢能通過浮子或氣室的往復運動轉換為氣壓能；二級轉換為往復氣流驅動空氣渦輪機，將氣壓能轉換為機械能（旋轉運動）；三級轉換為渦輪機通過傳動軸驅動發電機，將機械能轉換為電能。

“這種技術路線的主要優勢在于通過氣動方式傳遞能量，避免了波浪能直接對機械結構的劇烈沖擊，傳動系統不與海水接觸，因此可靠性更高，維護成本相對較低，更有利于適應惡劣的海洋環境。”張永良說。

2030年我國波浪能發電市場規模將達1800億元

在我國風電、光伏產業蓬勃發展并引領能源轉型的當下，為什么還要研發氣動式波浪能發電裝置呢？

張永良給出了他的回答。

相較于風電、光伏更多地為陸域供電，氣動式波浪能發電裝置的供應對象則轉向海域?！半S著我國對海洋資源的開發力度不斷加大，海上發電需求越來越大?！睆堄懒冀榻B，裝備的服務對象主要是深遠海島礁開發、海上浮標、海上勘測平臺、深海養殖等。我國有1.1萬多個海島，無居民海島占絕大多數，由于某些原因不宜大規模使用柴油發電，波浪能發電需求迫切。我國現有各種海洋作業、深海養殖等平臺超過2萬個，還有數萬臺海上監測儀器設備。以上這些應用場景的用電市場，預測國內裝備規模需求量高達近萬億元，供電規模需求達千億元。

張永良教授（右）向外國友人介紹裝備

此外，相比于風電、光伏需要固定在某海域不同，氣動式波浪能發電裝置對環境要求較小，裝置可以跟隨需求方隨時變動場域，使用場景更加靈活。只要將裝置停靠在離岸附近，與當地的電網連接就可以。

除了需求巨大外，波浪能的供給也十分充足。全球海岸線長達45萬公里，海岸帶的波浪能密度高達10-100kW/m，理論可開發總量達到了驚人的7太瓦，這相當于310座三峽電站的裝機容量。

隨著“雙碳”目標推進，波浪能作為清潔可再生能源，在深遠海供電、多能互補等領域展現出巨大潛力，2030年我國波浪能發電裝置系統的市場規模將達到1800億元。全球波浪能裝備市場規模達數十萬億元，售電市場規模每年達十萬億元。

張永良介紹，我國規劃至2030年的裝機規模為40萬千瓦，如果一臺裝備的發電量按100千瓦算，就需要4000臺設備。

每年將產生百億元經濟效益

2025年2月，自然資源部、國家發改委等六部委聯合發布的《關于推動海洋能規模化利用 的指導意見》提出，“推進波浪能規?；谩Ｔ诓ɡ四苜Y源富集區域 ，穩步推進建設兆瓦級波浪能規?；圏c工程。支持波浪能與海上風電同場開發，共建共享配套基礎設施，降低波浪能資源綜合開發成本”。

張永良介紹，海上風電場域一般也是海上波浪能富集區，第三代百千瓦級雙氣室氣動型波浪能發電裝置目前正依托國華山東半島南U2海上風電項目推進研發，可有效推進海上風電與波浪能一體化開發的商業化進程。

在核心技術方面，新型波浪能轉換自整流沖動式空氣透平系統將波浪能轉換效率提升至53%。產業鏈方面，已形成從上游材料、中游制造到下游應用的初步協同，預計2030年有望實現40萬千瓦裝機目標。

項目成果可應用于遠海用電需求的電力保障，預計將解決波浪能發電技術產業化發展的瓶頸問題，產生每年數十億至數百億元規模的經濟效益。

波浪能開發正處于產業化前期，向規模化利用邁進的關鍵階段。張永良也坦言，目前，波浪能發電技術路線較發散。如何實現高效可靠波浪能轉換仍然是全球海洋能源領域亟待解決的重大科學問題，這也是他接下來攻克的方向。

張永良說，未來波浪能發電與海洋牧場、海上制氫基地等海上能源項目融合打造綜合能源島，將進一步實現深遠海海上能源綜合利用，并在能源結構轉型和海洋經濟發展領域形成顯著社會價值，有效支撐我國實現“雙碳”戰略目標，促進海洋經濟的壯大，對建設海洋強國和海上絲綢之路具有重要意義。

（半島全媒體記者 王麗平）