今天我要向大家介紹的是一種非常“小衆”的能源——波浪能。波浪能可以用於發電，而且中國人首次實現了其規模化利用。

2023年6月14日，在廣東珠海，中國自主研發的第一台兆瓦級漂浮式波浪能裝置“南鯤”號开始試運行。這標志着中國正式進入兆瓦級波浪能發電技術的工程應用階段。

1兆瓦等於1000千瓦，而目前最大功率的光伏板只有約700瓦。也就是說，南鯤號的發電功率相當於1000多塊光伏板同時工作。這座重達6000噸的裝置由廣東中遠海運重工建造，發電裝置面積超過3500平米，採用三角形設計，能夠充分吸收波浪能量，並通過“三級能量轉換”將波浪能轉化爲電能，爲遠海島嶼提供穩定供電。

該裝置的整體轉換效率爲22%，意味着100瓦的波浪能量可以轉換爲22瓦的電能。雖然聽起來效率不高，但與中國最近幾年大規模生產的光伏組件的光電轉換效率相當。如果南鯤號滿負荷運行，每天可以產生24000度電，足夠爲3500戶家庭提供綠色電力。

相當於一個海上的大型移動充電寶。當海面風平浪靜時，南鯤號可以利用屋頂的光伏板發電，並將多余的電能儲存在儲能裝置中。然而，目前還沒有詳細介紹這種波浪能是如何發電的，包括央視新聞所做的動畫演示也不夠清楚。然而，我留意到這次裝置的設計方是中國科學院廣州能源研究所。

隨後，我發現該研究所之前還設計了另一種波浪能發電裝置，安裝在一艘漁船上，名爲“澎湖號”。這艘看起來不像典型漁船的船，實際上是一個半潛式海上漁業綜合平台，集波浪能發電、光伏發電、儲能、漁業養殖和旅遊於一體。

這個平台長66米，寬28米，提供了1.5萬立方米的養殖水體，並配備了各種現代化漁業生產設備，例如自動投餌、魚群監控、水質監測、活魚傳輸和制冰。但是，所有這些漁業作業活動都需要電力支持。

那么，波浪能如何爲澎湖號提供電力呢？一旦弄清楚這一點，也就明白了南鯤號的工作原理。首先，波浪衝擊波浪板就像衝浪一樣。如果我們只是在木板上壘磚塊，波浪也會使木板上下起伏，將波浪的動能轉換爲物體的動能和勢能。

因此，我們可以利用這一點，對這塊被稱爲“吸波浮體”的板子進行優化設計。中國科學院廣州能源研究所設計了一種“鷹頭”的方案，能夠更高效地吸收波浪能。鷹頭後面連接的是液壓杆，波浪的動能轉化爲鷹頭的動能，鷹頭推動液壓杆，進一步將能量轉化爲壓力能，並儲存在液壓油中。

液壓油的能量可以積攢，並達到高壓狀態，然後釋放能量，驅動液壓發電機發電。這樣，時有時無的波浪能就轉化爲穩定輸出的電能。如果你仔細觀察南鯤號下方的大型裝置，會發現與澎湖號的設計非常相似。然而，與其他可再生能源一樣，波浪能也具有間歇性和波動性。

因此，澎湖號還安裝了60千瓦的光伏板和500度電的儲能裝置，形成了多能互補的系統。只需要3個人就可以管理這樣一個海上的大型裝置。

傳統的波浪能裝置通常將能量轉換器系泊在海底的浮動結構上，這種系泊系統非常復雜，佔據了波浪能裝置成本的10%。如果能夠有效利用波浪能和其他海洋能源，那么海上和海島上有人的地方就有了新的電力供應方案。

波浪能的能量轉換方式有多種，不僅僅是南鯤號使用的方式，因此在全球範圍內可以看到各種形態各異的波浪能發電裝置。但總體而言，它們可以分爲幾類：

首先是利用“振蕩水柱”進行一級能量轉換，即讓水波蕩漾到裝置的空腔中，使水柱振蕩，壓縮腔內的空氣，從而讓空氣發電產生功率。

其次是一種叫做“聚波越浪”的裝置，按字面意思理解，就是建造一個坡，讓波浪衝上坡，然後從坡上滑下來，推動水輪機發電。

另外還有一種被稱爲“振蕩體式”的裝置，其中浮子隨波浪的升降運動牽引下方潛伏體的運動，再通過機械或液壓系統傳遞能量。

我們的南鯤號屬於振蕩體式裝置，這種裝置的優點是能量轉換效率通常更高。波浪能是海洋能的一種形式，海洋能還包括潮汐能、潮流能、溫差能和鹽差能。中國擁有豐富的海洋能資源，但重點是降低發電裝置的成本、擴大發電規模，使其應用領域更加豐富。

目前全球範圍內波浪能裝置種類繁多，這也表明全球波浪能利用還處於工程樣機測試階段，距離商業化應用還有一定距離。過去，洶湧的大海對我們來說充滿了未知。

然而，如今我們有越來越多的方法，使海洋成爲人類的下一個能源寶庫，從中獲取我們所需的能源，並以可持續的方式开發我們廣闊的藍色家園。

隨着對海洋能源的不斷探索和技術的不斷發展，波浪能作爲一種獨特的可再生能源，正逐漸走向商業化應用。除了中國，全球範圍內的許多國家也在積極开展波浪能發電項目。

在歐洲，許多海洋國家如英國、葡萄牙、挪威和愛爾蘭等已經建設了大型波浪能發電場。其中，英國的奧克尼群島波浪能發電項目是全球最大的商業化波浪能發電場之一，爲當地提供了可靠的清潔能源。

在亞洲，除了中國，日本也非常重視海洋能源的开發。日本作爲一個島國，擁有豐富的海洋資源，特別是波浪能和潮汐能。他們正在積極研發和部署波浪能發電技術，希望能夠減少對進口能源的依賴，同時降低碳排放。

隨着技術的成熟和規模化生產的實現，波浪能發電的成本逐漸下降，同時效率也在提高。這使得波浪能逐漸成爲可再生能源領域的熱門選擇之一。許多國家和能源公司紛紛投資於波浪能技術的研發和應用，希望能夠在能源轉型和環境保護方面取得突破。

除了大型波浪能發電場，波浪能也可以用於分布式能源系統和離島電力供應。在一些偏遠地區或離島上，由於地理位置的限制，傳統能源供應可能不太容易實現。而利用波浪能發電，則可以爲這些地區提供可靠的電力供應，解決他們的能源需求。

此外，波浪能的开發還帶來了許多經濟和環境效益。波浪能項目的建設和運營過程中，需要大量的人力和技術支持，爲當地經濟發展帶來就業機會和產業發展。與傳統化石燃料相比，波浪能是一種清潔的能源形式，減少了溫室氣體的排放，有助於應對氣候變化和環境污染問題。

盡管波浪能發電在商業化應用方面仍面臨一些挑战，例如高成本、海洋環境的復雜性以及與海洋生態系統的影響等，但隨着技術不斷進步和經驗的積累，這些問題將逐漸得到解決。

波浪能作爲一種可再生、清潔且具有巨大潛力的能源形式，將在未來發揮越來越重要的作用。通過進一步的研究、技術創新和政策支持，我們可以期待波浪能成爲能源領域的重要組成部分，推動可持續發展的實現，建設更加綠色和可持續的未來。

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