今天小編分享的科技經驗：“驚濤拍岸”也是新能源？中國人要對海洋下狠手了？，歡迎閱讀。
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上周，我們給大家介紹了一則重磅消息，中國自主研發的全球最大海上風機成功吊裝。
不過中國人利用海洋能源的方式不只海上風電這一種。
今天要給大家介紹的就是一種非常"小眾"的能源——波浪能。
利用波浪，也能發電，而且中國人還首次對它實現了規模化利用。
6月14日，中國自主研發的第一台兆瓦級漂浮式波浪能裝置"南鲲"号在廣東珠海投入了試運行.中國正式進入了兆瓦級波浪能發電技術的工程應用階段。
1兆瓦也就是1000千瓦。
現在功率最大的光伏板，大約是700瓦。
也就是說南鲲号工作起來，相當于1000多塊光伏板同時工作的發電功率。
這個大家夥是廣東的中遠海運重工做的，重量達到6000噸，發電裝置面積超過3500平米，通過三角形的設計充分吸收波浪，通過"三級能量轉換"，把波浪能變成電能，實現對遠海島礁的穩定供電。
裝置整體的轉換效率22%，可以理解成100瓦的波浪的能量，能轉換出22瓦的電能來，聽起來不是很高，但近幾年中國大規模量產的光伏組件的光電轉換效率跟這個水平也差不多。
如果南鲲号滿負荷運轉，每天可以產生24000度電，足夠給3500戶家庭提供綠色電力。
相當于一個海上的大型移動充電寶。
如果海上風平浪靜的時候，南鲲号就利用屋頂的光伏板發電，再把多餘的電儲存在儲能裝置當中。
但他們沒有介紹這個波浪能究竟是怎麼發電的，包括央視新聞做的動畫演示也不清不楚。
不過細心的我發現，這次裝置的設計方是中國科學院廣州能源研究所。
随後我就發現這家研究所之前還研發設計了另一個波浪能的發電裝置，裝在了一艘漁船上，它的名字叫"澎湖号"。
這看上去不太像一艘典型的漁船對吧？
它其實是一個波浪能發電+光伏發電+儲能+漁業養殖+旅遊為一體的半潛式海上漁業綜合平台。
就是這麼一個長66米、寬28米的平台，可以提供1.5萬立方米的養殖水體，上面還有各種現代化的漁業生產設備，比如自動投餌、魚群監控、水質監測、活魚傳輸和制冰。
但是這些漁業作業活動都需要電能提供支持。
波浪能是怎麼給澎湖号提供電力的呢？明白了這個，也就明白了南鲲号的工作原理。
首先像衝浪運動一樣，波浪會衝擊衝浪板。如果我們只是拿一塊木板，往上面壘磚頭，波浪也會衝擊木板磚頭上下起伏，把波浪的動能轉換為物體的動能和勢能。
那麼我們就可以利用這點，然後對這塊板——學名叫"吸波浮體"，進行優化設計。
中國科學院廣州能源研究所設計出來一種"鷹頭"的方案，能更高效地吸收波浪能。
鷹頭後面連的是液壓杆。波浪的動能轉化成鷹頭的動能，鷹頭推動液壓杆，進一步轉化成壓力能，儲存在液壓油當中。
液壓油的能量可以一點點積攢，變成高壓狀态，再釋放能量，就可以驅動液壓發電機發電。
這樣時有時無的波浪能就轉換成了可以穩定輸出的電能。
你注意看南鲲号下面的這個大型裝置，是不是很相似？
但是波浪能同其他可再生能源一樣，具有間歇性和波動性。
所以澎湖号上也裝有60千瓦的光伏板，還有500度電的儲能裝置，形成了多能互補的體系。
有人說，漁民們乘小船出海打漁，或者網箱養殖就挺好的，為啥要搞這麼個復雜的大裝置呢？
因為我國東南沿海地區，每年都可能面臨數次台風的侵襲。
台風可能對傳統的重力式網箱造成非常嚴重的破壞，甚至導致網箱破裂，魚都跑了。
即便魚沒跑，風暴中傳統深水網箱容易出現大幅度變形、扭曲，魚群容易被網箱擦傷。
而澎湖号就像一個腹中空空的大水箱，海上環境惡劣的時候，它就多吃水，往下沉，抵御台風的侵襲，而魚群都在"水箱"的肚子裡，也不會受到外界的侵擾。
16~17級的台風，魚也不會跑。
相當于一輛海上的坦克，把魚護在裡面。
而且由于它可以在水更深、水流更急、水質更好的海網域進行養殖，養殖面積更大，水深可以達到12米，海上的冷空氣只能作用到水體表面，魚群可以下潛到深處溫暖水體避寒。
這就像給魚兒們建了個大别墅，環境好了，魚肉品質也有所提升。經過檢測，澎湖号養殖出的魚品各項指标均達到優良，沒有任何破網、跑魚事故發生，也沒有網箱内魚群死亡現象發生。
從2020年投產至今，澎湖号3年都沒有更換過網衣。
而且因為把魚養在"肚子"裡，所以釣魚就變成了一件很輕松的事。
于是在澎湖号上，他們還搞起了旅遊業。
平常人們海釣如果是乘竹筏，條件是比較艱苦的，幹糧要自帶，沒地方住宿，釣魚過程也存在很多不确定性。
而對很多海釣初學者來說，澎湖号的"模拟"海釣非常友好，因為網箱裡的魚成群結隊，用不了三五分鍾就能釣上一條，釣完了就可以在船上煎炒烹炸。
有的釣客一晚上就可以釣上100多斤魚。
澎湖号不僅解決了釣魚的問題，因為内部空間巨大，還能安排客房住宿。除此之外，他們還空了很多間房，以後可以留給漁業短工住宿。
這樣旅遊一條龍就串起來了：從珠海港口出發到澎湖号上，要先乘客輪到桂山島，再坐快艇到平台上，交通、餐飲、住宿，按每人800元計算，2022年限流情況下的釣客平均一天上船30人，一年1萬人，就可以給當地帶動800萬元一年的產值。
而如果船主需要集中捕撈的話，船上還有冷凍魚的冰箱。
澎湖号每天都可以發出400度電，因為船上空間很大，電也用不完，所以未來還要做成水產養殖加工一條龍——魚撈上來，直接在船上把魚獲加工成冷凍的海鮮制品，最大程度縮短捕撈和水產加工的時間間隔。
而我們不要忘了，澎湖号之所以能做到這一切，離不開新型能源的供給——波浪能。
一艘船對一種新能源的規模化利用，讓傳統的漁業養殖演化出了更多的海洋經濟商業模式。
現在類似南鲲号、澎湖号這樣的海上平台還有很多，比如閩投1号、海威1号等等。
這樣一台海威1号，只需要3個人就可以管理。
而接下來的海威2号又進行了全面的更新，養殖水體3萬立方米，一個養殖周期可以收獲上百萬斤的深遠海養殖魚類。
所以說我們這一期文章有點特殊，開頭講的是"海洋能源"，但其實越研究你就會越發現，海洋上的問題都不是孤立的，而是連在一塊兒的。
在陸地上，你可以只建一個風電場、光伏電站，除了發電，啥也不幹。
但是在海洋上，你要解決農業養殖的問題，就得解決能源供給的問題。
你要解決能源供給的問題，就得解決能源裝備運營維護人員生活安置的問題。
你解決了小部分人的生活安置問題，就可以捎帶手解決更多人短期的旅遊住宿問題。
所以漁業、能源、旅遊，在海上就可以變成一個一攬子解決方案的問題。
也就是我們看到的這些"波浪能大船"。
因為傳統的波浪能裝置，一般的能量轉換器是拴在海底的浮動結構上，這個系泊系統很復雜，占到波浪能裝置成本的10%。
而如果波浪能跟水產養殖結合在一起，共享系泊系統，那麼這部抽成本就能下降一半。多掙錢，少花錢，何樂而不為呢？
國家對海洋能源和養殖產業復合式發展十分重視。
2022年年初，農業農村部在《對十三屆全國人大四次會議第2782号建議的答復》中提到要"按照陸海接力，三產融合的思路，借鑑珠海‘澎湖号’發展模式，會同有關部門積極支持深遠海養殖產業融合發展，加快推進深遠海養殖產業現代化步伐。"
2023年中央一号檔案也寫到："建設現代海洋牧場，發展深水網箱、養殖工船等深遠海養殖。"
"十四五"規劃和2035年遠景目标綱要中也提出推進海洋能規模化利用，建設現代化海洋產業體系目标。
說得再遠一點，以後我們利用波浪能的手段更豐富了，單機功率更大了，能量轉換效率提升了，還可以利用這些清潔電能做海水淡化，做海上制氫，提取海洋貴金屬等。
波浪能雖然有很多優點，但它也有個"缺點"，就是電價還是要比我們民用電價更貴。
不過這個問題不大，因為電價這個東西，你要看使用場景，而不是都跟5毛錢的居民用電來比。
在海上的作業平台，在很多離岸的海島上，不是電有多貴的問題，而是有沒有電的問題。
一些人口稀少的海島，把國家的大電網拉過去在經濟上是算不過賬的。
那麼就可以給他們找一些替代性的能源解決方案。
最傳統的，在非洲很多缺電的島嶼國家，那就是用柴油發電機。
這種方式不僅污染環境，產生碳排放，而且經濟上也并不便宜。
事實上，小島嶼國家是全球電力成本最高的地方，每度電價格從人民币2~7元錢不等。
而現在海洋能源可以實現人民币1.4~4.2元的成本，雖然還是貴，但比他們當地的電力價格更低，還不需要燃料。國際可再生能源機構預計全球波浪能成本到2030年可以降到0.9~1.8元。
如果能利用好波浪能等海洋能源，那麼很多海上和海島有人的地方，就有了新的電力供給方案。
利用波浪能進行能量轉換的方式有很多種，不只有南鲲号用上的這一種，所以全世界我們能看到五花八門、形态各異的波浪能發電裝置。
但是大體上它們可以抽成這樣幾種：
比方說做一級能量轉換的時候，可以用"振蕩水柱"，水波蕩漾到裝置的空腔裡，讓水柱振蕩，壓縮腔内的空氣，讓空氣去做功發電。
還有一種波浪能發電裝置叫"聚波越浪"，按字面意思理解，就是造一個坡，讓波衝上去，再從坡上墜下來，推動水輪機發電。
還有一種叫"振蕩體式"，浮子随着波浪來回升降運動，牽引着下面的潛伏體運動，再通過機械或者液壓系統傳遞能量。
我們的南鲲号應該屬于一種振蕩體式裝置，這種裝置的優點是能量轉換效率一般更高。
波浪能是海洋能利用形式的一種，而海洋能還包括潮汐能、潮流能、溫差能、鹽差能。
中國海洋能資源總量十分豐富，但是說這個沒有太大的意義，重點還是要把發電裝置的成本降下來，把發電規模搞上去，讓應用場景變得更豐富。
現在全世界波浪能裝置種類繁多，從側面也說明了，全球波浪能利用整體上還處在工程樣機的測試階段，距離商業化應用還存在一定距離。
以前搞海洋能源研究的主要是歐洲人，現在歐洲之外的國家越來越重視海洋能源開發，相關專利申請數量，歐洲人只占兩成，而歐洲以外的國家占了近8成。
現在中國已經在單體裝機規模等方面領先于很多國家，我國已在近海海網域累積部署了600多台波浪能發電裝置，還把產品出口到了日本等國家。
根據國際可再生能源機構的統計，目前全世界正在籌備當中的潮汐能和波浪能項目達到3吉瓦，也就是3000兆瓦，是這次南鲲号單體規模的數千倍。
而如果中國的波浪能規模化利用繼續提速，那麼将有力助推中國打造更多像澎湖号一樣的海洋牧場，讓中國的海洋經濟實現進一步的規模化、集約化、自動化、復合式發展。要知道，水產品每年為我國居民提供了30%的優質動物蛋白。
農業農村部海洋牧場重點實驗室主任陳丕茂就指出，中國的海洋牧場每年產生直接經濟效益近1萬億元，碳匯594.2萬噸，實現生态效益達到1.8萬億元。
過去，波濤洶湧的大海對我們來說充滿了未知。
而現如今，我們有越來越多的方式，讓海洋成為人類的下一片沃土，從中汲取我們所需的食物和能量，用可持續的方式開發好人類廣袤的藍色家園。
