波浪能商业化的中国路径

葡萄牙地理能源总司近日发表的新能源报告显示，该国Waveroller波浪能发电机已于今年8月在佩尼什巴莱奥海域正式下水，目前已开始运行发电。

然而，对波浪能资源“先天不足”的中国而言，大规模的并网发电并不是波浪能研究的最终目的。中国科学院广州能源研究所海洋能实验室研究员游亚戈接受《中国科学报》记者专访时指出，在特殊场合如海岛、岛礁等地，以及为专业设备供电，将是未来我国波浪能发电的主攻方向。

先天不足

自上世纪70年代初起，一些国家的科研工作者开始研究如何将波浪能的能量转化为电能。到70年代末期，中国也加入了这项研究的行列。

1988年进入中国科学院广州能源研究所工作至今的游亚戈，一直从事着波浪能研究的工作。他告诉《中国科学报》记者：“波浪能资源与风密切相关。”

据了解，全球波浪能资源最好的区域集中在大洋东部、南北纬度30~60度之间的西风带；其他海域风力较弱且不稳定，波浪资源不如西风带丰富。

“西风带内的风由西往东吹，途经整个大洋，能造出很长的波浪，所以大洋东侧的波浪能比西侧要好得多。” 游亚戈说。

纵观全球，处在大西洋东侧的英国、西班牙、挪威、南非，太平洋东侧的美国、加拿大、智利，印度洋东侧的澳大利亚、新西兰等国成为波浪能得天独厚的获益者，而且这些国家的定向风也常年保持稳定。

游亚戈指出：“这些区域是波浪能资源最好的地区，所以其发电成本也比较低，它们研究的主攻方向多为大规模并网发电。”

目前全球范围内最具市场前景的波浪能发电装置有英国研发的Oyster、美国的Power Buoy等。

相比之下，我国的波浪能资源则显得“先天不足”。游亚戈告诉记者，我国沿海的波浪受季风影响而形成，不仅刮风的时间短、强度小，而且海面也非常狭窄。“虽然我国从东北到西南沿海海域很长，但由于韩国、日本、琉球群岛、菲律宾等岛屿的一路遮挡，实际上中国海域基本处于内海的位置。”

虽然我国大陆海岸线长达1.8万公里，但波浪能最好的区域只集中在浙江、福建、广东和台湾等地。

“我国沿海每米波浪能年平均功率为3~7千瓦，而欧洲较好的国家每米高达20~100千瓦。与它们相比，中国的波浪能年平均密度小了不止一个量级。”游亚戈说。

那么，资源量不佳的波浪能，为何仍是我国海洋能研究的重要方向？

对此，游亚戈解释说：“在许多海上特殊供电场合，波浪能是最廉价与最便捷的能源，即使我国波浪能资源再弱也有相应的市场。另一个原因是，科研不能仅限于中国自身的需求，而是要将眼光放之于全球。”

他举例说，风机研发技术全球领先的德国，其国内的风能资源其实也并不十分丰富。“如果我们的技术能达到国际领先水平，可以将好产品与设备销往全世界。”

商业化仍有距离

我国于1979年开展波浪能发电研究以来，积极向英国、日本等国家学习波浪能理论，进行系统研究，并于1986年进入应用阶段。

“我国在1984年造出了为航标灯供电的10瓦小样机，目前已成为商业化的波浪能发电装置。这是现在我国在国际波浪能领域影响力最大的产品，日本的航标公司都购买了该产品。”游亚戈说。

迄今为止，我国已设计建成十几个各种千瓦级的波浪能发电装置样机。现阶段的样机主要为漂浮在海面上的装置，之前多为固定在海边的样机。

游亚戈告诉记者，未来10年漂浮在海里的装置将是发展主流，岸边装置属于初级研发，“最终能走到海中间的装置才是成熟技术”。

与其他能源相比，尽管波浪能在我国已初步具有商业价值，但距离最终商业化仍有一定距离。

在游亚戈看来，外界所关注的波浪能何时并网发电，并不是中国波浪能商业化的标志。目前波浪能并网发电的技术并不复杂，但我国能流密度仅为欧洲的1/10，导致现阶段发电成本高达每度5~6元，与风能、太阳能等相比明显缺乏竞争力。

游亚戈说：“尽管波浪能发电技术在进步，但在中国这样能流密度较低的国家，仅依靠提高效率、降低成本是不可能使其发电成本降到电网收购电价之下的。”

因此，长期从事波浪能研究的游亚戈认为，并网发电并不是中国波浪能商业化的唯一目标。“今后在特殊场合，如海岛、岛礁等地，以及为专业设备供电，将是波浪能发电的主攻方向。例如，漂浮式装置能有效降低发电成本，如果成本下降到每度3元左右，在海岛供电方面会很有优势。”

此外，由于海上环境复杂多变，经常有台风等极端天气出现，这对波浪能供电设备的可靠性也提出很高要求。

游亚戈指出，高效率和高可靠性对降低发电成本不可或缺。“在波浪能丰富的区域，提高可靠性可能比提高效率更重要。但在中国这种波浪能流低的区域，不提高发电效率，只提高可靠性，是无法降低发电成本的。”

需要足够的耐心

多年来坚持在资源相对贫瘠的中国研究波浪能的游亚戈，对研究过程中的种种困难与艰辛并未过多提及。他只是告诉记者，在“十一五”之前，每5年国家在波浪能领域的投入仅有100多万元——资金的捉襟见肘，由此可见一斑。

从2006年开始，这一情况出现转机：科技部、国家自然科学基金委开始加大对海洋能研发的投入。特别是2010年财政部、国家海洋局联合出台了《海洋可再生能源专项资金管理暂行办法》，针对海洋能领域的投入高达2亿多元，其中相当部分用于波浪能项目。这对我国波浪能技术的发展起到了很好的促进作用。不过，也由此带来了一些问题。

游亚戈说：“资金多了，吸引了众多的团队投入波浪能研究，研究人员的数量一下增长了10倍。然而，许多团队只有一些初步想法，缺乏研究基础，而一个项目的执行期只有2年。让一些从来没有研究过波浪能的人在2年内研发出10千瓦的发电装置——这就好比让一个婴儿勉强去做少年人才能做到的事情，难度太大。”

在现阶段，游亚戈认为波浪能研究资金已非常充足，关键是要将资金合理地投入到适合的地方。“我建议将资金分成等级。对于有能力的团队，可给予经费研发波浪能装置；对于还没有能力承担波浪能装置研发的团队，可以获得基础理论研究或某些技术的研发资助。资金的发放一定要与任务相匹配，并且要长期给予支持。”

游亚戈指出，未来5年将是我国波浪能发展的飞跃期，但对波浪能研发要有足够的耐心。“因为波浪能转换的力学过程非常复杂，建立数学方程容易，而准确求解还无法真正做到。”

他表示，目前我国波浪能技术研发仍处于摸索期，要想获得立竿见影的效果几乎不可能，要允许并宽容波浪能研发中出现的失败。