有人见过海浪完全禁止，大海停止流动的吗？仔细回想一下，你会发现大海波涛永驻，根本不会停歇，如果把永远运动的波浪作为动力来源生产电力，意味着波浪发电站永远不会停歇。

海浪发电的潜力有多大？据研究统计，全球海洋波浪储能约为8万TWh（1TWh等于10亿kWh），而人类每年需要1.8万TWh的发电能源消耗，海浪作为发电能源完全足够！

海浪的威力有多大？它悠悠的轻抚你的脚面，尽显温柔；它裹挟着狂风暴雨，又能掀翻满载的货轮，摧毁一块块坚硬的礁石。它的反复无常让人惧怕，所以很长一段时间都没人研究怎么运用它，但在科技进化的今天，海浪也被赋予了新能源的头衔。

大海的能量不可估量，海浪只是其中一种

海洋能量以不同的形式表现，波浪只是其中最直白的一种。海水在引力和大气压的作用下波动，蕴含大量的动力势能，微小的浪花只能卷起一团浮沫，但滔天的巨浪却具有摧毁岸堤的伟力。

除了波浪，你还能想到其他的海洋能量吗？

说起海洋力量，喜欢“动物世界”的都应该知道海洋深处伟大的存在——洋流，它不仅能带着海龟走快速通道完成巡洄产卵，还能给北部冰冷的太平洋和大西洋带来北大西洋暖流、阿拉斯加暖流，哺育了无数的海洋生命。只不过这种能量深入海底，人类很难取用。

而有一种与波浪很接近的海洋能量叫潮汐能，海边的朋友就知道每月农历初一、十五都会涨大潮。海洋涨潮的威力巨大，赶海时一定要摸准潮汐变化，不然就有被潮水吞没的风险。潮水落差高达好几米，这可不是单单这片区域的海水，而是整个大海都在涨退，这要多大的能量来驱动？如果能加以利用，也能造福人类。

除此以外，海洋能量还以热能和盐度的形式存在，比如贴近海面的海域受太阳照射温度会升高，在赤道附近更显著；不同海域的渗透压是有差距的，海水会从渗透压低的地方向渗透压高的地方流动，表面上是水面张力做工，实际是分子势能在发挥作用。

这些海洋能量中，研究开发最早的是潮汐能，不过直到现在还没有投入商用。波浪能作为后起之秀，备受关注，虽然还未正式投建，但也有像“舟山号”这样完成度极高的波浪能发电装置问世。

“舟山号”海浪能发电机于2020年6月30日交付中国科学院广州能源研究所，是一台500千瓦的海浪发电装置。虽然它仅作为科研试验使用，但已经到了海洋实验阶段，未来有很大可能投入实用。

舟山号

海浪能发电技术相较太阳能、风能等老牌新能源技术，发展不过二三十年，现在还处在技术勃发阶段，发电装置和方式多种多样，总结归纳起来有三种传统式和最新的结合纳米发电机的技术。

如何利用波浪发电？

最早的波浪发电方式是振荡水柱式，它设置有一个与大海连通的水柱，水柱上空是封闭的一个气腔透平装置。如果海浪是静止的，水柱与液面持平没有任何作用，但在波涛涌动的海洋，装置内的海水会像外部的海浪一样上下涌动，使上部的气腔膨胀或者压缩，气流推动空气透平旋转并带动发电机产生电能。

这个装置最初的设计是固定在岸边的，后来也设计了近岸固定式，总之就是不能离岸太远，对地形有一定的要求。它的缺陷是系统体积大，用气体作为能量交换媒介，能量密度和转换效率太低。

振荡水柱式波浪发电装置在上世纪70年代就开发出来了，中国、日本、英国等都有安装部署过，系统功率从250kw到1Gw不等。

Mutriku波浪能发电装置（振荡水柱式）

后来开发的越浪式在振荡水柱式的基础上改进了能量交换媒介的改进，改用海水直接驱动水轮机叶片旋转发电。越浪式装置工作需要一个“越浪”的过程，装置的蓄水池开口处设置有坡度，用来捕获波峰的海浪，超过蓄水池入口坡度的海浪冲进蓄水池中，蓄水池的水位就比海面高，在重力的作用下，海水从蓄水池流回海里，带动水轮机旋转发电。

越浪式原理图

这个过程和三峡水利发电站发电过程是一样的，只不过三峡蓄的水是上游流的，越浪式海浪发电机蓄的水是收集波峰海浪的。越浪式也有固定式和漂浮式两种，固定式需设置在海岸或固定在近海区域；漂浮式通过海上锚定装置可以在深海海浪资源丰富的区域作业。

该装置较之振荡水柱式，能源转换效率更高，发电稳定性强，本身抗风浪的能力也更强。

越浪式海浪发电机

最后一种振荡体式是研发的终极形态，它既可以单独作业也可以与同类产品联合行动，能发展成密集协同作业的矩阵。它能漂浮在海洋里，捕获来自多个方向的波浪能量，比如飘在海面上下浮动，固定在海底左右摇摆。

振荡体式能量转化装置比前面的两种设计就要精巧很多了，一种是直驱式机械系统，通过切割磁场产生电流；一种是通过液压传动装置来产电。振荡体式最大的优势是全方位利用海浪动能，使用的液压系统发电装置能缓冲波浪能量，保证输出电能的质量；使用直驱机械系统发电，无需中间环节，直接就能产电，能效更高。

这三种海浪发电模式是递进发展的，目前，振荡体式已经达到了该系列的巅峰，未来只可能优化能效，很难再有大的突破。

但你以为这样就到头了吗？抛开动能发电装置，中国科学院院士王中林和他的团队研制出水能摩擦纳米发电机，在发电方式上再做创新，这项技术能完美适配波浪能发电。

摩擦纳米发电机结合波浪能

从上文我们可以发现，直接把海浪能转化成电能的是振荡体式的直驱式机械系统，通过切割磁场产生电流，按理说这应该是转换率最高的发电方式了，但这个装置全效运作是有条件的，那就是需要固定方向做磁感线的切割，因此，对漂浮装置着而言转化的动能是有选择性的，能量利用仍有提升空间。

而摩擦纳米发电机的产电模式是摩擦起电，纳米发电机通过摩擦进行大量的电荷交换，生成电流，再通过静电感应的耦合，将电流整合在一起。王中林院士提出摆钟式设计理念，把海浪低频、不规则的能量转化为高频、规则能量。

钟摆式设计采用的是球形嵌套装置，外部球形结构受海浪浮动，内部装有纳米发电机的小球呈钟摆运动，钟摆一次，里面的纳米发电机共振上千次，把海浪动能的28%转化成电能，这是实验室得到的数据。

目前，该技术已经通过模拟实验验证其可行性，并得到了初步的数据资料，未来有机会冲击传统海浪能发电系统，达成技术革新。

其实，科技就是把不可能变可能，虽然新能源的开发一直受人诟病，但只有敢想才敢做，未来中国新能源一定会迎来质的突破，碳达峰势在必行！