在波涛汹涌中，捕捉珍贵的电力 | 科技前线

我国作为海洋大国，拥有1.8万公里海岸线，300多万平方公里的海洋国土。海岛散布于海洋中，能发挥人员居住、船只靠泊、应急救援等重要支撑作用。但由于远离大陆电网，应用环境复杂等原因，海岛上的供电问题成了制约海洋资源开发主要的瓶颈之一。

近期，中国科学院广州能源研究所（以下简称广州能源所）研发的“深海多能互补发电生产生活探测综合平台”获欧盟发明专利授权。该技术此前已获得中国、美国、日本发明专利授权，完成在多个国家和地区的专利布局，为国际化应用奠定了知识产权基础。

▲深海多能互补发电生产生活探测综合平台示意图

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靠海吃海 向波浪要电能

海上用电，还得看“就地取材”的波浪能。所谓波浪能，是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。人类利用波能的装置有许多种，但工作原理都是将波浪的动能和势能转化为机械能或者电能等能够利用的形式。

▲波浪能转换原理

其中，绝大多数波浪能转换系统都是首先将波浪的动能或者势能转化为机械能；其次，再将得到的机械能转移到旋转机械中（如透平、液压马达等）；最后，再将旋转机械中的机械能通过发电机转化为电能，实现向海岛的电力输出。

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从微波到大浪 保障电力稳定输出

由于海洋工作环境复杂多变，如何实现波能装置自治控制，在不同波况下自适应发电，保证发电系统的高效性、高稳定性，是波能装置研究中至关重要的问题。

广州能源所研发出具有自治控制功能的液压能量转换技术，发电机组在液压自治器控制下，会根据来波功率分级先后启动，自动匹配发电功率，保证装置能量转换的高效性和电力输出的稳定性。

• 在小浪中，装置持续将能量蓄积在蓄能器中，集中发电，保证转换效率的高效性。

• 在中等浪况中，经蓄能器稳压之后，装置持续发电，能量稳定输出。

• 在大浪中，若来波功率超出装置装机容量，液压系统自动溢流或切出停止发电，保证发电系统的安全。

▲不同模式下发电功率对比

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锚泊系统 抵抗极端天气

我国南海海域，台风多发，为了提升波浪能发电装置在台风极端海况下的生存能力，广州能源所发明了恒张力锚泊系统，通过锚泊线自适应收放实现锚泊能量削峰填谷，大幅降低瞬时脉冲锚泊力，实现了在恶劣海况下安全生存。

在上面的视频中，我们可以看到，波浪能发电平台在狂风大浪中保持良好的平台稳定性，在多次台风中实现了平台姿态稳定、锚泊安全。

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功能升级 面向国际化应用

针对目前深远海单一能种发电平台输出功率波动大、度电成本高等问题，广州能源所进一步开展海上波风光储一体化多能互补发电平台的关键技术研究，将波浪能、风能、太阳能等多种能量转换系统创新集成在一个半潜漂浮式基础上。

该技术共享平台、共享锚泊、共享电缆，利用波浪能、漂浮式风电、漂浮式光伏等可再生能源之间的互补特性和储能系统调控，保障海上平台绿色电力的稳定输出。

目前，“深海多能互补发电生产生活探测综合平台”技术已经获得多国和地区发明专利授权，实现国际化专利布局，为打造海上多能源多产业融合开发新模式、实现海域高效综合开发提供技术支撑。

作者：王振鹏 盛松伟 王坤林

来源：中国科学院广州能源研究所

责任编辑：宋同舟