葡萄牙地理能源總司近日發(fā)表的新能源報告顯示，該國Waveroller波浪能發(fā)電機已于今年8月在佩尼什巴萊奧海域正式下水，目前已開始運行發(fā)電。

然而，對波浪能資源“先天不足”的中國而言，大規(guī)模的并網發(fā)電并不是波浪能研究的最終目的。中國科學院廣州能源研究所海洋能實驗室研究員游亞戈接受《中國科學報》記者專訪時指出，在特殊場合如海島、島礁等地，以及為專業(yè)設備供電，將是未來我國波浪能發(fā)電的主攻方向。

先天不足

自上世紀70年代初起，一些國家的科研工作者開始研究如何將波浪能的能量轉化為電能。到70年代末期，中國也加入了這項研究的行列。

1988年進入中國科學院廣州能源研究所工作至今的游亞戈，一直從事著波浪能研究的工作。他告訴《中國科學報》記者：“波浪能資源與風密切相關。”

據了解，全球波浪能資源最好的區(qū)域集中在大洋東部、南北緯度30~60度之間的西風帶；其他海域風力較弱且不穩(wěn)定，波浪資源不如西風帶豐富。

“西風帶內的風由西往東吹，途經整個大洋，能造出很長的波浪，所以大洋東側的波浪能比西側要好得多。” 游亞戈說。

縱觀全球，處在大西洋東側的英國、西班牙、挪威、南非，太平洋東側的美國、加拿大、智利，印度洋東側的澳大利亞、新西蘭等國成為波浪能得天獨厚的獲益者，而且這些國家的定向風也常年保持穩(wěn)定。

游亞戈指出：“這些區(qū)域是波浪能資源最好的地區(qū)，所以其發(fā)電成本也比較低，它們研究的主攻方向多為大規(guī)模并網發(fā)電。”

目前全球范圍內最具市場前景的波浪能發(fā)電裝置有英國研發(fā)的Oyster、美國的Power Buoy等。

相比之下，我國的波浪能資源則顯得“先天不足”。游亞戈告訴記者，我國沿海的波浪受季風影響而形成，不僅刮風的時間短、強度小，而且海面也非常狹窄。“雖然我國從東北到西南沿海海域很長，但由于韓國、日本、琉球群島、菲律賓等島嶼的一路遮擋，實際上中國海域基本處于內海的位置。”

雖然我國大陸海岸線長達1.8萬公里，但波浪能最好的區(qū)域只集中在浙江、福建、廣東和臺灣等地。

“我國沿海每米波浪能年平均功率為3~7千瓦，而歐洲較好的國家每米高達20~100千瓦。與它們相比，中國的波浪能年平均密度小了不止一個量級。”游亞戈說。

那么，資源量不佳的波浪能，為何仍是我國海洋能研究的重要方向？

對此，游亞戈解釋說：“在許多海上特殊供電場合，波浪能是最廉價與最便捷的能源，即使我國波浪能資源再弱也有相應的市場。另一個原因是，科研不能僅限于中國自身的需求，而是要將眼光放之于全球。”

他舉例說，風機研發(fā)技術全球領先的德國，其國內的風能資源其實也并不十分豐富。“如果我們的技術能達到國際領先水平，可以將好產品與設備銷往全世界。”

商業(yè)化仍有距離

我國于1979年開展波浪能發(fā)電研究以來，積極向英國、日本等國家學習波浪能理論，進行系統(tǒng)研究，并于1986年進入應用階段。

“我國在1984年造出了為航標燈供電的10瓦小樣機，目前已成為商業(yè)化的波浪能發(fā)電裝置。這是現在我國在國際波浪能領域影響力最大的產品，日本的航標公司都購買了該產品。”游亞戈說。

迄今為止，我國已設計建成十幾個各種千瓦級的波浪能發(fā)電裝置樣機?，F階段的樣機主要為漂浮在海面上的裝置，之前多為固定在海邊的樣機。

游亞戈告訴記者，未來10年漂浮在海里的裝置將是發(fā)展主流，岸邊裝置屬于初級研發(fā)，“最終能走到海中間的裝置才是成熟技術”。

與其他能源相比，盡管波浪能在我國已初步具有商業(yè)價值，但距離最終商業(yè)化仍有一定距離。

在游亞戈看來，外界所關注的波浪能何時并網發(fā)電，并不是中國波浪能商業(yè)化的標志。目前波浪能并網發(fā)電的技術并不復雜，但我國能流密度僅為歐洲的1/10，導致現階段發(fā)電成本高達每度5~6元，與風能、太陽能等相比明顯缺乏競爭力。

游亞戈說：“盡管波浪能發(fā)電技術在進步，但在中國這樣能流密度較低的國家，僅依靠提高效率、降低成本是不可能使其發(fā)電成本降到電網收購電價之下的。”

因此，長期從事波浪能研究的游亞戈認為，并網發(fā)電并不是中國波浪能商業(yè)化的唯一目標。“今后在特殊場合，如海島、島礁等地，以及為專業(yè)設備供電，將是波浪能發(fā)電的主攻方向。例如，漂浮式裝置能有效降低發(fā)電成本，如果成本下降到每度3元左右，在海島供電方面會很有優(yōu)勢。”

此外，由于海上環(huán)境復雜多變，經常有臺風等極端天氣出現，這對波浪能供電設備的可靠性也提出很高要求。

游亞戈指出，高效率和高可靠性對降低發(fā)電成本不可或缺。“在波浪能豐富的區(qū)域，提高可靠性可能比提高效率更重要。但在中國這種波浪能流低的區(qū)域，不提高發(fā)電效率，只提高可靠性，是無法降低發(fā)電成本的。”

需要足夠的耐心

多年來堅持在資源相對貧瘠的中國研究波浪能的游亞戈，對研究過程中的種種困難與艱辛并未過多提及。他只是告訴記者，在“十一五”之前，每5年國家在波浪能領域的投入僅有100多萬元——資金的捉襟見肘，由此可見一斑。

從2006年開始，這一情況出現轉機：科技部、國家自然科學基金委開始加大對海洋能研發(fā)的投入。特別是2010年財政部、國家海洋局聯(lián)合出臺了《海洋可再生能源專項資金管理暫行辦法》，針對海洋能領域的投入高達2億多元，其中相當部分用于波浪能項目。這對我國波浪能技術的發(fā)展起到了很好的促進作用。不過，也由此帶來了一些問題。

游亞戈說：“資金多了，吸引了眾多的團隊投入波浪能研究，研究人員的數量一下增長了10倍。然而，許多團隊只有一些初步想法，缺乏研究基礎，而一個項目的執(zhí)行期只有2年。讓一些從來沒有研究過波浪能的人在2年內研發(fā)出10千瓦的發(fā)電裝置——這就好比讓一個嬰兒勉強去做少年人才能做到的事情，難度太大。”

在現階段，游亞戈認為波浪能研究資金已非常充足，關鍵是要將資金合理地投入到適合的地方。“我建議將資金分成等級。對于有能力的團隊，可給予經費研發(fā)波浪能裝置；對于還沒有能力承擔波浪能裝置研發(fā)的團隊，可以獲得基礎理論研究或某些技術的研發(fā)資助。資金的發(fā)放一定要與任務相匹配，并且要長期給予支持。”

游亞戈指出，未來5年將是我國波浪能發(fā)展的飛躍期，但對波浪能研發(fā)要有足夠的耐心。“因為波浪能轉換的力學過程非常復雜，建立數學方程容易，而準確求解還無法真正做到。”

他表示，目前我國波浪能技術研發(fā)仍處于摸索期，要想獲得立竿見影的效果幾乎不可能，要允許并寬容波浪能研發(fā)中出現的失敗。