波浪能是否因成本过高而无法与太阳能和风能竞争?
历史上,波浪能曾被认为成本过高,但最新研究表明,在适宜地点它已具备竞争力。2024年一项针对西班牙加利西亚海岸的研究发现,牡蛎装置在浅水区发电成本为每兆瓦时50欧元,而阿塔吉斯装置在深水区成本为每兆瓦时77欧元[1]。作为参照,2023年底西班牙平均批发电价约为每兆瓦时207欧元,因此上述数据远低于市场价。即便采用每兆瓦300万欧元的保守资本成本估算,发电成本也仅升至每兆瓦时140欧元——仍低于市场价[1]。类似地,印度尼西亚一项研究估算多点吸收式波浪能转换器的平准化能源成本为每兆瓦时91美元[4]。这些数据表明,波浪能并非天生昂贵,关键在于为当地波浪条件匹配适宜技术。
一项2021年的研究聚焦于中等波浪资源(并非仅限于风暴频繁的海岸),发现优化选择的波浪能转换器可将平准化能源成本(LCoE)降至低至60欧元/兆瓦时,平均成本则在150至250欧元/兆瓦时之间[2]。关键启示在于,成本在很大程度上取决于贴现率(衡量金融风险的指标)和前期资本投入。风险较低、资金成本更便宜的项目,即使在中等波浪气候条件下也能具备可行性[2]。
一种波浪能装置能适用于所有地方吗?
不,这其实是个好消息。不同的波浪能转换器(WEC)在不同水深和波浪条件下表现各异,这意味着不存在单一的“最佳”装置——但每个地点都有最适合的装置。加利西亚海岸的研究测试了14种不同的WEC设计,发现Atargis装置在64%的区域(深水区)最具成本效益,而Oyster装置在浅水区(占12.4%的区域)表现优异,Wave Dragon则适合近岸区域(占15%的区域)[1]。这种“因地制宜”的策略意味着开发者可以根据当地波浪条件选择最合适的工具,从而实现优化。
2024年一项关于波浪能阵列的研究表明,即使仅由五个垂荡浮标组成的小型阵列,只要其共振特性经过精心调谐(如同乐器一般),也能在宽频范围内捕获超过99%的入射波浪能量[3]。这种“彩虹吸收”设计证明,巧妙的工程手段能显著提升效率,使波浪能发电场更具经济可行性。
波浪能只能用于电网,还是能派上其他用场?
波浪能还可为海洋监测系统供电,开辟了一个无需接入主电网的新市场。2024年的一项研究展示了一种浮动超材料能量采集器,其能量密度高达每立方米99瓦,足以持续为监测海洋参数并将数据无线传输至云端的传感器供电[5]。这对于海洋“物联网”而言是一项颠覆性技术——在海洋环境中更换电池或铺设电缆极不现实。该设备能在超低频波浪(1–2赫兹)中稳定工作,并在24小时内适应多种天气条件[5]。这表明,即便在小规模应用中,波浪能也能在太阳能和风能可靠性较低的场景(如夜间或无风条件下)发挥重要价值。
本文引用的文献
利用LCoE分析方法评估加利西亚海岸近期波浪能开发的经济可行性,针对多种波浪能装置进行分析
在加利西亚浅水海域,牡蛎装置可实现50欧元/兆瓦时的平准化度电成本,而深水区的阿塔吉斯装置则为77欧元/兆瓦时,两者均低于西班牙2023年平均电价207欧元/兆瓦时。
转变波浪能源认知:论证波浪能转换器在温和资源条件下的可行性
在中等波浪能资源(≥25 kW/m)条件下,优化选择的波浪能转换器可实现超过30%的容量系数,平准化能源成本(LCoE)低至60欧元/兆瓦时,平均LCoE则在150至250欧元/兆瓦时之间。
通过一组垂荡浮子式波浪能转换器阵列实现水波能量的宽带近完美捕获
仅需五个具有分级共振特性的起伏浮标阵列,即可在宽频带内实现近乎完美(≥99%)的波浪能吸收。
评估南爪哇海域波浪能潜力及波浪能转换器的经济可行性
在南爪哇海域,一台130千瓦的多点吸收式波浪能转换器可实现每兆瓦时91美元的平准化度电成本,其平均波浪能潜力为164–252兆瓦/米。
具有高能量密度的海浪能量收集与自供电监测系统
一种可漂浮的超材料能量收集器实现了99 W/m³的高能量密度,能够在超低频波浪(1–2 Hz)中实现持续的海洋自供电监测与无线数据传输。
