海经社获悉,近日,大连理工大学建设工程学院海洋工程研究所团队自主研发的“聚能-拓频-减载”型波浪能装置阵列发电系统,先后获得第十二届国际发明展览会金奖与金砖国家发明展(BRICS Inventions)金奖。连同此前摘得的日内瓦国际发明展金奖、阿基米德国际发明与创新技术展金奖,这套源于中国高校实验室的蓝色能源装备,已累计斩获四项国际发明金奖。


技术破局:三重行业枷锁的协同拆解


海浪天生具有随机性强、能量频带铺得开、极端海况破坏力猛的特征,令传统波能装备长期困在一种两难里:想多发电,结构就难以在狂浪中自保;想求稳妥,转换效率又上不去。能流俘获的频带过窄、整体转换水平偏低、恶劣海况下结构承受的波浪载荷骤增,这三道坎被业内视作波能技术从单台试验走向阵列铺开的核心阻碍。


面对上述痛点,大连理工大学建设工程学院海洋工程研究团队搭建起“聚能—拓频—减载”三位一体的协同架构。聚能环节借由波场主动调控把分散的波浪能量归集、放大,提升装置的捕能表现。拓频环节运用多体多共振思路,把装置高效工作的频带拉宽,让更多海况下的波浪都能被有效利用;减载环节则在外部加装透空构造,削掉高频波浪带来的冲击载荷,为阵列在海上长期、安全运行托底。在效能指标上,经系统集成优化的气动式波浪能发电系统,平均波能到电能转换效率已达到50.0%;而在减载环节,集成开孔透空结构后,高海况下装置所受波浪载荷可降低幅度达20%,水动力效率的牺牲幅度则控制在5%以内,初步破解了“多发电”与“抗狂浪”之间的零和困局。


路径跨越:从单台样机走向阵列协同


当多台装备密集布放,彼此间的遮蔽效应会吞掉一部分入射波能,单元之间的协同调度也远比单台控制复杂,这正是波能规模化路上横着的第二道关。大连理工大学团队的应对,不是在单机定型之后再“追加”阵列适配,而是自设计之初就把阵列场当作出发点。其聚能式振荡水柱阵列专利给出的布局逻辑颇具代表性,据该专利摘要:抛物线型聚能墙将反射波聚焦于特定波能富集区,装置模块按富集区梯度布置,且“各波能装置模块间沿入射波方向无遮挡”。遮蔽效应在这里不是被事后修补,而是通过波场调控与布局设计的耦合,被前置性地消解在阵列构型之中。共享系泊则从系统层面回应了另一重规模化约束:系泊系统可占波能项目总成本的20%—30%。据公开学术研究,共享锚构型在性能稳定性与成本集约上优于独立系泊。这两条技术线索的并行推进,使“一群装置怎么共处”不再只是水动力学问题,而成为可以在布局、系泊与调控层面同时求解的系统工程问题。

2024年4月,由宁德志教授牵头、大连理工大学联合浙江大学、山东大学、中国海洋大学、华南理工大学和河海大学共同承担的国家重点研发计划“新型波浪能和潮流能装置阵列化开发利用技术”项目启动,执行期至2027年,这也是大连理工大学在海洋可再生能源领域牵头的首个国家重点研发计划项目。与此同时,“聚能—拓频—减载”型波浪能装置阵列发电系统接连获得日内瓦国际发明展、阿基米德国际发明与创新技术展、金砖国家发明展等多项国际金奖,其阵列化潜力在国际创新评价体系中获得了连续性认可,而非单一场合的偶得。


产业前景:政策与资本双轮驱动的窗口期


2025年2月,自然资源部、国家发展改革委、工业和信息化部、财政部、中国科学院、国家能源局六部门联合印发《关于推动海洋能规模化利用的指导意见》(自然资发〔2025〕34号),明确提出力争到2030年海洋能装机规模达到40万千瓦,并稳步推进兆瓦级波浪能规模化试点工程,鼓励深远海海洋牧场加装波能发电设备。文件同时要求沿海省份因地制宜研究海洋能发电价格机制,为商业闭环留出政策接口。


资本侧的信号同样清晰,由四位大连理工大学校友联合创立的海能科技于2025年11月在大连注册成立,依托海岸与海洋工程全国重点实验室成果,其首款15kW级多气室振荡水柱式波能发电设备已完成设计定型,眼下正启动天使轮融资,拟募资800万元推进设备的阵列化测试与验证。公司把海上浮标、水下机器人等离网设备的自供电,以及远海岛礁、海洋牧场的就近供电列为两大落地方向,预计相关设备市场规模超千亿元。


把视野拉到产业全局,国际能源署预测,2050年全球海洋能装机有望达30万兆瓦、年产值约3400亿美元;“南鲲号”已在永兴岛并网供电、占全岛当日用电13%以上,“奋进号”稳定运行近四年,赛道正从样机竞赛转入工程验证期。政策补贴、示范验证、商业订单三者能否咬合,决定这扇窗口是敞开还是收窄。阵列技术此番突破恰逢其时,但窗口不会永远敞开——谁先跑通“一群装置”的经济账,谁将握得住下一阶段产业化的入场券。