《海洋工程》2026年第2期中文摘要
海洋可再生能源综合利用现状与展望
李良1，2，季兴达1，胡帅瑞1，陈勤立1，王昌明1
（1. 中国海洋大学 工程学院，山东 青岛 266100； 2. 海岸与海洋工程全国重点实验室，山东 青岛 266100）
摘要：海洋可再生能源具有开发潜力大、可持续利用、绿色清洁等优势，是清洁低碳、安全高效能源体系的重要组成部分。本文系统梳理了海上风能、波浪能、潮汐能、潮流能、温差能与盐差能等主要海洋可再生能源的生成机理与能种特性，对各类能源的利用技术与经济可行性进行了分析。在此基础上，聚焦各类海洋可再生能源间的互补机制，探讨了不同能种在时间尺度、空间分布与气象条件上的互补潜力，归纳了多能互补系统的耦合原理与协同机制。结合国内外研究进展与工程实践，深入讨论了多能互补系统在系统集成度、输出稳定性与利用效率等方面的优势。最后梳理了系统设计复杂、耦合建模困难与试验验证匮乏等海洋可再生能源综合利用所面临的问题与挑战，并对海洋可再生能源综合利用在深远海开发与产业融合中的广阔前景进行了展望。
关键词：海洋可再生能源；多能互补；协同机制；系统集成；技术挑战
海洋能-海洋牧场耦合系统研究进展与展望
黄硕1，2，朱文逸1，2，王凯1，2，吴雪晗1，2，刘焕哲1，2
（1. 中山大学 海洋工程与技术学院 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东 珠海 519082；2. 广东省深海水声信息技术重点实验室，广东 珠海 519082）
摘要：在能源结构转型与生态文明建设双重驱动下，开发利用海洋能并发展海洋牧场已成为全球战略共识。系统综述了海上风电、潮汐能、波浪能和潮流能四大海洋能的技术进展、商业化现状及其潜在的生态影响，分析了海洋牧场生态化与智能化创新实践，并重点探讨了海洋能与海洋牧场融合发展的现状与展望。研究表明：海洋能基础设施可发挥类似人工鱼礁的生态增值效应，提升生物多样性和碳汇能力，但也面临噪声污染、栖息地碎片化等生态挑战。海洋牧场建设已进入生态化、智能化新阶段，在生境重构、资源增殖、智能装备与低碳技术等方面不断创新。国内外实践证明，海洋能与海洋牧场融合模式可实现空间复用、功能互补、生态增益与产业增值，核心在于多能协同与智慧管控。未来需深化多能互补技术、智能装备集成与生态友好设计，以推动“水上发电、水下养鱼、生态修复”三位一体海洋综合利用模式的实现，为蓝色经济可持续发展提供科技支撑。
关键词：海洋能；海洋牧场；融合发展；生态修复
海洋能装备防腐与抗生物污损技术的研究进展
肖忠1，2，鲍清云1，2，韩佳岐1，2，许景瑄1，2
（1. 天津大学 水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津 300350；2. 天津大学 建筑工程学院，天津 300350）
摘要：海洋能作为一种绿色可再生能源，具有巨大的储量和开发潜力，但海洋环境的强腐蚀性与生物污损严重制约了海洋能装备的长期安全运行与经济效益。系统综述了海洋能装备系统防腐与抗生物污损技术的研究进展，分析了海洋环境中腐蚀与生物污损的形成机理、危害及其对不同装备系统的影响。重点总结了包括防腐涂层、阴极保护、电解防污、仿生表面等在内的多种防护技术，并针对海上风能、波浪能、潮汐能、海流能、温差能、盐差能和海上光伏等典型装备系统的具体应用提出了分区防护策略。归纳了当前技术面临单一防腐防污材料的环境通用性不足、长效防护问题与运维成本较高、实验室环境模拟结果较难准确预测实际工程寿命和实际大量使用的有机聚合物涂料多含有毒有害物质等挑战。最后提出海洋能装备防腐与抗生物污损技术将朝着智能化、生态友好型、集成化和数字化的方向深度融合与突破，以期为海洋能装备的高效、可靠、绿色运行提供理论支持与技术参考。
关键词：海洋能装备；防腐；抗生物污损；长效防护；绿色环保；可再生能源
海洋能源多能互补综合利用技术现状与发展趋势
李晓，吴姗姗，汲水，涂秋亚，刘浩
（国家电投集团科学技术研究院有限公司，北京 102209）
摘要：随着全球能源转型加速和“双碳”目标的推进，海洋作为巨大的可再生能源宝库，其开发利用日益受到重视。然而，单一海洋能源形式（如波浪能、潮流能、海上风能、温差能、盐差能等）普遍存在能量密度波动大、间歇性强、利用效率受限、开发成本高等挑战。多能互补综合利用技术通过集成多种海洋能源形式，协同优化能量捕获、转换、存储与输出，有望成为提升海洋能源系统整体效率、稳定性、经济性和可靠性的关键路径。文章系统综述了海洋能源多能互补综合利用的国内外相关政策及技术现状，探讨了技术发展过程中仍面临的关键问题，并重点分析了海洋能多能互补综合利用技术发展趋势，对未来前景进行了展望，旨在为海洋能源高效、规模化开发利用提供理论参考和技术支撑。
关键词：海洋能源；多能互补；综合利用；技术现状；发展趋势
振荡水柱防波堤前墙受力特性试验研究
何方，宋孟夏，潘佳鹏
（浙江大学 海洋学院，浙江 舟山 316021）
摘要：研究旨在探究振荡水柱（oscillating water column，简称OWC）防波堤前墙的受力特性。通过物理模型试验，利用狭缝开口模拟冲击式空气透平，测量前墙两侧的波浪压强和振荡水柱气室内气体压强，从而在计算前墙水平波致总力时计及波压力和气压力。研究结果表明，气室宽度比和狭缝开口率是影响波浪压强和气体压强的关键参数，其主要影响表现为：改变前墙两侧波浪压强的幅值，改变前墙两侧高波压区域的垂向宽度以及改变气压振荡的剧烈程度。在不同的气室结构参数和波浪参数组合下，前墙的最大水平波致力分布呈现两个高波力区域，时域分析结果表明，这两个区域的前墙水平波致力中波压分力与气压分力的峰值幅值和相位组合存在差异。文中特别强调气体压强在前墙水平波致力中的重要作用，受其主要影响，狭缝开口率小于1.50%的OWC防波堤前墙在B/L=0.15附近波浪作用下出现较大波致力。为确保OWC防波堤结构安全，设计时应根据海域波浪特征调整气室结构，避免或减少在前墙表面形成高波力区域。
关键词：波浪能；振荡水柱；物理模型试验；波浪力；气体压强
配备双U形流道冲击式透平的振荡水柱波浪能装置的多级能量转换特性
王辰1，2，3，张永良2，徐浩淳2
（1. 中国海洋工程研究院（青岛），山东 青岛 266555； 2. 清华大学 水圈科学与水利工程全国重点实验室，北京 100084；3. 大连理工大学 海岸和海洋工程全国重点实验室，辽宁 大连 116024）
摘要：本文提出在振荡水柱（oscillating water column，简称OWC）波浪能转换装置中引入双空气透平结构的概念，在由圆筒形OWC装置与带导浪墙的直立防波堤耦合形成的一体化系统中，通过配置两台U形流道结构的冲击式空气透平，数值研究了一体化系统从波浪能至电能的多过程能量转换的特性，并在空气透平处于自由启动和强制启动的两种工作模式下，与采用单空气透平的一体化系统的能量转换特性进行了对比。研究结果表明，在采用双透平的一体化系统中，虽然每个透平将波浪能转换为气动能的效率略低于采用单透平的系统，但是在双透平的协同作用下，系统的一级能量和总体能量转换效率要明显优于采用单透平的系统，其中，在自由启动模式下，一级能量转换效率和总体能量转换效率的峰值分别实现约56.4%和69.4%的增长。在特定周期波浪作用下，额外空气透平的引入还使得一体化系统的总电功率输出的峰值提升约66.57%。结果还表明，双空气透平的增效机理在于可以更有效地调整气室内外空气压差与空气流量，优化气室内的气动阻尼，从而实现波浪能的高效俘获与转换。
关键词：双空气透平；振荡水柱；波浪能；一体化系统；气动阻尼
风浪流联合作用下漂浮式风机-波浪能集成平台动力响应试验研究
许俊龙1，2，刘明月1，2，陈敏3，郭嘉宁1，2，贾志超1，2
（1. 上海交通大学 海洋工程全国重点实验室，上海 200240；2. 上海交通大学 海南研究院，海南 三亚 572024；3. 中国科学院广州能源研究所，广东 广州 510640）
摘要：针对一种新型半潜式风机与摆式波浪能浮子集成平台开展模型试验，系统研究了海洋环境条件下该集成平台的动力响应特性。试验结果表明：在波浪作用基础上，风速达到额定值9.3 m/s时，风载荷使纵荡运动和系泊张力响应最大值分别增加29.2%和20.2%；气动阻尼主要体现在纵荡运动固有频率处，由此抑制其响应波动，且海流作用加剧了这一抑制效应。在相同海况下，塔底迎风向弯矩的响应最大值是塔顶迎风向弯矩响应最大值的10倍以上；塔顶和塔底载荷中，波频响应与高频响应均处于主导地位。塔筒不仅能够将高频响应从塔顶传递至塔底，还能将作用于集成平台的运动波频响应传递至塔顶。
关键词：风-波集成平台；模型试验；动力响应特性；气动阻尼
扑翼式波浪能装置与漂浮式风机耦合效应研究
李斌1，胡广川2，卢舒宁1，朱晓贺1，陈金龙3，杨阳2
（1. 中车大连机车车辆有限公司，辽宁 大连 116000；2. 宁波大学 海运学院，浙江 宁波 315211；3. 大连理工大学 宁波研究院，浙江 宁波 315016）
摘要：浮式风-浪联合发电系统是降低深远海风能利用成本的新型装备，为研究两者间的耦合效应，基于OpenFAST与AQWA软件建立了一种扑翼式波能装置与22 MW半潜式漂浮式风机组成的风-浪联合发电系统全耦合仿真模型。研究发现，波浪能装置可显著降低漂浮式风力发电机平台的运动响应和系泊张力。在风机停止工作时的极端海况下，波浪能装置依旧能够独立发电，其平均功率可达2.293 MW。研究可为漂浮式风-浪联合发电系统的设计与优化提供理论依据。
关键词：风-浪联合发电系统；全耦合仿真模型；OpenF2A；动力学特性
基于PTO载荷的风浪联合机组运动特性研究
田会元1，李向南2，3，陈鹏飞1，肖晶晶1，姜娟1，刘冰3，4，韩蒙3，曹飞飞3，5
（1. 上海勘测设计研究院有限公司，上海 200335；2. 三峡新能源（烟台牟平区）有限公司，山东 烟台 264100；3. 中国海洋大学 工程学院，山东 青岛 266100；4. 山东省交通规划设计院集团有限公司，山东 济南 250101；5. 山东省海洋工程重点实验室，山东 青岛 266100）
摘要：针对未来深远海风能、波浪能资源的开发，以半潜式平台与垂荡式WEC结合成的联合机组为研究对象，基于考虑黏性修正方法的势流软件AQWA建立了阵列式多浮体耦合水动力模型，并通过Python编程进行PTO载荷加载及机械约束。研究针对线性PTO、库仑PTO及液压PTO三种动力输出系统对风浪联合机组运动特性的影响展开对比分析，揭示了不同PTO载荷的作用机制并提出相应阻尼优化方法。结果表明，库仑PTO系统对纵摇运动峰值的抑制效果最为明显，线性PTO系统在实海况下对联合机组的运动补偿及获能最为稳定，液压PTO对联合机组的运动影响效果与库仑PTO类似，蓄能器容积对平台运动影响较小。
关键词：时域分析；动力响应；获能特性；PTO系统；风-浪联合机组
振荡浮体式波浪能装置能量特性试验研究
吴秀山1，周昭民1，王涛1，项若轩1，林楚森2，周斌珍2
（1. 中电建新能源集团股份有限公司，北京 100101；2. 华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州 510641）
摘要：海洋波浪能的高效开发对可再生能源发展具有重要价值，其能量俘获特性是其规模化应用的关键。研究通过物理模型试验，针对南海典型规则波与不规则波条件对比研究了垂荡式单浮体与双浮体并排式波浪能装置的能量转换特性。结果表明，单浮体系统在固有周期处达到38.5%的较高的能量转换效率，而双浮体系统则显著拓宽了有效俘获频带。典型不规则波海况下，单浮体平均发电功率较双浮体高25.6%，但双浮体系统展现出更稳定的功率输出特性。该研究揭示了不同浮体构型在能效与运行稳定性方面的特征差异，为波浪能装置的设计提供了科学依据。
关键词：波浪能装置；振荡浮体；运动响应；转换效率；模型试验
同轴双浮体波能装置阵列共享系泊性能研究
谭子威1，刘臻1，2，董晓晨1，2
（1. 中国海洋大学 工程学院，山东 青岛 266100；2. 山东省海洋工程重点实验室，山东 青岛 266100）
摘要：在大规模开发利用海上波浪能资源时，降低成本被视为推动该领域发展的关键。当波能装置数量达到实用规模时，多台设备可能需要以阵列形式进行部署。其中，共享系泊型波浪能装置阵列是一个极具前景的成本降低方案。通过体间系泊连接阵列进行布置可以减少锚的数量并最小化系泊线总长度，能够在实现规模经济的同时，在运行、维护任务和辅助设施方面产生协同效应。以4台同轴双浮体波浪能装置组成的不同阵列布局为研究对象，采用频域计算与时域计算结合的方法比较了独立系泊阵列和具有不同连接程度的共享系泊阵列在不同海况下的性能。结果表明，共享系泊阵列相比独立系泊阵列优势显著，装置性能优化，系泊性能稳定可靠，系泊成本有效降低。研究结果可为波能装置大规模推广与商业应用提供研究基础。
关键词：波浪能；同轴双浮体波能装置；共享系泊阵列；体间系泊连接；系泊成本
集成OWC装置的圆沉箱与吸力桶整体预制式码头的波能转化效率分析
肖忠1，2，李子木1，2，张嘉煜1，2，高振国1，2，常喆1，2
（1. 天津大学 水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津 300350；2. 天津大学 建筑工程学院，天津 300350）
摘要：波浪能作为一种可再生海洋清洁能源，其开发利用对建设绿色港口具有重要意义。将振荡水柱式（oscillating water column，简称OWC）发电装置与码头结构相结合，提出了一种兼做防波堤的集成OWC波浪发电装置的圆沉箱与吸力桶整体预制式离岸深水码头结构，这种新结构具有整体刚度大、耐久性好、施工作业时间短和可适用于软土地基的优点。使用水动力软件FLOW-3D建立新型结构的三维水动力模型，系统研究了不同前墙入水深度、透平开孔率及入射波高时新型结构在波浪作用下的水动力特性，并计算了其波能转化效率。结果表明，新型结构的波能转化效率随入射波高增大而增大，随透平开孔率及前墙入水深度的增加呈现出先增后减的趋势，在前墙入水深度取7.5 m，透平开孔率取6%时，波能转化效率最大可达49.04%。同时，本研究提出的新型离岸深水码头结构上所受的波浪力相比未开孔结构大幅降低，实现提高码头安全度和利用绿色能源的双收益。建议在实际工程设计中适当提高气室开孔的高程或设置防护措施，以保证波能转换装置免受极端波浪的影响。
关键词：新型码头结构；OWC波浪发电装置；波能转化效率；前墙入水深度；透平开孔率
海上漂浮式光伏综合平台运动及结构响应试验研究
吴厚仪1，2，刘必劲1，2，傅丹娟3，陈小云3，张振伟3，梁旭1，2
（1. 浙江大学 海洋学院，浙江 舟山 316021；2. 浙江大学 海南研究院，海南 三亚 572025；3. 厦门理工学院 土木工程与建筑学院，福建 厦门 361024）
摘要：海上漂浮式光伏系统（FPV）具有节约土地资源、提高发电效率以及促进多产业融合等优势，在海洋工程领域展现出巨大发展潜力。由浮力材料与金属光伏支架构成的FPV平台，作为典型的刚柔耦合结构，在应对复杂海洋环境荷载时，结构易遭受破坏且对连接器要求极高，其在实际工程应用中面临着较大挑战。采用物理模型试验对一种海上漂浮式光伏综合平台（OFPV-X）的运动及结构响应开展深入研究。探讨波浪激励频率、连接器等要素对OFPV-X运动响应的影响，并分析结构应力分布特征，以确定相对最优的平台连接方案。结果表明：波浪砰击与甲板上浪导致OFPV-X发生水弹性响应，平台被激发出复杂的局部振动模式；采用4个刚性连接器方案的双体平台在运动与结构响应性能方面均表现较优；OFPV-X单体结构的前中部模块，尤其是上部结构，会引起显著的结构响应；OFPV-X双体结构上部支架的高应力区域主要分布在迎浪侧平台，尤其是连接器附近。研究成果可为该平台优化设计提供基准数据，并为此类刚柔耦合结构的相关研究提供参考。
关键词：海上漂浮式光伏；刚柔耦合；结构响应；运动响应；模型试验
波浪与多浮体光伏阵列相互作用的SPH模拟与试验研究
邓龙赐1，赵西增1，2，罗敏1，黄炤源1，2，鲁锦涛1
（1. 浙江大学 海洋学院，浙江 舟山 316021；2. 浙江大学 舟山海洋研究中心，浙江 舟山 316021）
摘要：近年来，迅速发展的浮式光伏将光伏组件安装于浮体基台上，具有较好的海洋环境适应性。本文开展了波浪与多浮体光伏阵列相互作用的物理模型试验，分析了光伏阵列在不同波浪作用下的运动响应，并基于SPH方法构建波浪和多浮体阵列的相互作用模型，讨论浮体单元尺寸、浮体阵列长度、波长和波高等参数对浮体多自由度运动响应和系泊力的影响。结果表明，构建的数值模型可准确地模拟规则波和多浮体光伏阵列的相互作用过程。浮体的运动量、系泊力的峰值与波高、波长呈正相关性，迎浪侧运动幅度比背浪侧更大；保持浮体阵列总长不变，增加浮体单元长度可降低浮体单元的运动幅度。相关结果可为光伏阵列设计提供借鉴。
关键词：浮式光伏；多浮体结构；系泊系统；光滑粒子法；水动力响应
漂浮式风电场发电量高效计算方法研究
魏德志1，王尼娜1，王璐瑶2，何文栋1，袁垒2，刘鑫旺2
（1. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2. 哈尔滨工程大学，黑龙江 哈尔滨 150001）
摘要：随着近海风能资源开发趋于饱和，海上风电逐步走向深远海已成为必然趋势。然而，主流商业软件均针对固定式风电场开发，至今仍缺乏能准确预报漂浮式风电场发电量的高效计算方法。针对此，借鉴CFD模拟中漂浮式风力机一体化仿真技术方案，分别采用尾流模型、Morison公式和悬链线方程等简化方法计算漂浮式风力机的气动力、水动力和锚泊力，进而提出了一种新的漂浮式风电场发电量计算方法，并以OC4半潜式平台搭载的NREL 5 MW风力机作为研究对象，通过对其在静水中的自由衰减试验及风浪工况下的运动试验，验证了这一新方法的可靠性。进一步地，针对三风力机阵列，深入分析了波高、波周期和风速等典型环境特征量对各风力机运动响应和发电量的影响。结果表明，波高对纵荡与发电功率曲线的振幅影响较大，波周期对纵荡与发电功率曲线的周期影响较大，而风速对纵荡的平均值、发电功率的平均值与曲线的振幅影响均较大。相较高精度CFD数值模拟方法，文中提出的新方法大大降低了对计算资源的需求，为实现多漂浮式风力机/风电场发电量的高效预报提供了科学实用的计算手段。更重要的是，该方法具有明显更高的计算效率，可更好地满足工程实践对时效性的高要求，为开展漂浮式风电场的布局优化设计及运动控制奠定了坚实的技术基础。
关键词：漂浮式风电场；尾流模型；Morison公式；悬链线方程；发电功率
计及水弹性变形的超大型风浪联合系统时域耦合分析
罗扬好1，李良1，2
（1. 中国海洋大学 工程学院，山东 青岛 266100； 2. 海岸与海洋工程全国重点实验室，山东 青岛 266100）
摘要：超大浮体作为一种可提供大面积海上作业空间的浮式结构物，在多用途开发领域展现出巨大潜力。然而，其大尺度结构在波浪作用下易产生水弹性变形，对结构安全性与稳定性构成威胁。铰链式波能装置为抑制超大浮体水弹性响应提供了一种潜在解决方案，而在浮体上集成风机则进一步拓展了其多功能应用场景。本文基于多体动力学和有限元方法，通过OrcaFlex构建超大型风浪联合系统时域全耦合动力模型。首先，验证所建的水弹性模型的准确性，继而针对特定模拟工况优化铰链式波能装置阻尼系数；基于此，在不规则波与湍流风复合环境下，系统分析超大浮体的水弹性响应特性、风机动力学性能及系统综合获能效率。研究结果证实，铰链式波能装置不仅能有效抑制超大浮体水弹性响应，还可与风机产生协同效应，为多能集成与结构优化提供支撑。
关键词：超大浮体；水弹性；海上浮式风机；铰链式波能装置；多体水动力学
