综述：混合式海上可再生能源采集系统研究综述

《ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT》：Hybrid offshore renewable energy harvest system: a review

　　本综述系统梳理了混合式海上可再生能源采集系统（HOREHS）这一新兴领域的最新进展，重点分析了不同能源装置（如OWT、WEC等）的集成方式、支撑结构、机械响应数值模拟与物理测试方法，并探讨了其经济性、政策激励及未来挑战，为推进海上可再生能源多元化开发提供了重要参考。

　　

混合式海上可再生能源采集系统：一场蓝色能源革命

随着全球气候持续恶化和化石能源逐渐枯竭，开发可再生能源已成为不可逆转的趋势。海洋蕴藏着风能、波浪能、潮汐能、太阳能和氢能等丰富资源，如果充分开发，将显著促进碳中和目标与可持续发展目标的实现。在这一背景下，混合式海上可再生能源采集系统（HOREHS）应运而生，它通过将多种能源采集设备集成在共享平台上，实现能源协同采集、成本分摊和海洋空间集约利用，正逐渐成为海上能源开发的新范式。

集成混合系统的类型

HOREHS的构建通常遵循互补性与兼容性两大原则。目前主流系统以双资源混合为主，例如海上风力发电机（OWT）与波浪能转换装置（WEC）的联合、OWT与潮汐涡轮机的集成、OWT与太阳能板的组合等。也有少数系统尝试融合三种及以上技术，如同时集成风力、波浪和太阳能采集设备的混合能量转换器。这些系统根据水域深度差异采用不同的支撑结构（如浮式、固定式），并依据特定海况选择能源设备，展现出高度的工程灵活性。

混合系统的机械响应

为确保系统在极端荷载下的安全稳定，针对HOREHS机械响应的研究成为关键。目前，风-光、风-氢等系统的研究多集中于产能估算，而机械响应分析则主要集中在风-波混合系统（如OWT-WEC）。研究手段包括数值模拟（如有限元法、计算流体动力学）和物理模型试验（如水槽试验）。研究表明，WEC的引入可能改变支撑结构的动力特性，产生复杂的流体-结构相互作用，但通过合理设计，系统整体稳定性可满足工程要求，这从力学角度验证了混合系统的可行性。

混合系统的经济性分析

降低平准化能源成本（LCOE）是推动HOREHS发展的核心经济目标。系统的资本性支出（CAPEX）和运营性支出（OPEX）直接影响LCOE水平。因此，在全生命周期内综合考虑发电量、建造成本、维护费用等因素至关重要。研究表明，通过共享基础设施（如平台、输电线路），HOREHS能够有效降低单位能源成本，提升海洋可再生能源的经济竞争力。此外，相关政策激励（如补贴、碳定价）也为混合系统的推广提供了重要动力。

未来挑战与发展趋势

尽管HOREHS前景广阔，但其发展仍面临多重挑战。在工程层面，亟需建立成熟且经过运行验证的系统设计方法，以确定最具成本效益的集成方案。在科研层面，需要更精确的数值模型和实验数据来揭示多物理场耦合机理。此外，大规模混合能源场对海洋生态的潜在影响、并网技术、标准化设计以及应对极端气候的韧性等问题，也需要跨学科合作共同解决。

结论

HOREHS通过创新性的集成设计，为高效、经济、环保地开发海上可再生能源开辟了新路径。当前研究已在系统构型、力学性能和经济效益分析方面取得显著进展，但未来仍需在系统优化、深层机理探索和环境影响评估等方面持续努力，以推动这项蓝色能源技术走向规模化应用。