人工上升流增汇工程是一种生态工程，通过提升深层海水中的营养盐至表层，可刺激表层海水的初级生产力，从而提高海洋的碳汇能力。形成大规模的人工上升流需要消耗大量的能量，因此优化工程参数、提高能量使用效率，对推动人工上升流技术能源问题的解决和增汇工程的发展有着重要意义。本文主要概述了国内外对于人工上升流增汇及节能优化技术的研究现状，然后以开式注气型人工上升流为对象，就如何控制系统的能耗、提高能量利用效率展开研究。最后本文为课题组在青岛鳌山湾建立的人工上升流增汇工程设计了一套节能系统，并开展了海域试验对节能系统的功能进行验证。本文的主要研究内容如下：
　　1、围绕开式注气型人工上升流节能优化的问题，本文首先提出了两种节能模式(恒定注气速率模式和可变注气速率模式)，并定义了最大能量利用率用于衡量两种节能模式的效果。然后通过建立人工上升流、注气能耗等数学模型，对两种节能模式下最大能量利用率进行求解，同时在求解过程中获得了两种节能模式下的最佳注气速率和注气时间段。
　　2、针对鳌山湾人工上升流增汇工程，本文根据工程参数和海域环境分析了两种节能模式，并选择较优的节能模式加以改进，提出了节能优化控制策略用于实现工程长期稳定地自主制造人工上升流。该策略主要包括以下内容：对工程电量、输出功率等进行实时监控，确保系统的安全性；制定每日的上升流计划并执行；在执行中引入光照和温度的实时控制，降低能耗。
　　3、基于以上控制策略，本文完成了节能系统软硬件的设计并将系统安装于鳌山湾人工上升流增汇工程。最后在鳌山湾海域的海带养殖区内进行了海域试验。试验结果表明：在此控制策略下制造的人工上升流能切实作用于海带，提升表层海水的营养盐浓度；生长约130天时海带的湿重相比无控制恒定注气下的增长了约1.66倍，相比无上升流作用的增长了约3.69倍。海域试验证明了本文所提出的节能系统以及节能优化控制策略具有一定的可行性和有效性。