海洋能简介

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1、编辑本段一、定义与综述海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发 能量，这些能 量以潮汐、波浪、温度差、盐度 梯度、海流等形式存在于海洋 之中。海洋能 (ocean energy) 是海水运动过程中产生 的可再生能，主要包括温 差能、潮 汐能 、波浪能、潮流能 、海流能 、盐差能等。潮 汐能和潮流能源自月球 、太阳和其他 星球引力，其 他海洋能均源自太阳辐射。海水温差 能是一种热能。低纬度的海面水温较高，与深 层水形成温度差，可产生 热交换 。其能量与温差的大小和热交 换水量成正比。潮汐能 、潮流能、海流 能、波浪 能都是机械能 。潮汐的能量与潮差大小和 潮量成正比

2、。波浪的能量与 波高的平方和波 动水域面积成 正比。在河口水域还存在海水 盐差能(又称海水化学能)，入海径流的 淡水与海洋盐 水间有盐度差 ,若隔以半透膜,淡水向海水一侧渗透，可产生渗透压力 ， 其能量与压力 差和渗透能量成正比。地球表面 积约为5.1x10A8kmA2，其中陆地表面积为1.49小0人8如人2占29% ； 海洋面积达3.61x10A8kmA2，以海平面计，全部陆地的平均 海拔约为840m，而海洋 的平均深度却为380m，整个海水的容积多达1.37x 10A9kmA3。一望无际的大海，不 仅为人类提供 航运、水源和丰富的矿藏，而且还蕴藏着巨大 的能量，它将太阳能以及 派生的风能等

3、以热能、机械能等形式蓄在海水 里，不像在陆地和空中那样容 易散失。海洋能有 三个显著特点， 1.蕴藏量大，并且可以再 生不绝。 2.能流的分布不均、 密度低。 3.能量多变、不 稳定。具体地说 ，海洋能具 有如下特点： 1.海洋能在 海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单 位面积、单 位长度所拥有的能量较小。这 就是说，要想得到大能量，就得从大量的海 水中获得。2. 海洋能具有可再生 性。海洋能来源于太 阳辐射能与天体间的万有引力 ，只要太 阳、月球等天 体与地球共存，这种能源就会再 生，就会取之不尽，用之不竭 。3. 海洋能有较稳定与 不稳定能源之分。 较稳定的为温度差能、 盐度差能和海流

4、能 不稳定能源分 为变化有规律与变化无规律两种 。属于不稳定但变化有 规律的有潮汐能 与潮流能。人们根据潮 汐潮流变化规律，编制出各地逐日逐 时的潮汐与潮流预报，预 测未来各个时 间的潮汐大小与潮流强弱 。潮汐电站与潮流电站可根据 预报表安排发电 运行。既不稳 定又无规律的是波浪能。4. 海洋能属于清洁能 源，也就是海洋能一旦开发后， 其本身对环境污染影响很小 。编辑本段二、海洋能的主要能量形式概述l=J|=|1、潮汐能因且球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落 及潮水流动所 产生的能量成为 潮汐能潮汐与潮 流能来源于月球、太阳引力，其它海洋能均来 源于太阳辐射，海

5、洋面积 占地球总面积的71%，太阳到达地球的能量，大部分落在 海洋上空和海水中，部分转 化成各种形式的海洋能。潮汐能的 主要利用方式为发电， 目前世界上最大的潮汐电站是法 国的朗斯潮汐电 站，我国的江 夏潮汐实验电站为国内最大。2、波浪能波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能，是一种在风的作用下产生的，并 以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能。波浪的能量与波高的平方、 波浪的运动周期以及迎波面 的宽度成正比。波浪能是海洋能 源中能量 最不稳定的一 种能源。波浪发电 是波浪能利用的主要方式，此 外，波浪能还可以用于抽水 、供热、海水 淡化以及制氢 等。3、海水温差能海水温差能是指涵养表戻海

6、水和深戻海水 之间水温差的热能，是海洋能的一种重 要形式。低 纬度的海面水温较高，与深层 冷水存在温度差，而储存着温 差热能，其能 量与温差的大 小和水量成正比。温差能的 主要利用方式为发电， 首次提出利用海水温差发电设想 的是法国物理学 家阿松瓦尔 ，1926 年，阿松瓦尔的学生克劳德试验成功 海水温差发电。 1930 年，克劳德在古巴海 滨建造了世界上第一座海水温差 温差能利 用的最大困难是温差大小，能量 热面积大，建 设费用高，目前各国仍在积极探4、盐差能盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓发电站，获得了 10kW 的功率。 密度低，其效率仅有 3%左右， 而且换 索中。度不同的海水之间

7、的化学电位 差能，是以化学能形态 出现的海洋能。主要存在与河海交接处。同时，淡水丰 富地区的盐湖和 地下盐矿也可 以利用盐差能。盐差能是海洋能 中能量密度最大的一种可再生 能源。据估计，世界各河口区 的盐差能达30TW，可能利用的有2.6TW。我国的盐差能 估计为I.IxIOTkw，主要集中在 各大江河的出海处，同时，我 国青海省等地还有不少内陆盐湖可 以利用。盐差能的研究以美国 、以色列的研究为先，中国 、瑞典和日本 等也开展了一 些研究。但总体上 ，对盐差能这种新能 源的研究还处于实验室实验水平 ， 离示范应用还 有较长的距离。5、海流能海流能是指海水流动的动能,主要是指海底水道和海峡中较

8、为稳定的流动以及由 于潮汐导致的有规律的海水流动所产生的能量，是另一种以动能形态出现的 海洋能。海流能的 利用方式主要是发电，其原 理和风力发电相似。全世界 海流能的理论估 算值约为10A8kW量级。利用中国沿海130个水道、航门的各种观测及分析资 料, 计算统计获得中国沿海海流能的年平均功率理 论值约为1.4X107kW。属于世界上功 率密度最大的 地区之一， 其中辽宁 、山东、浙江、福建和台湾沿海的海流能较为丰富 不少水道的能量密度为1530kW / mA2，具有良好的开发 值。特别是浙江的舟山群 岛的金塘、龟山和西候门水道，平均功率密度在 20kW / m2以上，开发环境和条件很好。编辑

9、本段三、海洋能的利用现状与前景展望上述不同 形式的能量有的已被人类利用 ，有的已列入开发利用计划 ，但人们对海 洋能的开发利 用程度至今仍十分低。尽管 这些海洋能资源之间存在着各种 差异，但是 也有着一些相 同的特征。每种海洋能资源 都具有相当大的能量通量：潮汐能和盐度梯 度能大约为2TW；波浪能也在此量级上；而海洋热能至少要比此大两个数量级。但 是这些能量分 散在广阔的地理区域，因此 实际上它们的能流密度相当低 ，而且这些资 源中的大部分 均蕴藏在远离用电中心区的海域 。因此只能有一小部分 海洋能资源能够 得以开发利用 。全球海洋 能的可再生量很大。 根据联合国教科文组织 1981 年出版物

10、的估计数字 五种海洋能理 论上可再生的总量为 766 亿千瓦。其中温差能为 400 亿千瓦，盐差能 为 300 亿千瓦，潮汐和波浪能各为 30亿千瓦，海流能为 6亿千瓦。但如上所述是难 以实现把上述 全部能量取出，设想只能利用较强的海 流、潮汐和波浪；利用大降雨量 地域的盐度差，而温差 利用则受热机卡诺效率的限制。因此，估计技 术上允许利用功 率为 64 亿千瓦，其中盐差能 30 亿千瓦， 温差能 20 亿千瓦，波浪能 10 亿千瓦，海 流能 3 亿千瓦，潮汐能 1 亿 千瓦（估计数字）。海洋能的强度较常规能源为低。海水温差 小，海面与5001000米深层水之间 的较大温差仅为20C左右；潮汐

11、、波浪水位差小，较大潮差仅710米，较大波高 仅 3 米；潮流、海流 速度小，较大流速仅 47 节。即使这样，在可再生能源中，海洋能仍具有可 观的能流密度。以波浪能为例， 每米海岸线平均波功率在最 丰富的海 域是 50 千瓦，一 般的有 56 千瓦；后者相当于太 阳能流密度 1 千瓦米 2）。又如 潮流能，最高 流速为 3 米秒的舟山群岛潮流， 在一个潮流周期的平均潮流功率达 4. 5 千瓦米 2。 海洋能作为自然能源是随 时变化着的。但海洋是个庞 大的蓄能库，将 太阳能以及派 生的风能等以热能、机械能 等形式蓄在海水里，不象在 陆地和空中那样 容易散失。海 水温差、盐度差和海流都是较稳 定的

12、， 24 小时不间断 ，昼夜波动小， 只稍有季节性 的变化。潮汐 、潮流则作恒定的周期性 变化，对大潮 、小潮、涨潮 、落 潮、潮位、潮速 、方向都可以准确预测 。海浪是海洋中最不 稳定的，有季节性 、周期 性，而且相邻周期也是 变化的。但海浪是风浪和涌浪的总和，而涌浪 源自辽阔海域持 续时日的风能 ，不象当地太阳和风那样容易骤 起骤止和受局部气象的影响。海洋能的 利用目前还很昂贵，以法国 的朗斯潮汐电站为例，其单 位千瓦装机投资 合 1500 美元（ 1 980 年价格），高出常规火电站 。但在目前严重缺乏 能源的沿海地区包括岛屿） ，把海洋能作为一种补充能源加 以利用还是可取的。编辑本段四

13、、我国的海洋能我国海洋 能开发已有近 40 年的历史，迄今建成的潮汐电站 8 座， 80 年代以来浙 江、福建等 地对若干个大中型潮汐电站，进行了考察、勘测和规化设计 、可行性研究 等大量的前期 准备工作。总之，我国的海洋发 电技术已有较好的基础和丰富 的经验， 小型潮汐发电 技术基本成熟，已具备开发 中型潮汐电站的技术条件。但是现有潮汐电 站整体规模和 单位容量还很小，单位千瓦 造价高于常规水电站，水工 建筑物的施工还 比较落后，水轮发电机 组尚未定型标准化。这些均是我国潮 汐能开发现存的问题。其 中关键问题是 中型潮汐电站水轮发电机组技术 问题没有完全解决，电站造价 亟待降 低。我国波力

14、发电技术研究始于 70 年代， 80 年代以来获得较快发展 ，航标灯浮用微 型潮汐发电装 置已趋商品化，现已生产数 百台，在沿海海域航标和大 型灯船上推广应 用。与日本合作研制的 后弯管型浮标发电装置，已向国外出 口，该技术属国际领先水 平。在珠江口大万山岛上研建的 岸边固定式波力电站 ，第一台装机容量 3kW 的装置 1990 年已试发电 成功。 “八五”科技攻关项目总 装机容量 20kW 的岸式 波力试验电站和 8kW 摆 式波力试验电站，均已 试建成功。总之 ，我国波力发电虽起步较晚 ，但发展很 快。微型波力发电技术 已经成熟，小型岸式波力发电技术已 进入世界先进行列。但我 国波浪能开发

15、 的规模远小于挪威和英国，小型 波浪发电距实用化尚有一定的 距离。潮流发电 研究国际上开始于 70 年代中 期，主要有美国、日本和英国等 进行潮流 发电试验研究 ，至今尚未见有关发电实体装置 的报导。我国潮流发电研究始于 70 年 代末，首先在舟山海域进行了 8kW 潮流发电机组原理性试验。 80 年 代一直进行立轴 自调直叶水轮 机潮流发电装置试验研究， 目前 正在采用此原理进行 70kW 潮流试验电 站的研究工作。在舟山 海域的站址已经选定。我国已经开始 研建实体电站，在国际上 居领先地位， 但尚有一系列技术问题有待解决 。近 20 多 年来，受化石燃料能源危机和 环境变化压力的驱动，作为

16、主要 可再生能 源之一的海洋 能事业取得了很大发展，在 相关高技术后援的支持下，海洋能应用技术 日趋成熟 ，为人类在下个世纪充分利用海 洋能展示了美好的前景。我 国有大陆海岸线 长达 18000 多公里，有大小岛屿 6960 多个，海岛总面积 6700 平方公 里，有人居住 的岛屿有 430 多个，总人口 450 多万人。沿海和海岛既 是外向型经济的基地，又是 海洋运输和开 发海洋的前哨，并且在巩固国防，维护祖国权 益上占有重要地位。改革 开放以来，随着沿海经 济的发展，海岛开发迫在眉睫，能源短缺严重 地制约着经济的 发展和人民生 活水平的提高。外商和华侨因海岛能源 缺乏，不愿投资；驻岛部队用电 困难，不利于 国防建设；特别是西沙、南沙等 远离大陆的岛屿，依靠大陆供 应能源， 因供应线过长，诸多不 便，非常