海洋能

海洋能是一種蘊藏在海洋中的可再生能源，包括潮汐能、波浪引起的機械能和熱能。海洋能同時也涉及一個更廣的範疇，包括海面上空的風能、海水表面的太陽能和海里的生物質能。中國擁有18,000公里的海岸線和總面積達6,700平方公里的6,960座島嶼。這些島嶼大多遠離陸地，因而缺少能源供應。因此要實現我國海岸和海島經濟的可持續發展，必須大力發展我國的海洋能資源。

地球表面積約為5.1×10^8km^2，其中陸地表面積為1.49×10^8km^2佔29%；海洋麵積達3.61×10^8km^2，以海平面計，全部陸地的平均海拔約為840m，而海洋的平均深度卻為380m，整個海水的容積多達1.37×10^9km^3。一望無際的大海，不僅為人類提供航運、水源和豐富的礦藏，而且還蘊藏著巨大的能量，它將太陽能以及派生的風能等以熱能、機械能等形式蓄在海水裡，不像在陸地和空中那樣容易散失。

※海水溫差能是一種熱能。低緯度的海面水溫較高，與深層水形成溫度差，可產生熱交換。其能量與溫差的大小和熱交換水量成正比。潮汐能、潮流能、海流能、波浪能都是機械能。潮汐的能量與潮差大小和潮量成正比。波浪的能量與波高的平方和波動水域面積成正比。在河口水域還存在海水鹽差能（又稱海水化學能），入海徑流的淡水與海洋鹽水間有鹽度差，若隔以半透膜，淡水向海水一側滲透，可產生滲透壓力，其能量與壓力差和滲透能量成正比。

1．海洋能在海洋總水體中的蘊藏量巨大，而單位體積、單位面積、單位長度所擁有的能量較小。這就是說，要想得到大能量，就得從大量的海水中獲得。

2．海洋能具有可再生性。海洋能來源於太陽輻射能與天體間的萬有引力，只要太陽、月球等天體與地球共存，這種能源就會再生，就會取之不盡，用之不竭。

3．海洋能有較穩定與不穩定能源之分。較穩定的為溫度差能、鹽度差能和海流能。不穩定能源分為變化有規律與變化無規律兩種。屬於不穩定但變化有規律的有潮汐能與潮流能。人們根據潮汐潮流變化規律，編製出各地逐日逐時的潮汐與潮流預報，預測未來各個時間的潮汐大小與潮流強弱。潮汐電站與潮流電站可根據預報表安排發電運行。既不穩定又無規律的是波浪能。

4．海洋能屬於清潔能源，也就是海洋能一旦開發后，其本身對環境污染影響很小。

獲取能量的最佳手段尚無共識，大型項目可能會破壞自然水流、潮汐和生態系統。

潮汐能指在漲潮和落潮過程中產生的勢能。潮汐能的強度和潮頭數量和落差有關。通常潮頭落差大於3m的潮汐就具有產能利用價值。潮汐能主要用於發電。

浪能指蘊藏在海面波浪中的動能和勢能。浪能主要用於發電，同時也可用於輸送和抽運水、供暖、海水脫鹽和製造氫氣。

海水溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間水溫差的熱能，是海洋能的一種重要形

式。低緯度的海面水溫較高，與深層冷水存在溫度差，而儲存著溫差熱能，其能量與溫差的大小和水量成正比

溫差能的主要利用方式為發電，首次提出利用海水溫差發電設想的是法國物理學家阿松瓦爾，1926年，阿松瓦爾的學生克勞德試驗成功海水溫差發電。1930年，克勞德在古巴海濱建造了世界上第一座海水溫差發電站，獲得了10kW的功率。

溫差能利用的最大困難是溫差大小，能量密度低，其效率僅有3%左右，而且換熱面積大，建設費用高，各國仍在積極探索中。

鹽差能是指海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學電位差能，是以化學能形態出現的海洋能。主要存在與河海交接處。同時，淡水豐富地區的鹽湖和地下鹽礦也可以利用鹽差能。鹽差能是海洋能中能量密度最大的一種可再生能源。

據估計，世界各河口區的鹽差能達30TW，可能利用的有2.6TW。我國的鹽差能估計為1.1×10^8kw，主要集中在各大江河的出海處，同時，我國青海省等地還有不少內陸鹽湖可以利用。鹽差能的研究以美國、以色列的研究為先，中國、瑞典和日本等也開展了一些研究。但總體上，對鹽差能這種新能源的研究還處於實驗室實驗水平，離示範應用還有較長的距離。

海流能是指海水流動的動能，主要是指海底水道和海峽中較為穩定的流動以及由於

潮汐導致的有規律的海水流動所產生的能量，是另一種以動能形態出現的海洋能。

海流能的利用方式主要是發電，其原理和風力發電相似。全世界海流能的理論估算值約為10^8kW量級。利用中國沿海130個水道、航門的各種觀測及分析資料，計算統計獲得中國沿海海流能的年平均功率理論值約為1.4X10^7kW。屬於世界上功率密度最大的地區之一，其中遼寧、山東、浙江、福建和台灣沿海的海流能較為豐富，不少水道的能量密度為15～30kW/m^2，具有良好的開發值。特別是浙江的舟山群島的金塘、龜山和西候門水道，平均功率密度在20kW/m2以上，開發環境和條件很好。

近海風能是風能地球表面大量空氣流動所產生的動能。在海洋上，風力比陸地上更加強勁，方向也更加單一，據專家估測，一台同樣功率的海洋風電機在一年內的產電量，能比陸地風電機提高70%。風能發電的原理：風力作用在葉輪上，將動能轉換成機械能，從而推動葉輪旋轉，再通過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。我國近海風能資源是陸上風能資源的3倍，可開發和利用的風能儲量有7.5億kW。長江到南澳島之間的東南沿海及其島嶼是我國最大風能資源區以及風能資 源豐富區。資源豐富區有山東、遼東半島、黃海之濱，南澳島以西的南海沿海、海南島和南海諸島

海洋熱能指由於海洋表層水體和深層水體溫度差引起的熱能。除了發電，海洋熱能還可以用於海水脫鹽、空調、和深海礦藏開發。

上述不同形式的能量有的已被人類利用，有的已列入開發利用計劃，但人們對海洋能的開發利用程度至今仍十分低。儘管這些海洋能資源之間存在著各種差異，但是也有著一些相同的特徵。每種海洋能資源都具有相當大的能量通量：潮汐能和鹽度梯度能大約為2TW；波浪能也在此量級上；而海洋熱能至少要比此大兩個數量級。但是這些能量分散在廣闊的地理區域，因此實際上它們的能流密度相當低，而且這些資源中的大部分均蘊藏在遠離用電中心區的海域。因此只能有一小部分海洋能資源能夠得以開發利用

1、面臨的問題

很多海洋能至今沒被利用的原因主要有兩方面：一，經濟效益差，成本高。二，一些技術問題還沒有過關。儘管如此，不少國家一面組織研究解決這些問題，一面在制定宏偉的海洋能利用規劃。如法國計劃到本世紀末利用潮汐能發電350億千瓦時，英國準備修建一座100萬千瓦的波浪能發電站，美國要在東海岸建造500座海洋熱能發電站。從發展趨勢來看，海洋能必將成為沿海國家，特別是發達的沿海國家的重要能源之一。

2、前景展望

全球海洋能的可再生量很大。根據聯合國教科文組織1981年出版物的估計數字，五種海洋能理論上可再生的總量為766億千瓦。其中溫差能為400億千瓦，鹽差能為300億千瓦，潮汐和波浪能各為30億千瓦，海流能為6億千瓦。但如上所述是難以實現把上述全部能量取出，設想只能利用較強的海流、潮汐和波浪；利用大降雨量地域的鹽度差，而溫差利用則受熱機卡諾效率的限制。因此，估計技術上允許利用功率為64億千瓦，其中鹽差能30億千瓦，溫差能20億千瓦，波浪能10億千瓦，海流能3億千瓦，潮汐能1億千瓦（估計數字）。

海洋能的強度較常規能源為低。海水溫差小，海面與500～1000米深層水之間的較大溫差僅為20℃左右；潮汐、波浪水位差小，較大潮差僅7—10米，較大波高僅3米；潮流、海流速度小，較大流速僅4～7節。即使這樣，在可再生能源中，海洋能仍具有可觀的能流密度。以波浪能為例，每米海岸線平均波功率在最豐富的海域是50千瓦，一般的有5～6千瓦；後者相當於太陽能流密度1千瓦/米2）。又如潮流能，最高流速為3米/秒的舟山群島潮流，在一個潮流周期的平均潮流功率達4.5千瓦/米2。海洋能作為自然能源是隨時變化著的。但海洋是個龐大的蓄能庫，將太陽能以及派生的風能等以熱能、機械能等形式蓄在海水裡，不像在陸地和空中那樣容易散失。海水溫差、鹽度差和海流都是較穩定的，24小時不間斷，晝夜波動小，至少有季節性的變化。潮汐、潮流則作恆定的周期性變化，對大潮、小潮、漲潮、落潮、潮位、潮速、方向都可以準確預測。海浪是海洋中最不穩定的，有季節性、周期性，而且相鄰周期也是變化的。但海浪是風浪和涌浪的總和，而涌浪源自遼闊海域持續時日的風能，不像當地太陽和風那樣容易驟起驟止和受局部氣象的影響。

海洋能的利用還很昂貴，以法國的朗斯潮汐電站為例，其單位千瓦裝機投資合1500美元（1980年價格），高出常規火電站。但在嚴重缺乏能源的沿海地區（包島嶼），把海洋能作為一種補充能源加以利用還是可取的。