海洋能源能做什么的

地球表面积约为5.1X108km，其中陆地表面积为1.49X108km，占29％；海洋面积达3.61X1O8km，占71％。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1.37X109km3。一望无际的汪洋大海，不仅为人类提供航运、水产和丰富的矿藏，而且还蕴藏着巨大的能量。通常海洋能是指依附在海水中的可再生能源，包括：潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等，更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。全球海洋能的可再生量很大，上述五种海洋能理论上可再生的总量为766亿千瓦。虽然海洋能的强度较常规能源为低，但在可再生能源中，海洋能仍具有可观的能流密度。

有丰富的生物资源，海洋里的生物种类繁多，即丰富了生态的生物多样性，有利于生态系统的稳定，又可以为人类提供丰富的蛋白质来源！

有开发潜力巨大的潮汐能，风能等动力资源，可以作为一种清洁能源为人类发电。

1．潮汐能

所谓潮汐能，就是因月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。

潮汐能可以像水能和风能一样用来推动水磨、水车等，也可以用来发电。当前，潮汐能的主要功能就是发电。

世界最大的潮汐能源系统

利用潮汐能发电，首先要做的就是在海湾或河口建筑拦潮大坝。形成水库，在坝中修建机房，安装水轮发电机，利用水位差使海水带动水轮机发电。建成潮汐发电站后还有利于海产养殖业的发展。

世界上，潮汐能主要多分布在潮差较大的喇叭形海湾和河口地区，如加拿大的芬迪湾、巴西的亚马逊河口、南亚的恒河口和中国的钱塘江口等都蕴藏着大量的潮汐能。

我国海岸线的长度为1.8万公里，潮汐能资源十分丰富。在潮汐能资源的开发利用上，目前我国沿海地区已经修建了一些中小型潮汐发电站。在温岭江厦港，就有一座我国规模最大的潮汐发电站——江厦潮汐发电站，它还是世界第三、亚洲第一大潮汐发电站。潮汐发电站受潮水涨落的影响，具有很大的不稳定性，海水对水轮机及其金属构件的腐蚀及水库泥沙淤积问题都较严重。这些问题都是急需解决的，只有将这些做好，就能更好地利用潮汐能来发电。

2．波浪能

波浪能集有许多优点，比如能量密度高、分布面广泛。特别是在能源消耗多的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。它的能量如此巨大，一直都吸引着沿海的能工巧匠们。他们想尽各种办法，期望能够驾驭海浪开辟新天地。

波浪能发电

波浪能电站

具体而言，波浪能就是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。海洋表面的海水受太阳辐射给予的热量，可以说它是世界最大的太阳能收集器。温暖的地表海水，造成与深海海水之间的温差，由于风吹过海洋时产生风波，这种风波在辽阔的海洋表面上，风能以自然储存于水中的方式进行能量转移，因此，说波浪能是太阳能的另一种浓缩形态，并不是没有道理的。

在所有海洋能源中，波浪能是最不稳定的一种能源。波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的，它事实上是吸收了风能而形成的，它的能量传递速率与风速有一定关系，也和风与水相互作用的距离（即风区）有关。水团相对于海平面发生位移时，使波浪具有势能，而水质点的运动，则使波浪具有动能，从而使波浪能发挥出作用。

在风较多的沿海地带，波浪能的密度通常都很高。例如，英国沿海、美国西部沿海和新西兰南部沿海等都是风区，有着十分有利的波候。而我国的浙江、福建、广东和台湾沿海的波能也较为丰富，在工业经济发展上功不可没。

波浪能之所以能够发电是通过波浪能装置，将波浪能首先转换为机械能，再最终转换成电能。这一技术源自于20世纪80年代初，西方海洋大国利用新技术优势纷纷展开实验，但受客观条件和技术影响，所取得的效果效益有好有差。

3．海流能

简而言之，海流所存储的动能就是海流能。海流能的能量与流速的平方和流量成正比。与波浪能相比，海流能的变化要平稳且有规律得多。海流能有着很大的开发价值。

海流能的利用方式主要是发电。1973年，美国研制出一种名为“科里奥利斯”的巨型海流发电装置。该装置为管道式水轮发电机。机组长l10米，管道口直径170米，安装在海面下30米处。在海流流速为2.3米/秒条件下，该装置获得8.3万千瓦的功率。此外，日本、加拿大也在大力研究试验海流发电技术。到目前为止，我国的海流发电研究也已经有样机进入中间试验阶段，发展前景不可限量。

相比陆地上的江河，利用海流发电要方便得多，它既不受洪水的威胁，又不受干旱的影响，几乎以常年不变的水量和一定的流速流动，为人类提供了可靠的能源。

利用海流发电，除了上面所说的类似江河电站管道导流的水轮机外，还有类似风车桨叶或风速计那样机械原理的装置。一种海流发电站，有许多转轮成串地安装在两个固定的浮体之间，在海流冲击下呈半环状张开，看上去很像花环，因此被称为花环式海流发电站，它是目前海流发电站的主要形式。

4．海洋温差能

海洋是一个巨大的吸热体，仔细观察不难发现，地球上的海洋除了南北的极地和部分浅海外，通常不会结冰，尤其是赤道附近的海域，海水表面温度几乎是恒温的，因此在描述海洋时人们都说它是温暖的。海洋深处的海水温度却很低，它一年四季温度只有摄氏几度，无论如何，太阳也没有办法把它晒热，这与海洋上层的温水比较，大约有20℃的温差。在热力学上，凡有温度差异都可用来作功，这就是我们所要讲的海洋温差能。

大多数情况下，海洋温差是指南纬25°至北纬32°之间海域中海水深层与表层的温度差。我国位于东半球，拥有较好的海洋温差条件，尤其是台湾附近海水温差更大，能够使人们得以很好地利用。

海洋温差能的主要功能就是利用温差发电。海洋温差发电主要采用两种循环系统，一种是开式，一种是闭式。在开式循环中，表层温海水在闪蒸蒸发器中，由于闪蒸而产生蒸汽，蒸汽进入汽轮机做功后流入凝汽器，由来自海洋深层的冷海水将其冷却。在闭式循环中，来自海洋表层的温海水先在热交换器内将热量传给丙烷、氨等低沸点工质，使之蒸发，产生的蒸汽推动汽轮机做功后再由冷海水冷却。在这个循环的过程中，可以不断地将海水的温差变成电力，由此使发电成为实现。

4．海洋盐差能

所谓盐差能，就是指海水与淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能。这种能量主要存在于河流与海洋的交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。盐差能是海洋能源中密度最大的一种可再生能源。海洋盐差能可以用来发电在很久以前已被人们认识到。

其发电原理主要是：当把两种浓度不同的盐溶液盛在一个容器中时，浓溶液中的盐类离子就会自发地向稀溶中扩散，一直到两者浓度达到一致。所以，盐差能发电，就是利用两种含盐浓度不同的海水化学电位差能，并将其转换为有效电能。有学者在经过详细的计算后发现在17℃时，如果有1摩尔盐类从浓溶液中扩散到稀溶液中去，就会释放出5500焦的能量来。由此专家设想到：只要有大量浓度不同的溶液可供混合，就一定会有巨大的能量释放出来。经过进一步计算还发现，如果利用海洋盐分的浓度差来发电，它的能量可排在海洋波浪发电能量之后，但又要大于海洋中的潮汐能和海流能。

利用盐差能发电有多种方式，比如有渗透压式、蒸汽压式和机械一化学式等，其中渗透压式方案获得了人们最大的重视。将一层半渗透膜放在不同盐度的两种海水之间，通过这个膜会产生一个压力梯度，迫使水从盐度低的一侧渗透到盐度高的一侧，从而稀释高盐度的水，直到膜两侧水的盐度变成一致。此压力称为渗透压，它与海水的盐浓度及温度有着很大的关联。

据估算，地球上存在的可利用的盐差能达26亿千瓦，其能量甚至比温差能还要大。由此可见，海洋中蕴藏着巨大的能量，只要海水不枯竭，其能量就生生不息。作为新型的能源，海洋能源已吸引了全世界越来越多人的兴趣。

海洋能源分类

1.潮汐能

潮汐能就是潮汐运动时产生的能量，是人类利用最早的海洋动力资源。中国在唐朝沿海地区就出现了利用潮汐来推磨的小作坊。后来，到了11-12世纪，法、英等国也出现了潮汐磨坊。到了二十世纪，潮汐能的魅力达到了高峰，人们开始懂得利用海水上涨下落的潮差能来发电。据估计，全世界的海洋潮汐能约有二十亿多千瓦，每年可发电12400万亿度。

今天，世界上第一个也是最大的潮汐发电厂就处于法国的英吉利海峡的朗斯河河口，年供电量达5.44亿度。一些专家断言，未来无污染的廉价能源是永恒的潮汐。而另一些专家则着眼于普遍存在的，浮泛在全球潮汐之上的波浪。

2.波浪能

波浪能主要是由风的作用引起的海水沿水平方向周期性运动而产生的能量。

波浪能是巨大的，一个巨浪就可以把13吨重的岩石抛出20米高，一个波高5米，波长100米的海浪，在一米长的波峰片上就具有3120千瓦的能量，由此可以想象整个海洋的波浪所具有的能量该是多么惊人。据计算，全球海洋的波浪能达700亿千瓦，可供开发利用的为20-30亿千瓦。每年发电量可达9-万亿度。

3.海流

除了潮汐与波浪能，海流可以作出贡献，由于海流遍布大洋，纵横交错，川流不息，所以它们蕴藏的能量也是可观的。例如世界上最大的暖流——墨西哥洋流，在流经北欧时为1厘米长海岸线上提供的热量大约相当于燃烧600吨煤的热量。据估算世界上可利用的海流能约为0.5亿千瓦。而且利用海流发电并不复杂。因此要海流做出贡献还是有利可图的事业，当然也是冒险的事业。

4.海洋温差能

把温度的差异作为海洋能源的想法倒是很奇妙。这就是海洋温差能，又叫海洋热能。由于海水是一种热容量很大的物质，海洋的体积又如此之大，所以海水容纳的热量是巨大的。这些热能主要来自太阳辐射，另外还有地球内部向海水放出的热量；海水中放射性物质的放热；海流摩擦产生的热，以及其他天体的辐射能，但99.99%来自太阳辐射。因此，海水热能随着海域位置的不同而差别较大。海洋热能是电能的来源之一，可转换为电能的为20亿千瓦。但1881年法国科学家德尔松石首次大胆提出海水发电的设想竟被埋没了近半个世纪，直到1926年，他的学生克劳德才实现了老师的夙愿。

5.盐度差能

此外，在江河入海口，淡水与海水之间还存在着鲜为人知的盐度差能。全世界可利用的盐度差能约26亿千瓦，其能量甚至比温差能还要大。盐差能发电原理实际上是利用浓溶液扩散到稀溶液中释放出的能量。

海洋能的种类 海洋能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。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。

海洋能的特点 ①蕴藏量大，并且可以再生不绝。估计地球上海水温差能可用功率达1010千瓦数量级；潮汐能、波浪能、海流能、海水盐差能等可再生功率都达109 千瓦数量级。②能流的分布不均、密度低。大洋表面层与500～1000米深层之间的较大温差仅20°C左右,沿岸较大潮差约 7～10米，而近海较大潮流、海流的流速也只有4～7节。③能量多变、不稳定。其中海水温差能、海流能和盐差能的变化较为缓慢，潮汐和潮流能则呈短时周期规律变化，波浪能有显著的随机性。

海洋能利用的技术和设施 海洋能利用的关键环节是能量转换，不同形式的海洋能，其转换技术原理和装置也不同。

海水温差能的利用是将热能转为机械能后，再转换为电能。热能转换为机械能采取热力循环法，通常的流程有两种（图1）:①闭路循环（又称中间介质法），采用由蒸发器、汽轮发电机、冷凝器和工质泵组成的系统，蒸发器里通过海洋表层热水，冷凝器里通过海洋深层冷水，工质泵把液态氨或其他工质作为中间介质从冷凝器泵入蒸发器，液态氨因热水作用变为高压氨气，驱动汽轮机发电；而从汽轮机出来的低压气态氨回到冷凝器又重新冷却成液态氧，如此形成闭路循环。②开路循环（又称闪蒸法或扩容法），把热海水在部分真空的蒸发器（闪蒸器）内蒸发成蒸汽，驱动汽轮机发电；使用过的低压蒸汽再进入冷凝器中冷却，冷凝的脱盐水或回收，或排入海洋。早期的实验装置多采取开路循环流程，由于设备易受腐蚀，60年代后改用闭路循环流程。海水温差发电实际利用的热效率很低，往往只有2％左右,所处理的冷、热水量较多，故相应的各种部件尺寸都很庞大，伸向海底深水层的长冷水管技术难度较大。

潮汐、波浪、潮流和海流能的利用仅需将机械能转换为电能，一般分为三步：第一步是接受能量，如建造潮汐水库，用以接受、蓄贮潮汐能；采用转轮(水车)以吸收海流、潮流动能用水柱-气室、随波浪升降或摇摆的浮子、可压缩气袋等接受波浪能。第二步是传输，通常用机械、液力、气动等方法，传输终端一般设置水轮机或气轮机。潮汐电站采用适应低水位差的灯泡贯流式水轮机组或全贯流式水轮机组(图2)；而波能的传输近年来采用对称翼型空气涡轮机，在波浪作用下能做单方向旋转。第三步是转换成电力或其他动力。通常通过发电机转换成电力。由于海洋能不稳定，所以在整个转换过程中一般还需备有贮能设施，如水库、气罐、蓄电池和飞轮等。

海水盐差能利用的转换方法近年来才开始研究。如有一种设想是在河口入海处建造两座堤坝，中间为缓冲水库，在缓冲水库与外海的通道内设置半透膜。缓冲水库内的淡水通过半透膜渗出，其渗透压力导致缓冲库的水位降低，利用缓冲库与河流的水位差可以发电。这种方法由于进出水量相当大，故所需的工程规模也很大。

利用海洋能的工程设施，按其设置位置一般分为海滨式和海上式两类。前者是以滨海陆地或浅海水域为基地，后者是在深水海域设置浮式结构。海滨式和离岸近的海上式设施，可用海底电缆或压力管道将动力传输上岸；离岸远的海上设施，只能就地利用动力，如制氨或生产海水化工产品。

海洋能利用的经济效益 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（1980年价格），高出常规火电站。但在海洋能利用的过程中，还能获得其他综合效益。如潮汐电站的水库能兼顾水产养殖、交通运输；海洋热能转换装置获得的富含营养盐深层海水，可用于发展渔业；开路循环系统能淡化海水和提取含有用元素的卤水；大型波力发电装置可同时起到消波防浪，保护海港、海岸、海上建筑物和水产养殖场等的效果。目前在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。

发展概况 海洋能利用最早是从利用潮汐能开始的。11世纪就出现了潮汐磨坊。1966年法国建成朗斯潮汐电站，装机容量24万千瓦，是目前世界上规模最大的潮汐能发电站（见彩图）。1981年中国江厦潮汐试验电站（见彩图）第一台 500千瓦机组正式投产。世界第一个波能转换装置的专利是法国于1779年取得的。1965年，日本研制用于航标灯的波力发电装置获得成功。现在日本、英国、挪威和中国等国家正在进行多种波力发电试验研究，其中较大型的是日本等 5国在日本海试验的“海明号”波力发电船,第一期试验年发电量19万度,并初步成功地把电力输送到了岸上。日本还建立了岸式波力发电试验站。中国研制出采用对称翼型空气涡轮机的新型波力发电装置，装在南海海域航标灯浮上试用（图3）。1881年法国人首先提出海水温差能利用的原理。20世纪70年代以来，美国用在研究海洋热能转换的经费在世界上占居首位。1979年，美国在夏威夷岛海域驳船上进行了50千瓦装机容量海水温差发电试验。其后，日本在瑙鲁岛建立岸式试验性海水温差电站，装机容量100千瓦。

随着世界能源需求的日益增长和海洋能利用技术的提高，预期20世纪内，有可能在潮差较大的河口海岸处兴建10万至 100万千瓦级的潮汐电站；并会出现中、小型实用的波力发电装置和试验的海水温差发电装置。从长远看，海洋能的利用将成为世界新能源的重要方面。

大海最诱人的地方，主要在于它蕴藏着极为丰富的自然能源和巨大的可再生能源。那波涛汹涌的海浪，一涨一落的潮汐，循环不息的海流，不同深度的海水温差，和海水交汇处的水的含盐浓淡差……都具有可以利用的巨大能量。

世界上最大的潮汐电站是法国的朗斯潮汐电站。英国在1991年建成一座海浪发电站。海流在流动中具有很大的冲击力和潜能，因而可以用来发电，据估计，世界海洋能的总功率达50亿千瓦左右，是海洋能中蕴藏量最大的一种能源。

海洋能量一词既包括波浪能，即来自表面波的能量，也包括潮汐能，即大量水体移动所带来的能量。即使风力涡轮机放置在水上，海上风力发电也不是海洋能源的一种形式，因为风力来自风，而不是海洋。

海洋拥有巨大的能量，并且要么接近人口最集中的地方，要么接近人口很多的地方。海洋能源有潜力在世界各地提供大量新的可再生能源

可再生

海洋以表面波、流体流动、盐度梯度和热能的形式展现出了一个巨大的、大部分未开发的能源。

美国和国际水域的海洋和流体或海洋能源开发包括使用以下设备的项目：

有波浪较大的开放沿海地区的波浪能转换器；

放置在沿海和河口地区的潮汐涡轮机；

快速流动的河流中的径流式涡轮机；

强洋流区域的洋流涡轮机；

热带深水域的海洋热能转换器。

洋流能

强大的洋流是由温度、风、盐度、水深和地球自转共同产生的。太阳是主要的驱动力，产生了风和温差。因为洋流的流速和位置只有很小的波动，方向没有变化，所以洋流可能是部署能量提取装置（如涡轮机）的合适位置。

洋流在决定世界许多地区的气候方面起着重要作用。虽然人们对移除洋流能量的影响知之甚少，但是移除洋流能量对大范围的环境的冲击可能是一个重大的环境问题。典型的涡轮叶片冲击、海洋生物纠缠和声学效应仍然存在；然而，由于利用洋流进行迁徙的海洋生物群体更加多样化，这些效应可能会被放大。离海岸更远的位置需要更长的电缆，这些电缆可能会通过电磁输出影响海洋环境。[5]

海水盐差能

在淡水与盐水混合的河口，与盐度梯度相关的能量可以利用减压反渗透工艺和相关的转换技术被加以利用。另一个系统是基于淡水上涌通过一个浸泡在海水中的涡轮机，一个涉及电化学反应的系统也在开发中。

从1975年到1985年，大量的研究就PRO和RED植物的经济效益给出了不同的结论。值得注意的是，在日本、以色列和美国等其他国家，对盐度发电进行了小规模研究。在欧洲，研究集中在挪威和荷兰，这两个地方都有小型试点接受测试。盐度梯度能量是淡水和盐水的盐浓度差异所产生的能量。这种能源不容易被理解，因为它不是直接以热、瀑布、风、波浪或辐射的形式出现在自然界。[6]

海洋热能

从被阳光直射的温暖的水面到阳光无法穿透的更深处，水的温度通常会发生变化。这种差异在热带水域最大，使得这项技术最适用于热带水域。涡轮机通常被水蒸气所驱动，涡轮机可以发电或产生脱盐水。海洋热能转换系统可以是开式循环系统、闭式循环系统或混合循环系统。[5]

潮汐能

潮汐能指的是大量的水在移动时所产生的的能量，这是一种新型的水力发电形式。潮汐发电包括三种主要形式，即潮流发电、拦潮发电和动态潮流发电。

波浪能

来自太阳的太阳能产生温差，从而产生风。风和水面之间的相互作用产生波浪，当波浪距离越大时，波浪越大。受到全球风向的影响，西海岸两个半球的波浪势能在纬度30度至60度之间最大。当我们把波浪能作为一种技术类型进行评估时，区分四种最常见的方法非常重要：点吸收浮标、表面衰减器、振荡水柱和越浪装置。[5]

波浪能行业正在达到行业发展的一个重要里程碑，正在朝着商业可行性迈出积极的步伐。更先进的设备的开发人员正在超越单一单元的演示装置，并继续进行阵列开发和多兆瓦项目。[7]目前，大型公用事业公司的支持正通过发展进程中的伙伴关系、进一步投资以及在某些情况下的国际合作得到体现。简单来说，波浪能技术可以位于海上。波浪能转换器也可以设计用于深水、中水或浅水等特定水深条件下的操作。基本设备设计将取决于设备的位置和预期的资源特性。

海洋是一个巨大的能源宝库，仅大洋中的波浪、潮汐、海流等动能和海洋温度差能、盐度差能等的存储量就高达天文数字。这些海洋能源都是取之不尽、用之不竭的可再生能源。

海洋能包括温度差能、波浪能、潮汐与潮流能、海流能、盐度差能、岸外风能、海洋生物能和海洋地热能等8种。这些能量是蕴藏于海上、海中、海底的可再生能源，属新能源范畴。所谓可再生，是指它们可以不断得到补充，永不枯竭，不像煤、石油等非再生能源，储量有限，开采一点就少一点。人们可以把这些海洋能以各种手段转换成电能、机械能或其他形式的能，供人类使用。海洋能绝大部分来源于太阳辐射能，较小部分来源于天体（主要是月球、太阳）与地球相对运动中的万有引力。蕴藏于海水中的海洋能是十分巨大的，其能储量是目前全世界各国每年耗能量的几百倍甚至几千倍。

海洋能具有如下一些特点。

第一，它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。

第二，它具有可再生性。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。

第三，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。

第四，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。

故选：D．