高中地理 第五章 海洋开发 第三节 海洋能的开发利用1学案 新人教版选修2

第三节海洋能的开发利用
思维激活
钱塘潮的最早记载，见于《庄子》：“浙河之水，涛山浪屋，雷击霆砰，有吞天沃日之势。

”北宋苏东坡有诗云：“八月十八潮，壮观天下无。

”南宋定都临安(杭州)之后，观潮之风相当盛行，《梦梁录》上说：“每岁八月内，潮怒胜于潮时，都人自十一日起，便有观潮者，至十六日、十八日倾城而出，车马纷纷。

”那真是潮水涌来，地动山摇，倒海翻江，轰声如雷，似十万装甲铁骑冲撞过来。

钱塘潮(浙江海宁)与杭州湾地形
你知道为什么钱塘潮如此壮观吗？
提示：雄伟壮观的钱江潮成因除月、日引力影响外，还跟钱塘江口状似喇叭形有关。

酷似肚大口小的瓶子，潮水易进难退，江口东段河床又突然上升，滩高水浅，当大量潮水从钱塘江口涌进来时，由于江面迅速缩小，潮水来不及均匀上升，就只好后浪推前浪，前浪跑不快，后浪追上，层层相叠。

其次还跟钱塘江水下多沉沙有关，这些沉沙对潮流起阻挡和摩擦作用，使潮水前坡变陡，速度减缓，从而形成后浪赶前浪，一浪叠一浪，一浪高一浪的涌潮。

自主整理
一、海洋能的特点
1．海洋能：通常指海洋中所蕴藏的____________的自然能源，主要包括____________、____________、海流能、海水温差能和____________等。

2．海洋能的特点
第一，____________、密度小。

海洋能在海水中蕴藏量巨大，但单位体积、面积上所拥有的能量____________。

第二，____________。

海洋能来源于太阳辐射能与天体间的____________。

第三，____________。

海洋能属于洁净能源。

第四，时空分布不均。

在空间上，海洋能因地而异，具有各自的____________；在时间上，它们大多具有明显的____________、月变化和____________。

二、海洋能开发利用前景
目前，海洋能的开发主要用于____________。

20世纪后期以来，____________、____________俄罗斯、____________、____________法国等沿海国家非常重视海洋能的开发。

1．潮汐能及其利用
(1)____________是人类认识和利用最早的一种海洋能。

(2)分布：主要分布在一些浅窄的____________、海湾和____________区城。

(3)潮汐发电的条件：一是____________足够大;二是海岸能够储蓄大量的海水，并可以进行土建施工。

(4)潮汐发电站：1912年，世界上第一座潮汐发电站在德国的____________建成；1966年，世界上最大容量的潮汐发电站在法国____________建成；我国在广东省的____________和____________、山东省的____________、上海市的____________等地，建立了潮汐能发电站。

2．波浪能及其利用
(1)定义：海洋表面波浪所具有的____________和____________。

(2)优点：在最耗费能源的冬季，可以利用的____________能量最大；海面极少平静，____________随时可以利用。

(3)分布：波浪能主要集中在南北纬40°—60°之间的____________海区。

(4)应用：世界上有许多国家和地区研建了____________装置。

为____________等提供电力的波浪能发电装置已实现了批量生产。

实现海洋能____________是海洋能开发利用的一个重要发展趋势。

高手笔记
海洋能
海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水温差能和海水盐差能。

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。

究其成因，潮汐能和潮流能来源于太阳和月球对地球的引力变化，其他均源于太阳辐射。

海洋能源按储存形式又可分为机械能、热能和化学能。

其中，潮汐能、海流能和波浪能为机械能，海水温差能为热能，海水盐差能为化学能。

名师解惑
1.海流能
剖析：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为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动。

海流能的能量与流速的平方和流量成正比。

相对波浪而言，海流能的变化要平稳且有规律得多。

潮流能随潮汐的涨落每天两次改变大小和方向。

一般说来，最大流速在2 m/s以上的水道，其海流能均有实际开发的价值。

海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似，几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流发电装置。

但由于海水的密度约为空气的1 000倍，且装置必须放于水下。

故海流发电存在一系列的关键技术问题，包括安装维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安全性能等。

此外，海流发电装置和风力发电装置的固定形式和透平设计也有很大的不同。

海流装置可以安装固定于海底，也可以安装于浮体的底部，而浮体通过锚链固定于海上。

海流中的透平设计也是一项关键技术。

2.海水温差能
剖析：温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温之差的热能。

海洋的表面把太阳辐射能的大部分转化成为热水并储存在海洋的上层。

另一方面，接近冰点的海水大面积地在不到1 000米的深度从极地缓慢地流向赤道。

这样，就在许多热带或亚热带海域终年形成20 ℃以上的垂直海水温差。

利用这一温差可以实现热力循环并发电。

除了发电之外，海洋温差能利用装置还可以同时获得淡水、深层海水、进行空调并可以与深海采矿系统中的扬矿系统相结合。

因此，基于温差能装置可以建立海上独立生存空间并作为海上发电厂、海水淡化厂或海洋采矿、海上城市或海洋牧场的支持系统。

总之，温差能的开发应以综合利用为主。

温差能利用的最大困难是温差太小，能量密度太低。

温差能转换的关键是强化传热传质技术。

同时，温差能系统的综合利用，还是一个多学科交叉的系统工程问题。

我国温差能资源蕴藏量大，在各类海洋能资源中占居首位，这些资源主要分布在南海和台湾以东海域，尤其是南海中部的西沙群岛海域和台湾以东海区，具有日照强烈，温差大且稳定，全年可开发利用，冷水层与岸距离小，近岸海底地形陡峻等优点，开发利用条件良好，可作为我国温差能资源开发的先期开发区。

3.海水盐差能
剖析：盐差能是指海水和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。

主要存在于河海交接处。

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。

通常，海水(35‰盐度)和河水之间的化学电位差有相当于240米水头差的能量密度。

这种位差可以利用半渗透膜(水能通过，盐不能通过)在盐水和淡水交接处实现。

利用这一水位差就可以直接由水轮发电机发电。

盐差能的利用主要是发电。

其基本方式是将不同盐浓度的海水之间的化学电位差能转换成水的势能，再利用水轮机发电，具体主要有渗透压式、蒸汽压式和机械—化学式等，其中渗透压式方案最受重视。

我国海域辽阔，海岸线漫长，入海的江河众多，入海的径流量巨大，在沿岸各江河入海口附近蕴藏着丰富的盐差能资源。

我国盐差能资源有以下特点：(1)地理分布不均。

长江口及其以南的大江河口沿岸的资源量占全国总量的92.5%；(2)沿海大城市附近资源最富集，特别是上海和广东附近的资源量分别占全国的59.2%和20%；(3)资源量具有明显的季节变化和年际变化，一般汛期4—5个月的资源量占全年的60%以上，而长江占70%以上，珠江占75%以上；(4)山东半岛以北的江河冬季均有1—3个月的冰封期，不利于全年开发利用。

讲练互动
【例题1】下列对于海洋能来源的叙述，不正确的是( )
A.潮汐与潮流能来源于月球、太阳引力
B.波浪能属于太阳辐射能
C.温差能属于太阳辐射能
D.盐差能属于地球内部的能量
解析：本题考查海洋能的类别。

潮汐与潮流能来源于月球、太阳引力，其他海洋能均来源于太阳辐射。

地球上能源的种类很多，按照能源资源的形成和来源分类，分为(1)来自太阳辐射能，如现代光合作用形成的生物能，古代植物固定的生物能(煤、石油、天然气、油页岩)，由太阳能转化的能量(风能、水能、波浪能、海流能等)；(2)来自地球内部的能量，如：地球内部的热能如地热、温泉等；(3)来自天体间的引力能，如潮汐能。

答案：D
黑色陷阱：注意题干中要求的是“不正确的是”，这是我们解题时经常忽略的问题。

变式训练
1．来自太阳辐射能的能量有( )
A.风能、水能、波浪能、海流能
B.煤、石油、天然气、油页岩
C.地热、温泉、核能
D.潮汐能
答案：AB
【例题2】对潮汐能主要分布地区的叙述，错误的是( )
A.海洋中心
B.狭窄的海峡
C.海湾
D.河口区域
解析：本题考查潮汐能主要分布地区。

潮汐能主要分布在一些狭窄的海峡、海湾、河口区域等。

答案：A
绿色通道：本题考查内容为教材基础知识，对于这类问题应在理解教材内容的基础上进行掌握。

变式训练
2．我国潮汐能主要集中在( )
A.辽宁沿海
B.山东沿海
C.江、浙一带
D.我国西北
解析：我国潮汐能主要集中在东海一带。

答案：C
问题探究
【问题】你对潮汐能的利用有何认识？
导思:潮汐能是人类认识和利用最早的一种海洋能，主要是利用潮差来发电。

探究:世界海洋潮汐的地理分布是不均匀的，有的海区潮汐现象明显，有的海区潮汐现象比
较微弱，这主要是受水深和地形的影响。

各大洋比较开阔的海域，水域多数潮差约1米左右；呈喇叭形海岸或河口地区，潮差就比较大，如加拿大的芬地湾、巴西的亚马孙河口、南美南端的麦哲伦海峡、不列颠群岛沿岸、印度和孟加拉的恒河口、法国的诺曼底半岛沿岸及我国的钱塘江口等地，是世界上潮差较大的地区。

潮汐发电原理与水力发电相似。

一般来说，需建造一条坚固的大坝，把入海河口或海湾同大海隔开，形成水库。

涨潮时，大海水位高于库内水位，潮水从海洋涌入水库，带动水轮发电机发电；退潮时，库内水位高于大海水位，海水从水库流回海洋，也可带动水轮机发电。

这种正反两个方向都可发电的电站,称为双向单水库式电站。

另外,还有单向单水库式电站和双库连程式电站，前者是落潮时库内水位高于大海水位，水流通过进水管冲击水轮机的叶片，带动发电机发电；后者是建有两个水库，一个水库是在涨潮时进行蓄水，称为上水库，另一个水库在落潮时放水，称为下水库，水轮机安装在两个水库之间，两库始终保持水位差，可以全天发电。

潮汐电站规律性强，容易控制，不受干旱和枯水季节的影响，水库又不需占用耕地，发电功率比较稳定，且不存在环境污染问题，具有明显的优越性，是世界上电能发展的一个方向。

教材链接
“思考”点拨(教材第60页)
1．朗斯河注入的英吉利海峡，河口呈喇叭形，河口处最大的潮差可达13.5米，河道浅窄，是世界上潮汐现象最显著的地区之一。

2．不是。

世界海洋潮汐的地理分布是不均匀的，有的海区潮汐现象明显，有的海区潮汐现象比较微弱，这主要是受水深和地形的影响。

潮汐发电需要一定的条件：一是潮差足够大；二是海岸能够储蓄大量的海水，并可以进行土建施工。