谈谈我国海洋能利用的现状和前景

谈谈我国海洋能利用的现状和前景
我国海岸线漫长，浩瀚的海洋蕴藏着丰富的海洋能资源。

文章通过对海水渗透发电、潮汐能发电、波浪能发电和海流能、海水温差能发电技术的介绍，论述了我国开展海洋清洁能源利用的现状、存在的不足和发展趋势。

文章站在发展的角度，大力倡导开发利用海洋能这一新能源，认为海洋能的利用，是我国能源结构调整的需要，也是时代发展的必然趋势。

标签：海洋能利用现状前景
0 引言
我国海洋能利用的项目有很多，海洋能研究方面的课题很深，涉及领域也极为广泛。

我们下面要论述的是几种海洋能利用的形式，通过这些能量利用的介绍，力求使庞大、枯燥的海洋能研究课题变得有趣而具体，最大限度地接近基层读者的品味，从而引起共鸣，达到科学普及的目的。

下面我们将通过海洋能利用项目的论述，回答如下几个问题，即浩瀚的海洋蕴藏着怎样的能量；海洋能常用的利用形式有哪些；海洋能利用中存在的问题及发展趋势。

1 海水渗透发电技术有望成为新的环保能源
海水渗透发电技术的原理是：利用液体的渗透性发电，即利用浓溶液扩散到稀溶液所释放出来的能量发电。

这种新能源既不产生垃圾，也没用二氧化碳排放，更不受天气左右，可以说是取之不尽、用之不竭。

人们可以在河流的入海口处修建这样的发电站，而在盐分浓度更高的水域中，渗透发电站的发电效果会更好。

当河流奔腾入海时，由于河水与海水所含盐分浓度的不同，会促使“河流淡水”与“海洋咸水”发生低浓度的液体流向高浓度的液体物理渗透反应，从而产生巨大的海水渗透压，用其产生的这种压力推动涡轮机进行大功率发电。

我国大海与陆地河口交界水域的盐度差所潜藏的巨大能量一直是科学家理想的发电场所。

我国的盐差能蕴藏量理论上估计为 3.9×1015KJ，主要集中在各大江河的入海处，同时，我国青海省等地还有不少内陆盐湖也可以利用。

从物理学角度来说，淡水与海水之间有着很大的渗透压力差，一般海水含盐度为3%-3.5%时，其和河水之间的化学电位差有相当于240m水头差的能量密度，如果这个压力差能利用起来，从河流流入海中的每立方英尺的淡水可发0.65kw·h 的电。

这种水位差可以利用半透膜在盐水和淡水交接处实现。

如果在这一过程中盐度不降低的话，产生的渗透压力足可以将盐水水面提高240m，利用这一水位差就可以推动水轮发电机发电。

我国目前海水渗透发电技术正处于起步阶段，普及该技术所面临的最大难题就是发电站的建造成本过高，并且缺乏高效廉价的薄膜，对盐差能这种新能源的研究还处于实验室实验水平。

2 潮汐能发电
潮汐是由于太阳和月球对地球各处引力的不同所引起的海水有规律的、周期性的涨落现象。

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称为潮汐能。

潮汐能的能量与潮量和潮差成正比，其利用原理和水力发电相似。

潮汐能是以势能形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能。

它包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量，潮水在涨落中蕴藏着巨大能量，这种能量是永恒的、无污染的能量，而且不受洪水或枯水影响、是用之不竭的可再生能源。

我国有海岸线总长3.2万千米，漫长的海岸线蕴藏着十分丰富的潮汐能资源。

在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低，势能又转化为动能。

一般来说潮差不小于3米，就会产生发电的经济效益，就有实际应用价值。

潮汐能是因地而异的，不同的地区常常有不同的潮汐系统，潮汐能利用的主要方式是发电，在海洋各种能源中，潮汐能的开发利用最为现实、最为简便。

中国早在20世纪50年代就已开始利用潮汐能，在这一方面是世界上起步较早的国家，我国虽有丰富的潮汐能资源，但开发存在较大的困难，需着重解决设备、技术和成本问题。

3 波浪能(wave power)发电
波浪能发电是通过波浪能装置（见图一），是将波浪能首先转换为机械能，然后再转换成电能的过程。

波浪能来源于风和海面的相互作用，是风的一部分能量传给了海水。

波浪能是以机械能形式存在的，是海洋能中品位最高的能量。

具有能量密度高、分布面广等优点。

它是一种取之不竭的可再生清洁能源。

近年来，随着科技进步和化石能源短缺的加剧，波浪能这种清洁绿色的能源的开发利用已初具商业化趋势。

小功率的波浪能发电，已在导航浮标、灯塔等获得推广应用。

我国有广阔的海洋资源，波浪能的理论存储量为7000万千瓦左右，沿海波浪能能流密度大约为每米2-7千瓦。

在能流密度高的地方，每1米海岸线外波浪的能流就足以为20个家庭提供照明。

波浪能开发潜力巨大。

我国是波浪能开发最早的国家之一，从1980年以来研究技术获得突破性发展。

波浪能资源最丰富的省份是台湾省，以429万千瓦的发电功率占全国波浪能资源总量的1／3，其次是浙江、广东、福建、山东等省沿海地区，160万-250万千瓦之间发电量为706万千瓦，占波浪能总量的55%。

我国海域辽阔，漫长的海岸线，为波浪能的开发与利用提供了广阔的发展机遇。

目前我国在发电研究的基础上，运用成熟的机械制造及发电技术进行有效的组合，将广阔海岸取之不尽，用之不竭的波浪能低成本地转化为电能，为改善中国东部沿海地区能源短缺和环境改善开辟一条新的途径。

4 海流能发电
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。

所产生的能量进行持续发电的项目具有安全、高效、无污染等特点。

海流能的能量与流速的平方和流量成正比。

相对波浪能而言，海流能的变化要平稳且有规律得多。

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1000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。

我国沿岸潮流资源根据对130个水道的计算统计，理论平均功率为13948.52万kW。

这些资源在全国沿岸的分布，以浙江为最多，有37个水道，理论平均功率为7090万kW，约占全国的海流能资源的1/2以上。

其次是台湾、福建、辽宁等省份的沿岸也较多，约占上述的42%，其它省区较少。

国内第一个海流能发电项目2011年花落荣成，这项技术有一定的发展前景。

5 海洋温差发电海洋温差能主要用于发电（见图二），原理是：首先利用表层海水蒸发工质（工质——实现热能和机械能相互转化的媒介物质，如氨、丙烷或氟利昂），使海水汽化推动汽轮发电机发电，然后利用深层冷海水冷却工质成液态，再反复使用。

海水温差发电涉及到机械、热能、流体等多个交叉学科，因此也存在着包括
热交换器、冷却管、汽轮机及海洋工程技术在内的一系列有待解决的难题。

目前海洋温差发电主要采用开式和闭式以及综合两者优点的混合式循环三种方式。

海水温度呈现垂直分布，随深度增加而降低。

海水深度在1000米以下的地方温度为2-6度，2000米以下海水温度约为2度，几乎恒定不变。

利用海水温差可以实现热力循环并发电，按现有技术条件，发电温差为18度以上。

我国海域辽阔，特别是南海，夏季平均气温在36度以上，具有利用海水温差发电的有利条件和广阔前景。

我国从80年代起，在广州、青岛、天津等地开展温差发电研究，取得了一定的成绩，但成本都较高。

我国在海水温差发电方面，应不断吸取国外先进技术，力争在海洋温差能发电上有所突破。

6 结束语
海洋被公认为地球上最后的资源宝库，也被称为能量之海。

海洋中蕴藏着巨大的能量，清洁无污染，取之不尽、用之不竭。

海洋能的开发与利用标志着现代科学技术的进步，是人类用绿色能源替代化石能源从而改变能源利用结构的迫切需求。

但由于成本和技术问题，我国在海洋能利用上还没有取得实质性的经济效益，总体存在于两方面的原因。

一是：海洋能发电站项目会使几百千米内的沿海潮差受影响；由于共振原因，会使局部海平面上升，海岸线内退，引发环境问题；各种海洋能发电造成泥沙淤积，使海洋动植物、鱼类和鸟类栖息的生态环境发生变化，还能造成航运受阻；海洋中用于发电的巨大涡轮会将鱼类等海洋生物划伤、甚至被吸入轮中，使渔业生产蒙受损失；河口地区的鱼类由于发电设施影响，有可能不能正常产卵等等。

二是：海洋是一个水深、缺氧、高压的世界，开发海洋能技术难度大。

对发电材料和设备要求比较高。

海洋能发电装置无论是叶片、结构还是锚泊点都要有较大的强度，必须抗腐蚀、抗冲击；发电时随时会有泥沙进入装置可能会毁损轴承；海水腐蚀和海洋生物附着会降低水轮机的效率从而影响其寿命；海洋能发电设备维护成本较高等。

目前海洋能生产成本较火电来讲还比较大，有社会效益，无经济竞争能力。

海洋能发展的负面影响和技术问题还有待提高。

我国开展可再生海洋能资源的开发已经有50年，尽管规模上与火电相比还微不足道，但却符合我国能源长远发展的需求。

在化石能源逐渐枯竭和其利用中产生的严重环境污染的情况下，海洋能的开发与利用有其存在的紧迫性和必要性。

从长远社会效益来看，这一新兴产业还可以增加新的就业岗位，并创造越来越高的经济效益。

近年来我国政府出台了一系列优惠政策，给新能源的开发一定的倾斜政策。

从发展的角度看，每一种类型的海洋能资源都超过全国装机容量的几倍，具有远大的发展前景，海洋能必然会成为我国沿海地区重要的能源之一。

相信不久的将来，我国海洋能发展会有重大突破，使这一清洁可再生能源为我国电力事业做出巨大贡献。

参考文献：
[1]朱永强.新能源与分布式发电技术［M］.北京：北京大学出版社.2010年9月第一版.
[2]穆献中.新能源和可再生能源发展与产业化研究［M］.北京：石油工业出版社.2009年1月第一版.
储呈阳（1991－），男，江苏东台人，华北电力大学（北京）电气工程系本科生，四项国家级专利的发明者（均为独立作者）。

研究方向：电力系统及其自动化。

收稿日期：2012年3月１日。