110822105海洋能发电 （110822105生命科学技术学院） 【摘要】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。海洋能是一种洁净的新能 源，我国拥有丰富的海洋能，开发海洋能对沿海地区及海域的经济发展与节能减 排工作都具有重要意义。而当前应用在发电技术中的海洋能主要有海洋温差发 电、海洋波浪发电及潮汐发电。 【关键词】海洋能、海洋、海洋波浪发电及其特点 一、引用 随着全球能源消费的迅速增长，能源安全问题和能源问题越来越成为国 内和国际社会高度关注的问题。传统能源储量的减少和开发难度的日益增大 使人类困扰于前所未有的能源危机，大部分传统能源的利用过程往往也伴随着相 当程度的污染，这对人类的造成了严重的，因此开发清洁而安全的 新能源是解决目前能源与困境的有效办法之一。在陆地矿物燃料日趋枯竭和 污染已趋严重压力的驱动下, 世界上一些海洋国家纷纷把目光转向海洋, 清资源状况、制定发展计划、组织科技项目及开展实用技术的试验等多方面均投入了大量的人力物力, 这促进和加快了人类开发利用海洋的步伐。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。 二、海洋能简介 海洋能是一种蕴藏在海洋中的重要的可再生清洁能源，主要包括潮汐能、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。从成因上来看，海洋能是 由太阳能加热海水、太阳月球对海水的引力、地球自转力等因素的影响下产生的， 因而是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，而且开发海洋能不会产生废水、 废气，也不会占用良田，更没有辐射污染，因此，海洋能被称为 21 世纪的 绿色能源。 三、海洋能的特点 海洋能源与常规能源相比具有以下特点： 1.海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，能量密度低而单位体积、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。海洋能广泛地存在于占地球表面积71%的海洋上，所以其总蕴藏量却是巨 大的。据国外学者们计算，全世界各种海洋能固有功率的数量以温差能和盐差能 最大为10 10 KW，波浪能和潮汐能居中均为1O KW。另外，由于海洋永不间断地接受着太阳辐射和月亮太阳的作用，所以海洋能又是可再生 的，因此海洋能可称谓取之不尽，用之不竭。当然，也必须指出，以上巨量的海 洋能资源，并不是全部可以开发利用。据 1981 年联合国教科文组织出版的《海 洋能开发》一书估计，全球海洋能理论可再生的功率为 766 KW，技术上允许利用的功率仅为 64 KW，即使如此，这一数字也为80 年代初全世界发电机装 机总容量的两倍。 2.能量随时空变化，但有规律可循。各种海洋能按各自的规律发生和变化。就 空间而言，既因地而异，又不能搬迁，各有各自的富集海域。温差能主要集中在 低纬度大洋深水海域，我国主要在南海(远海、深海):潮汐、潮流能主要集中在 沿岸海域，我国东海沿岸最富集(沿岸、浅海):海流能主要集中在北半球两大洋 西侧，我国主要在东海的黑潮流域(外海、深海);波浪能近海、外海都有，但以 北半球两大洋东侧中纬度(300-400N)和南极风暴带(400-500S)最富集，我国东海 和南海北部较大(全海域);盐差能主要在江河入海口附近沿岸，我国主要在长江 和珠江等河口(沿岸、浅海)。就时间而言，除温差能和海流能较稳定外，其他均 具有明显的日、月变化和年变化，故海洋能发电多存在不稳定性。不过，各种海 洋能能量密度的时间变化一般均有规律性，可以予报，特别是潮汐和潮流的变化， 目前已能做出较准确的予报。 3.开发，一次性投资大，单位装机造价高，但不污染，不占用土 地，可综合利用.由于不论在沿岸近海，还是在外海深海，开发海洋能资源都存 在风、浪、流等动力作用，海水腐蚀，海生物附着以及能量密度低等问题，致使 转换装置设备庞大、要求材料强度高、防腐好、设计施工技术复杂、投资大造价 高.但是，由于海洋能发电在沿岸和海上进行，所以不但不占用土地资源，不需 要迁移人口，而且还多具有综合利用效益。同时，由于海洋能发电不消耗一次性 矿物燃料，所以既不付燃料费，又不受能源枯竭的。另外，海洋能发电几乎 都不伴有氧化还原反应，并且不向大气排出有害气体和热。故也不存在常规能源 和原子能发电多存在的污染问题，这就避免了很多社会问题的处理。 四、海洋波浪发电 当前应用在发电技术中的海洋能主要有海洋温差发电、海洋波浪发电及潮汐 发电。这里主要介绍一下海洋波浪发电。 海水在风和重力的作用下发生的起伏运动称为波浪。海洋波浪一起一伏的运 动能量是十分巨大的。扑岸巨浪曾将几十吨的巨石抛到20 米高处, 平方公里海面上的波浪能可以达到25万千瓦的功率, 而海洋波浪发电正是利用波浪的这种能量发电。常见海洋波浪能发电付诸实用的 是气动式波力装置。原理很简单, 就是利用波浪上下起伏的力量, 通过压缩空气, 推动汲筒中的活塞往复运动而, 再转换成发电机的旋转运动而发出电力。60 年代, 日本成功地将该装置用于航标灯浮体为航标灯供电。此种装置已经投入批 量生产, 产品额定功率从60 瓦到500 瓦不等。成为仅有的少数商品化的波能装 备之一。 该产品发电的原理就像一个倒置的打气筒, 如图1 所示, 放置在海面上的 浮标1 由于波浪的作用而上下浮动, 管道2 中水位不变,空气活塞3 随浮标 上下浮动而上下运动, 带动活塞中的空气反复经历压缩和膨胀的过程, 于是驱 动空气涡轮机4 和发电机5 运转发电。有关专家估计, 用于海上航标和孤岛供电 的波浪发电设备有数十亿美元的市场需求。这一估计大大促进了一些国家波力发 电的研究。80 年代, 日本“海明”波浪发电试验船取得年发电19 万度的良好成 浮标式波浪发电装置示意图1—浮标; 2—管道; 3—空气活塞; 气涡轮机;5—发电机 五、海洋能与海洋 海洋能源是无穷无尽的，在蔚蓝色的大海中蕴藏着丰富的能量，充分利用大 海所蕴藏的可再生能源，将大大缓解现今能源枯竭所带来的危机。但是在开发利 用的同时我们要注意海洋，为子孙后代留下蔚蓝的海洋。的大海， 不仅蕴藏着丰富的矿产资源，更有真正意义上取之不尽，用之不竭的海洋能源。 也不会造成任何污染。 海洋能源有其巨大的优势，可是现在在开发能源的过程中我们仍面临着巨大 的污染问题。海洋问题包括两个方面：一是海洋污染，即污染物进入海 洋，超过海洋的自净能力；二是海洋生态，即在各种人为因素和自然因素的 影响下，海洋生态遭到。海洋污染物绝大部分于陆地上的生产过程。海 岸活动，例如倾倒废物和港口工程建设等，也向沿岸海域排入污染物。污染物进 入海洋，污染海洋，危害海洋生物，甚至危及人类的健康。工业生产过程中 排出的废弃物是海洋污染物的主要来源，它们集中在大型港口和工业城市附近。 除海洋污染外，人类的生产活动，例如工程建设和渔业生（围垦和等），以 及自然的变化，例如全球变暖和海平面上升，都会使海洋生态遭到 和改变。所以我们在看到海洋资源的巨大利益的同时，绝对不能忽视海洋问 题，我们不能再走陆地发展那种先污染后治理的老，在开发的同时治理， 海洋能源将成正的永不枯竭的能量源泉。 六、结束语 当前利用海洋能源的优势在于取材范围广、能量可再生、运行费用低及无污 而劣势则在于一次性投资大、技术上还有诸多问题有待解决,并且虽然海洋 能源并不造成污染, 主义者们仍然存在担忧, 担心一旦广泛建造各种 发电设施后对海洋生态会产生无法预计的影响, 如对海洋水温、水流、盐度分层 以及水浸到海滨的影响,而这些变化, 又会影响到浮游生物、鱼类及其他有机物 的生长。此外电站的建造对海岸线景观和航运、以及渔业都会产生不同程度的影 响。尽管如此, 人类开发利用海洋这个庞大的能源宝库的脚步是不会停止的, 们要做的是如何更合理,可持续地利用海洋资源, 使人与海洋和谐共处。 参考文献 [1]苏亚欣等编.新能源与可再生能源概论.化学工业出版社, 2006.3. [2]李传统编.新能源与可再生能源技术.东南大学出版社, 2003.10. [3]黄素逸.能源与节能技术.中国电力出版社,2004.8. [4]王传昆．中国海洋志[M]．郑州：大象出版社，2003， 电部水电规划设计院，水电部华东勘测设计院上海分院．中国沿海潮汐能资源[R]．1985，l—．76． [6]王传昆，陆德超，等．中国沿海农村海洋能资源区划[R]．国家海洋局科技司，水电部科 技司，1989，15—44． 马怀书，于庆武．我国毗邻海区表面波能韵初步估算[J]．海洋通报1983，2(3)：73—81． [8]薛鸿超，谢金赞．中国海岸带水文[M]．：海洋出版社，1996。7—8． [9]王传昆．国内外海洋能技术发展与展望[A]．中国可再生能源学会第八次全国代表大会暨 可再生能源发展战略论坛论文集[c]，，2008，78—96． [10]王传昆．中国的海洋能开发研究的历史、现状及展望【A]．2009国际海洋能发展与技术 研讨会暨第二届全国海洋能学术PPT文集[c]，，2009，1—12．