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中國常規(guī)能源構(gòu)成：海洋能資源

2011年03月20日 15:38
來源：鳳凰網(wǎng)財(cái)經(jīng)

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海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通過各種物理過程接收、儲(chǔ)存和散發(fā)能量，這些能量以潮汐、波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在于海洋之中。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占29%；海洋面積達(dá)3.61×10^8km^2，以海平面計(jì)，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(gè)海水的容積多達(dá)1.37×10^9km^3。一望無際的大海，不僅為人類提供航運(yùn)、水源和豐富的礦藏，而且還蘊(yùn)藏著巨大的能量，它將太陽能以及派生的風(fēng)能等以熱能、機(jī)械能等形式蓄在海水里，不像在陸地和空中那樣容易散失。

簡介

海洋能(ocean energy)是海水運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的可再生能，主要包括溫差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、鹽差能等。潮汐能和潮流能源自月球、太陽和其他星球引力，其他海洋能均源自太陽輻射。

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(chǎn)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(jī)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(dòng)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(xué)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(cè)滲透，可產(chǎn)生滲透壓力，其能量與壓力差和滲透能量成正比。

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占29%；海洋面積達(dá)3.61×10^8km^2，以海平面計(jì)，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(gè)海水的容積多達(dá)1.37×10^9km^3。一望無際的大海，不僅為人類提供航運(yùn)、水源和豐富的礦藏，而且還蘊(yùn)藏著巨大的能量，它將太陽能以及派生的風(fēng)能等以熱能、機(jī)械能等形式蓄在海水里，不像在陸地和空中那樣容易散失。

海洋能有三個(gè)顯著特點(diǎn)，1.蘊(yùn)藏量大，并且可以再生不絕。2.能流的分布不均、密度低。3.能量多變、不穩(wěn)定。

特點(diǎn)

海洋能具有如下特點(diǎn)：

1.海洋能在海洋總水體中的蘊(yùn)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。海洋能來源于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(huì)再生，就會(huì)取之不盡，用之不竭。

3.海洋能有較穩(wěn)定與不穩(wěn)定能源之分。較穩(wěn)定的為溫度差能、鹽度差能和海流能。不穩(wěn)定能源分為變化有規(guī)律與變化無規(guī)律兩種。屬于不穩(wěn)定但變化有規(guī)律的有潮汐能與潮流能。人們根據(jù)潮汐潮流變化規(guī)律，編制出各地逐日逐時(shí)的潮汐與潮流預(yù)報(bào)，預(yù)測(cè)未來各個(gè)時(shí)間的潮汐大小與潮流強(qiáng)弱。潮汐電站與潮流電站可根據(jù)預(yù)報(bào)表安排發(fā)電運(yùn)行。既不穩(wěn)定又無規(guī)律的是波浪能。

4.海洋能屬于清潔能源，也就是海洋能一旦開發(fā)后，其本身對(duì)環(huán)境污染影響很小。

主要能量形式

1、潮汐能

因月球引力的變化引起潮汐現(xiàn)象，潮汐導(dǎo)致海水平面周期性地升降，因海水漲落及潮水流動(dòng)所產(chǎn)生的能量成為潮汐能。

潮汐與潮流能來源于月球、太陽引力，其它海洋能均來源于太陽輻射，海洋面積占地球總面積的71%，太陽到達(dá)地球的能量，大部分落在海洋上空和海水中，部分轉(zhuǎn)化成各種形式的海洋能。

潮汐能的主要利用方式為發(fā)電，目前世界上最大的潮汐電站是法國的朗斯潮汐電站，我國的江夏潮汐實(shí)驗(yàn)電站為國內(nèi)最大。

2、波浪能

波浪能是指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能，是一種在風(fēng)的作用下產(chǎn)生的，并以位能和動(dòng)能的形式由短周期波儲(chǔ)存的機(jī)械能。波浪的能量波高的平方、波浪的運(yùn)動(dòng)周期以及迎波面 的寬度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不穩(wěn)定的一種能源。

波浪發(fā)電是波浪能利用的主要方式，此外，波浪能還可以用于抽水、供熱、海水淡化以及制氫等。

3、海水溫差能

海水溫差能是指涵養(yǎng)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 海洋能

式。低緯度的海面水溫較高，與深層冷水存在溫度差，而儲(chǔ)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(fā)電，首次提出利用海水溫差發(fā)電設(shè)想的是法國物理學(xué)家阿松瓦爾，1926年，阿松瓦爾的學(xué)生克勞德試驗(yàn)成功海水溫差發(fā)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(fā)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(shè)費(fèi)用高，目前各國仍在積極探索中。

4、鹽差能

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(xué)電位差能，是以化學(xué)能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。主要存在與河海交接處。同時(shí)，淡水豐富地區(qū)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(jù)估計(jì)，世界各河口區(qū)的鹽差能達(dá)30TW，可能利用的有2.6TW。我國的鹽差能估計(jì)為1.1×10^8kw，主要集中在各大江河的出海處，同時(shí)，我國青海省等地還有不少內(nèi)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(duì)鹽差能這種新能源的研究還處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)水平，離示范應(yīng)用還有較長的距離。

5、海流能

海流能是指海水流動(dòng)的動(dòng)能，主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動(dòng)以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動(dòng)所產(chǎn)生的能量，是另一種以動(dòng)能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。

海流能的利用方式主要是發(fā)電，其原理和風(fēng)力發(fā)電相似。全世界海流能的理論估算值約為10^8kW量級(jí)。利用中國沿海130個(gè)水道、航門的各種觀測(cè)及分析資料，計(jì)算統(tǒng)計(jì)獲得中國沿海海流能的年平均功率理論值約為1.4X10^7kW。屬于世界上功率密度最大的地區(qū)之一，其中遼寧、山東、浙江、福建和臺(tái)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(fā)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(fā)環(huán)境和條件很好。

發(fā)電方式

海洋熱能發(fā)電有兩種方式：第一種是將低沸點(diǎn)工質(zhì)加熱成蒸汽； 第二種是將溫水直接送入真空室使之沸騰變成蒸汽。蒸汽用來推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，最后從600～1000米深處抽冷水使蒸汽冷凝。

第一種采取閉式循環(huán)，第二種采取開式循環(huán)。

海水溫差發(fā)電，1930年在法國首次試驗(yàn)成功，只是當(dāng)時(shí)發(fā)出的電能不如耗去的電力多，因而未能付諸實(shí)施?，F(xiàn)在，許多國家都在進(jìn)行海水溫差發(fā)電研究。 實(shí)踐證明，開式循環(huán)比閉式循環(huán)有更多的優(yōu)點(diǎn)：①以溫海水作工質(zhì)，可避免氨或二氯二氟甲烷等有毒物質(zhì)對(duì)海洋的污染；②開式循環(huán)系直接接觸熱交換器，價(jià)廉且效率高；③直接接觸熱交換器可采用塑料制造，在溫海水中的抗腐蝕性高；④能產(chǎn)生副產(chǎn)品——蒸餾水。開式循環(huán)也有缺點(diǎn)：產(chǎn)生的蒸汽密度低，汽輪機(jī)體積大；變成蒸汽的海水排回海洋后，會(huì)影響附近生物的生存環(huán)境。

海洋溫差發(fā)電

是以非共沸介質(zhì)(氟里昂-22與氟里昂-12的混合體)為媒質(zhì)，輸出功率是以前的1.1～1.2倍。一座75千瓦試驗(yàn)工廠的試運(yùn)行證明，由于熱交換器采用平板裝置，所需抽水量很小，傳動(dòng)功率的消耗很少，其他配件費(fèi)用也低，再加上用計(jì)算機(jī)控制，凈電輸出功率可達(dá)額定功率的70%。一座3000千瓦級(jí)的電站，每千瓦小時(shí)的發(fā)電成本只有50日元以下，比柴油發(fā)電價(jià)格還低。人們預(yù)計(jì)，利用海洋溫差發(fā)電，如果能在一個(gè)世紀(jì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，可成為新能源開發(fā)的新的出發(fā)點(diǎn)。

潮汐發(fā)電

洶涌澎湃的大海，在太陽和月亮的引潮力作用下，時(shí)而潮高百丈，時(shí)而悄然退去，留下一片沙灘。海洋這樣起伏運(yùn)動(dòng)，日以繼夜，年復(fù)一年，是那樣有規(guī)律，那樣有節(jié)奏，好像人在呼吸。海水的這種有規(guī)律的漲落現(xiàn)象就是潮汐。

潮汐發(fā)電就是利用潮汐能的一種重要方式。據(jù)初步估計(jì)，全世界潮汐能約有10億多千瓦，每年可發(fā)電2～3萬億千瓦時(shí)。我國的海岸線長度達(dá)18000千米，據(jù)1958年普查結(jié)果估計(jì)，至少有2800萬千瓦潮汐電力資源，年發(fā)電量最低不下700億千瓦時(shí)。

世界著名的大潮區(qū)是英吉利海峽，那里最高潮差為14.6米，大西洋沿岸的潮差也達(dá)4～7.4米。我國的杭州灣的“錢塘潮”的潮差達(dá)9米。

據(jù)估計(jì)，我國僅長江口北支就能建80萬千瓦潮汐電站，年發(fā)電量為23億千瓦時(shí)，接近新安江和富春江水電站的發(fā)電總量；錢塘江口可建500萬千瓦潮汐電站，年發(fā)電量約180多億千瓦時(shí)，約相當(dāng)于10個(gè)新安江水電站的發(fā)電能力。

早在12世紀(jì)，人類就開始利用潮汐能。法國沿海布列塔尼省就建起了“潮磨”，利用潮汐能代替人力推磨。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們開始筑壩攔水，建起潮汐電站。

法國在布列塔尼省建成了世界上第一座大型潮汐發(fā)電站，電站規(guī)模宏大，大壩全長750米，壩頂是公路。平均潮差8.5米，最大潮差13.5米。每年發(fā)電量為5.44億千瓦時(shí)。

中國解放后在沿海建過一些小型潮汐電站。例如，廣東省順德縣大良潮汐電站(144千瓦)、福建廈門的華美太古潮汐電站(220千瓦)、浙江溫嶺的沙山潮汐電站(40千瓦)及象山高塘潮汐電站(450千瓦)。

波力發(fā)電

“無風(fēng)三尺浪”是奔騰不息的大海的真實(shí)寫照。海浪有驚人的力量，5米高的海浪，每平方米壓力就有10噸。大浪能把13噸重的巖石拋至20米高處，能翻轉(zhuǎn)1700噸重的巖石，甚至能把上萬噸的巨輪推上岸去。

海浪蘊(yùn)藏的總能量是大得驚人的。據(jù)估計(jì)地球上海浪中蘊(yùn)藏著的能量相當(dāng)于90萬億千瓦時(shí)的電能。

我國的海洋能

我國海洋能開發(fā)已有近40年的歷史，迄今建成的潮汐電站8座，80年代以來浙江、福建等地對(duì)若干個(gè)大中型潮汐電站，進(jìn)行了考察、勘測(cè)和規(guī)化設(shè)計(jì)、可行性研究等大量的前期準(zhǔn)備工作?？傊覈暮Ｑ蟀l(fā)電技術(shù)已有較好的基礎(chǔ)和豐富的經(jīng)驗(yàn)，小型潮汐發(fā)電技術(shù)基本成熟，已具備開發(fā)中型潮汐電站的技術(shù)條件。但是現(xiàn)有潮汐電站整體規(guī)模和單位容量還很小，單位千瓦造價(jià)高于常規(guī)水電站，水工建筑物的施工還比較落后，水輪發(fā)電機(jī)組尚未定型標(biāo)準(zhǔn)化。這些均是我國潮汐能開發(fā)現(xiàn)存的問題。其中關(guān)鍵問題是中型潮汐電站水輪發(fā)電機(jī)組技術(shù)問題沒有完全解決，電站造價(jià)亟待降低。

我國波力發(fā)電技術(shù)研究始于70年代，80年代以來獲得較快發(fā)展，航標(biāo)燈浮用微型潮汐發(fā)電裝置已趨商品化，現(xiàn)已生產(chǎn)數(shù)百臺(tái)，在沿海海域航標(biāo)和大型燈船上推廣應(yīng)用。與日本合作研制的后彎管型浮標(biāo)發(fā)電裝置，已向國外出口，該技術(shù)屬國際領(lǐng)先水平。在珠江口大萬山島上研建的岸邊固定式波力電站，第一臺(tái)裝機(jī)容量3kW的裝置，1990年已試發(fā)電成功?！鞍宋濉笨萍脊リP(guān)項(xiàng)目總裝機(jī)容量20kW的岸式波力試驗(yàn)電站和8kW擺式波力試驗(yàn)電站，均已試建成功。總之，我國波力發(fā)電雖起步較晚，但發(fā)展很快。微型波力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟，小型岸式波力發(fā)電技術(shù)已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。但我國波浪能開發(fā)的規(guī)模遠(yuǎn)小于挪威和英國，小型波浪發(fā)電距實(shí)用化尚有一定的距離。

潮流發(fā)電研究國際上開始于70年代中期，主要有美國、日本和英國等進(jìn)行潮流發(fā)電試驗(yàn)研究，至今尚未見有關(guān)發(fā)電實(shí)體裝置的報(bào)導(dǎo)。我國潮流發(fā)電研究始于70年代末，首先在舟山海域進(jìn)行了8kW潮流發(fā)電機(jī)組原理性試驗(yàn)。80年代一直進(jìn)行立軸自調(diào)直葉水輪機(jī)潮流發(fā)電裝置試驗(yàn)研究，目前正在采用此原理進(jìn)行70kW潮流試驗(yàn)電站的研究工作。在舟山海域的站址已經(jīng)選定。我國已經(jīng)開始研建實(shí)體電站，在國際上居領(lǐng)先地位，但尚有一系列技術(shù)問題有待解決。

近20多年來，受化石燃料能源危機(jī)和環(huán)境變化壓力的驅(qū)動(dòng)，作為主要可再生能源之一的海洋能事業(yè)取得了很大發(fā)展，在相關(guān)高技術(shù)后援的支持下，海洋能應(yīng)用技術(shù)日趨成熟，為人類在下個(gè)世紀(jì)充分利用海洋能展示了美好的前景。我國有大陸海岸線長達(dá)18000多公里，有大小島嶼6960多個(gè)，海島總面積6700平方公里，有人居住的島嶼有430多個(gè)，總?cè)丝?50多萬人。沿海和海島既是外向型經(jīng)濟(jì)的基地，又是海洋運(yùn)輸和開發(fā)海洋的前哨，并且在鞏固國防，維護(hù)祖國權(quán)益上占有重要地位。改革開放以來，隨著沿海經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，海島開發(fā)迫在眉睫，能源短缺嚴(yán)重地制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高。外商和華僑因海島能源缺乏，不愿投資；駐島部隊(duì)用電困難，不利于國防建設(shè)；特別是西沙、南沙等遠(yuǎn)離大陸的島嶼，依靠大陸供應(yīng)能源，因供應(yīng)線過長，諸多不便，非常艱苦。為了保證沿海與海島經(jīng)濟(jì)持久快速地發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，尋求解決能源供應(yīng)緊張的途徑已刻不容緩。

我國海洋能的利用技術(shù)現(xiàn)狀

資料顯示，我國從20世紀(jì)80年代開始，在沿海各地區(qū)陸續(xù)興建了一批中小型潮汐發(fā)電站并投入運(yùn)行發(fā)電。其中最大的潮汐電站是1980年5月建成的浙江省溫嶺市江廈潮汐試驗(yàn)電站，它也是世界已建成的較大雙向潮汐電站之一。總庫容490萬立方米，發(fā)電有效庫容270萬立方米。這里的最大潮差8.39米，平均潮差5.08米；電站功率3200千瓦。據(jù)了解，江廈電站每晝夜可發(fā)電14～15小時(shí)，比單向潮汐電站增加發(fā)電量30%～40%。江廈電站每年可為溫嶺、黃巖電力網(wǎng)提供100億瓦/小時(shí)的電能。

除潮汐能外，重點(diǎn)開發(fā)波浪能和海水熱能。統(tǒng)計(jì)顯示，海浪每秒鐘在1平方千米海面上產(chǎn)生20萬千瓦的能量，全世界海洋中可開發(fā)利用的波浪約為27—30億千瓦，而我國近海域波浪的蘊(yùn)藏量約為1.5億千瓦，可開發(fā)利用量約3000—3500萬千瓦，目前，一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始建造小型的波浪發(fā)電站。

而海水熱能是海面上的海水被太陽曬熱后，在真空泵中減壓，使海水變?yōu)檎羝?，然后推?dòng)蒸汽輪機(jī)而發(fā)電。同時(shí)，蒸汽又被引上來，冷卻后回收為淡水。這兩項(xiàng)技術(shù)我國正在研究和開發(fā)中。

海洋能的優(yōu)缺點(diǎn)

海洋能概述：開發(fā)利用潮汐、海流、海岸線和近海波浪的能量。

海洋能缺點(diǎn)：獲取能量的最佳手段尚無共識(shí)，大型項(xiàng)目可能會(huì)破壞自然水流、潮汐和生態(tài)系統(tǒng)。

海洋能優(yōu)點(diǎn)：取之不竭的可再生資源，潮汐能源有規(guī)律可循，開發(fā)規(guī)模大小均可。海洋能指蘊(yùn)藏于海水中的各種可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽度差能等。這些能源都具有可再生性和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)亟待開發(fā)利用的具有戰(zhàn)略意義的新能源。

波浪發(fā)電，據(jù)科學(xué)家推算，地球上波浪蘊(yùn)藏的電能高達(dá)90萬億度。目前，海上導(dǎo)航浮標(biāo)和燈塔已經(jīng)用上了波浪發(fā)電機(jī)發(fā)出的電來照明。大型波浪發(fā)電機(jī)組也已問世。我國在也對(duì)波浪發(fā)電進(jìn)行研究和試驗(yàn)，并制成了供航標(biāo)燈使用的發(fā)電裝置。將來的世界，每一個(gè)海洋里都會(huì)有屬于我們中國的波能發(fā)電廠。波能將會(huì)為我國的電業(yè)作出很大貢獻(xiàn)。

潮汐發(fā)電，據(jù)世界動(dòng)力會(huì)議估計(jì)，到2020年，全世界潮汐發(fā)電量將達(dá)到1000-3000億千瓦。世界上最大的潮汐發(fā)電站是法國北部英吉利海峽上的朗斯河口電站，發(fā)電能力24萬千瓦，已經(jīng)工作了30多年。中國在浙江省建造了江廈潮汐電站，總?cè)萘窟_(dá)到3000千瓦。

[責(zé)任編輯：wangkt] 標(biāo)簽：潮汐 海洋能 發(fā)電 海水 

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