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我國大陸海岸線長1.8萬km，曲折的海岸線，眾多的潮汐河流，蘊(yùn)藏著豐富的潮汐能源。潮汐能利用的近代發(fā)展，起始于20世紀(jì)50年代后期。從1958年起，我國陸續(xù)在廣東順德、東灣、山東乳山、上海崇明等地建立了幾十座潮汐能發(fā)電站，其中浙江省溫嶺市西南角樂清灣江廈潮汐試驗(yàn)電站裝機(jī)容量最大，功率為3 200kW，僅次于法國的郎斯潮汐發(fā)電站和加拿大安納波利斯潮汐發(fā)電站，是亞洲最大的潮汐電站。目前，國內(nèi)外已建的主要潮汐電站如表2所示
表2 國內(nèi)外已建主要潮汐電站
站名 所在地 裝機(jī)容量（MW） 運(yùn)行方式 建成時(shí)間
朗斯 法國 24×10 單庫雙向 1967年
安納波利斯 加拿大 1×20 單庫單向 1984年
基斯洛灣 前蘇聯(lián) 2×0.4 單庫雙向 1968年
江廈 中國浙江 1×0.5 1×0.6 3×0.7 單庫雙向 1985年
海山 中國浙江 2×0.075 雙庫連程 1975年
白沙口 中國山東 0.96 單庫單向 1978年
瀏河 中國江蘇 2×0.075 單庫雙向 1976年
鎮(zhèn)口 中國廣東 6×0.026 單庫雙向 1972年
果子山 中國廣西 0.04 單庫單向 1977年
潮汐能發(fā)電是一項(xiàng)潛力巨大的事業(yè)，經(jīng)過多年來的實(shí)踐，在工作原理和總體構(gòu)造上基本成型，可以進(jìn)入大規(guī)模開發(fā)利用階段，隨著科技的不斷進(jìn)步和能源資源的日趨緊缺，潮汐能發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來將有飛速的發(fā)展，潮汐能發(fā)電的前景是廣闊的。
3.2 波浪能
波浪能發(fā)電是繼潮汐發(fā)電之后發(fā)展最快的一種海洋能源利用措施。波浪能是由大氣層和海洋在相互影響的過程中，由于在風(fēng)和海水重力作用下形成永不停息、周期性上下波動(dòng)的波浪，這種波浪具有一定的動(dòng)能和勢(shì)能。波浪能的大小與波高的平方和波動(dòng)水域面積成正比。目前，日本、英國、美國、德國、加拿大、中國等都在研究波浪能發(fā)電，以日本、英國、挪威等國開發(fā)利用的水平較高。
解決波浪能發(fā)電的關(guān)鍵是波浪能轉(zhuǎn)換裝置。目前，人們運(yùn)用最多的幾種方式有氣動(dòng)式波浪能發(fā)電、液動(dòng)式波浪能發(fā)電、蓄水波浪能發(fā)電等。氣動(dòng)式波浪能發(fā)電是利用波浪的起伏力量，均勻地把波浪能轉(zhuǎn)換成氣流能，以推動(dòng)空氣渦輪機(jī)發(fā)電。世界上第一臺(tái)小型氣動(dòng)式波浪能發(fā)電裝置是日本人益田在1964年發(fā)明的。液動(dòng)式波浪能發(fā)電裝置是把波浪能轉(zhuǎn)換成液壓能，再通過液壓電機(jī)發(fā)電。比較典型的是英國人索爾特博士發(fā)明的“點(diǎn)頭鴨”式波浪發(fā)電裝置，“鴨體”吸收波浪能效率可達(dá)80%～90%。1985年，英國在蘇格蘭的艾萊島建造了一座75kW的振蕩水柱波力電站，1995年又建成一座輸出功率為2MW的波浪能發(fā)電站，可滿足2000戶家庭用電。蓄水波浪能發(fā)電是利用氣泵原理，使海浪“聚集”，并提高波浪的高度，以涌進(jìn)岸邊高處的蓄水池，再用高水頭來沖擊水輪電機(jī)發(fā)電。
我國波浪能資源豐富，估計(jì)約有5億kW以上。但我國波浪能發(fā)電的研究起步較晚，1990年才在大萬山島建成第一座20kW級(jí)的試驗(yàn)性波浪發(fā)電站。
3.3 溫差能
溫差能是由于深部海水與表面海水溫度差而產(chǎn)生的能量。溫差能發(fā)電與地?zé)崮馨l(fā)電相似，其方式有三種：第一種是開放循環(huán)式，即將海水直接在低壓下蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸汽，去推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。最早提出開放循環(huán)式溫差發(fā)電的是法國的阿松瓦爾，他的學(xué)生克勞德在1926年試驗(yàn)成功海水溫差發(fā)電，并于1930年在古巴海濱建成世界上第一座海水溫差發(fā)電站，功率為10kW。1948年，法國在非洲象牙海岸建造了一座7000kW的海水溫差發(fā)電站。開放循環(huán)式發(fā)電除得到電能外，還可以得到大量的淡水和副產(chǎn)品。第二種是封閉循環(huán)式，即利用海水上下溫度差來使低沸點(diǎn)物質(zhì)(如氟里昂、氨等)產(chǎn)生蒸汽，再用蒸汽推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。閉路循環(huán)式是美國安德森父子1964年提出來的，1979年美國在夏威夷正式建成閉路循環(huán)式發(fā)電站，發(fā)電能力為50kW。閉路循環(huán)式發(fā)電可大大提高進(jìn)排氣之間的壓力差和渦輪機(jī)的工作效率。第三種是混合循環(huán)式，它具有以上兩種發(fā)電方式的特點(diǎn)，且效率更高。
目前，全世界已建有8座溫差能發(fā)電站。預(yù)計(jì)到2010年全球?qū)⒂?030座海洋溫差能發(fā)電站問世。美、日等國是研究溫差能發(fā)電的先進(jìn)國家。美國在夏威夷建有一座閉路循環(huán)溫差發(fā)電站，輸出功率50kW，還將建一座發(fā)電能力達(dá)16萬kW的溫差能發(fā)電站。日本于20世紀(jì)80年代分別在南太平洋的瑙魯島和鹿兒島建成100kW和MW級(jí)兩座溫差能電站。我國海域遼闊，東海、黃海、南海的平均水溫都比較高，特別是南海夏季平均可達(dá)36℃以上，且大部分地區(qū)水深在1000m以上，自表層向下500～1000m即可得到5℃的冷水，具有利用海水溫差發(fā)電的有利條件和廣闊前景。中國科學(xué)院廣州能源研究所于20世紀(jì)80年代中期曾在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過開放式溫差能裝置的模擬研究。
3.4 鹽差能
海水屬于咸水，它含有大量的礦物鹽，河水屬于淡水。因此，當(dāng)陸地河水流入大海的交界區(qū)域，咸淡水相混時(shí)就會(huì)形成鹽度差和較高的滲透壓力，淡水會(huì)向咸水方向滲透，直至兩者鹽度平衡，在兩種水體的接觸面上新生一種物理化學(xué)能，利用這種能量發(fā)電就是海洋鹽差能發(fā)電。
鹽差能發(fā)電是美國人在1939年首先提出來的。目前，世界上只有以色列建了一座150kW的鹽差能發(fā)電的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)用性鹽差能發(fā)電站還未問世，看來人類要大規(guī)模地利用鹽差能發(fā)電還有一個(gè)相當(dāng)長的過程。
3.5 海流能
海流亦稱洋流，是海洋中的海水朝一個(gè)方向不斷流動(dòng)，尤如河流具有固定流動(dòng)路線一樣，會(huì)產(chǎn)生一種不易覺察的海流動(dòng)力。海流主要分布在大西洋的西部邊界，那里有強(qiáng)大的黑潮海流、墨西哥海流，此外，世界上還有日本海流、北太平洋海流、南極環(huán)海流等。
海流能的主要用途是發(fā)電。它的發(fā)電原理就是利用海流的沖擊力使水輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。美國設(shè)計(jì)了一個(gè)最宏偉的海流能利用裝置，就放在佛羅里達(dá)半島外側(cè)的墨西哥海流上，還將一艘海流發(fā)電船長年停泊在強(qiáng)勁的海流上發(fā)電。我國海流能發(fā)電起步較晚，1994年才在浙江省岱山縣官山島建成第一座海流能發(fā)電站。目前，世界海流能發(fā)電技術(shù)仍處于試驗(yàn)研究階段。
4、我國海洋能發(fā)展存在的問題
近50年來，我國海洋可再生能源研究取得了長足進(jìn)步，但是，與世界先進(jìn)水平相比，還存在不小差距，主要原因如下：
?。?）我國海洋能源總量巨大，但分布分散、不均，能流密度低，能量變化大，利用效率不高；
?。?）海洋能利用技術(shù)是海洋、蓄能、土工、水利、機(jī)械、材料、發(fā)電、輸電、可靠性等技術(shù)的集成，目前尚不成熟，致使一次性投資大，與常規(guī)能源利用相比，經(jīng)濟(jì)性不好，影響海洋能利用的推廣；
?。?）開發(fā)政策不明確，類似江廈潮汐電站的試驗(yàn)性電站較少，科技創(chuàng)新投資力度?。?/p>
（4）科研人員的人才結(jié)構(gòu)不合理，科技隊(duì)伍高齡化，學(xué)科帶頭人少。
5、發(fā)展趨勢(shì)
海洋能的發(fā)展趨勢(shì)是大型化，這有利于提高經(jīng)濟(jì)效益；另外一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是多種經(jīng)營、綜合利用[7]。
建設(shè)潮汐電站除了利用潮汐能發(fā)電以外，還可以廣泛開展包括圍墾、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游及其他產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的綜合利用，獲取巨大的經(jīng)濟(jì)效益。潮汐電站一般都要截取港灣作為水庫，建壩之后的庫水位比建壩前的海水位要低，因此沿庫區(qū)周圍就可以開墾出大片田地，這與河川電站水庫蓄水后將淹沒大量耕地正好相反。潮汐電站水庫的水面水位變幅小，用于養(yǎng)殖業(yè)有著特別的優(yōu)越性，養(yǎng)殖效益高，據(jù)統(tǒng)計(jì)，位于浙江省溫嶺市的江廈潮汐試驗(yàn)電站圍墾與養(yǎng)殖的效益已遠(yuǎn)高于發(fā)電的收入。
對(duì)于溫差能發(fā)電，不管是抽上來的熱水還是冷水，在用于發(fā)電目的以后所排出來的剩余海水都可用于多目的綜合利用，如水產(chǎn)養(yǎng)殖、動(dòng)物飼養(yǎng)、植物培育、冷房冷庫等。由于深層海水具有營養(yǎng)、清凈、低溫等性能，其綜合利用前景更為廣闊。
6、 發(fā)展戰(zhàn)略
海洋能源發(fā)電在世界各國宏觀政策的支持、外部環(huán)境的推動(dòng)及資金的扶持下，經(jīng)過多年的科研與試驗(yàn)、開發(fā)與利用，已具備了一定的技術(shù)水平和生產(chǎn)基礎(chǔ)，但仍存在著投資大、規(guī)模小，獲益能力低等問題，還不具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。根據(jù)海洋能源的發(fā)展現(xiàn)狀，為促進(jìn)海洋能的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，未來應(yīng)著重從以下幾個(gè)方面發(fā)展：
?。?）海洋能作為可再生能源具有持續(xù)開發(fā)價(jià)值，需進(jìn)行世界各類海洋能資源儲(chǔ)量、分布的調(diào)查和評(píng)價(jià)；（2）對(duì)于在技術(shù)上已經(jīng)成熟的潮汐發(fā)電站，要考慮建潮汐大壩的環(huán)境問題和它的經(jīng)濟(jì)性，特別要考慮發(fā)電與圍墾、養(yǎng)殖與交通的綜合利用；（3）對(duì)于技術(shù)上還不成熟的波浪電站、潮流電站和海水溫差電站，進(jìn)行新能源綜合開發(fā)利用技術(shù)、多能互補(bǔ)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)的研究等；（4）對(duì)已建的實(shí)驗(yàn)潮汐電站開展優(yōu)化運(yùn)行研究，提高其經(jīng)濟(jì)效益，以促進(jìn)潮汐電站的大規(guī)模發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
1喻依兆，何平，加速新能源和可再生能源的開發(fā)利用，昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，（4）：9~12
2 周北駒，發(fā)展新能源和可再生能源對(duì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重大現(xiàn)實(shí)意義，中國能源，1997，（3）：16~18
3 Wilson E M. Tidal Power Reviewed. Water Power &Dam Construction，1983(9)：13~17
4周善元，21世紀(jì)的新能源—海洋能，江西能源，2002，（1）：38~41
5沈祖詒，潮汐電站，北京：中國電力出版社，1997
6徐漢興，潮汐計(jì)算[M]，北京：人民交通出版社，1996
7劉燕華，21世紀(jì)初中國海洋科學(xué)技術(shù)發(fā)展前瞻[M]，北京：海洋出版社，2000
作者：李曉英 陳守倫 婁建
作者單位：河海大學(xué)水利水電工程學(xué)院
來源：中國水利水電市場(chǎng)
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