海洋能发电综述

马冬娜

摘 要：该文介绍了不同形式海洋能发电，其中包括波浪能、温差能、海流能、盐差能和潮汐能等海洋能发电的应用方式、工作原理、发电关键技术等。通过对上述各种海洋能发电的国内、外发展现状的收集整理，分析了目前各种海洋能发电存在的关键技术问题和经济可行性问题，在此基础上对海洋能发电进行了展望，认为海洋能发电属于清洁能源发电，在化石能源逐渐消耗殆尽的将来，海洋能发电具有很好的发展前景，但由于技术上和经济上存在的问题，近期大规模开展潮汐发电等海洋能开发建设的可能性不大。

关键词： 海洋能 潮汐能 波浪能 发电

中图分类号：TM619 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（c）-0246-02

随着化石能源的逐渐枯竭，可再生能源逐步引起了人们的重视。潮汐能、波浪能、温差能、海流能、盐差能等是蕴藏于海水中的主要的可再生能源。全球有相当巨大的海洋能储量，据估算，约有27亿 kw潮汐能、25亿 kw波浪能、20亿 kw温差能、50亿 kw海流能、26亿 kw盐差能。我国海洋能源十分丰富，据估算，潮汐能资源约为1.9亿 kw；波浪能的开发潜力约1.3亿 kw，沿岸波浪能0.7亿 kw； 海流能0.5亿 kw；海洋温差能和盐差能分别有1.5亿 kw和1.1亿 kw。

海洋能发电是将海洋能转化成电能，主要有潮汐能发电、波浪能发电、温差能发电、海流能发电、盐差能发电等这几种。巨大的海洋能资源，在化石能源逐渐消耗殆尽的将来，具有很好的开发前景。

1 海洋能发电种类

1.1 潮汐发电

利用潮汐能可以进行潮汐发电，即通过河口、海湾等特殊地形，建立水坝，围成水库，同时在坝旁或坝中建水力发电厂房，利用潮汐涨落时海水流过水轮机时推动水轮发电机组发电。

按运行方式将潮汐电站分为三种，即单库单向型、单库双向型和双库单向型。单库单向型只用一个水库，仅在涨潮（或落潮）时发电。单库双向型只用一个水库，但涨潮与落潮时均可发电，平潮时不发电。双库单向型用二个相邻的水库，一个水库在涨潮时进水，另一个水库在落潮时放水，可以全天发电。潮汐发电需要具备资源条件。其关键技术包括电站的运行控制、设计制造水轮机组、电站设备在海水中的防腐、电站与海洋环境的相互作用等。我国对潮汐能的利用比较早，自1958年以来，就陆续在广东顺德东湾、山东乳山和上海崇明等地建立了几十座潮汐能发电站，潮汐电站数量在世界上是最多的，目前仍在正常运行发电的仍有7座，年发电量仅次于法国、加拿大，居世界第三位。现有的潮汐电站水电工程建筑物的施工还比较落后，水轮发电机组尚未定型标准化，潮汐电站比较复杂，潮汐大坝会对环境造成影响，这些都是潮汐能开发中存在的问题。

1.2 波浪能发电

波浪具有的动能和势能即为波浪能，通过发电装置将波浪能转换成电能即为波浪能发电。波浪发电包括三级能量转换。机构直接与波浪相互作用的一级能量转换，把波浪能转换成水的位能、装置的动能、或者是中间介质如空气的动能与亚能等；将一级转换所得能量转换成旋转机械的动能是二级能量转换，例如液压马达、空气透平等；将旋转机械的动能通过发电机转换成电能的是三级能量转换。波浪能利用中的关键技术有波浪的聚集与相位控制技术、波能装置建造与施工中的海洋工程技术、往复流动中的透平研究、波能装置的波浪载荷及在海洋环境中的生存技术、不规则波浪中的波能装置的设计与运行优化等。

继潮汐发电后，发展最快的一种海洋能源就是波浪能发电。当前，有中国、英国、日本、爱尔兰、等国家在海上研建了波浪能发电装置。如英国于2000年11月在Islay岛建成一座500kW岸式波浪发电站（振荡水柱空气透平发电机组），解决了当地400户居民的用电，还与苏格兰公共电力供应商签订了15年的供电合同。因涉及的中间环节多，波浪能转换成电能效率低，电力输出波动性大。由于波浪能的不稳定性，如何积累、存储波浪能使其成为有用的能源，如何提高设备的抗恶劣环境的能力等问题，都对波浪发电的进一步发展有所制约，导致系统研究开发波能发电速度缓慢。

1.3 温差能发电

温差能发电利用海洋表层和深层的温差，对中间介质进行沸腾冷却，驱动气轮机运转，带动发电机发电，主要有两种：开式循环和闭式循环。其中，开式循环系统主要由真空泵、冷水泵、温水泵、汽轮机、闪蒸器、发电机组、冷凝器等组成。系统由真空泵抽至一定的真空状态，再起动温水泵将表面的温水抽入闪蒸器，因存在一定的真空度，闪蒸器内的温海水沸腾蒸发成蒸汽。汽轮机通过流经管道的蒸汽开始运转，从而带动发电机发电。利用温差能最大的缺憾就是温差太小，能量密度不高。强化传热传质技术是温差能转换的关键。

我国科学院广州能源研究所1985年开始研究温差利用中的一种“雾滴提升循环”方法。该所于1989年在实验室实现了将雾滴提升到21 m高度的记录，同时还在实验室研究了开式循环过程，建造了两座试验台，容量分别为10 Wt和60 W。总体而言，温差能的开发利用还在试验阶段，技术上还有很长的路要走。

1.4 海流能发电

海流能发电是利用海流流动推动水轮机发电，和风力发电有类似的原理。因海水有相当于1000倍空气的密度，且装置必须放在水下，所以海流发电存在安装维护、防腐、海洋环境中的载荷与安全性能、电力输送等一系列的关键技术问题。

1982年，我国开始海流能发电研究；1984年，哈尔滨工程大学研制成60 W水轮机；1989年，研制成1 kW河流能发电装置，并在水库里进行了两个月的发电试验；2000年，我国建成70 kW潮流实验电站，并在舟山群岛的岱山港水道进行海上发电试验，是世界上第一个漂浮式潮流能试验电站。从研究水平看，我国研建70kW潮流能实验电站居世界领先地位，不过还存在一系列的技术问题。

1.5 盐差能发电

把不一样盐浓度海水间的化学电位差能转换成水的势能，再利用水轮机发电就叫盐差能发电。渗透压式、蒸汽压式、机械化学式是该发电的主要方式。在不同盐度的两种海水间放一层半透膜，通过膜会形成压力梯度，盐度低的一侧的水会通过膜向盐度高的一侧流动，一直到两侧盐度相同。通过海水泵将海水冲入水压塔，利用渗透压，淡水从半透膜渗透到水压塔内，使塔内水位增高，达到一定高度后，水从塔顶溢出并冲击水轮机旋转，带动发电机发电。膜技术和膜与海水介面间的流体交换技术是盐差能发电的关键技术。我国西安冶金建筑学院于1985年对水压塔系统进行了试验研究。

2 结语

该文对海洋能发电的工作原理、应用方式、发电关键技术等内容进行了介绍，分析了目前各种海洋能发电存在的关键技术问题和经济可行性问题，在此基础上对海洋能发电进行了展望，认为海洋能发电属于清洁能源发电，在化石能源逐渐消耗殆尽的将来，海洋能发电具有很好的发展前景，但由于技术上和经济上存在的问题，近期大规模开展潮汐发电等海洋能开发建设的可能性不大。

参考文献

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