aqumwko海洋_能源利用技術(shù)進展及展望

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2、Youhavetobelieve,thereisaway.Theancientssaid:"thekingdomofheavenistryingtoenter".Onlywhenthereluctantstepbysteptogotoit'stime,mustbemanagedtogetonestepdown,onlyhavestruggledtoachieveit.--GuoGeTech海洋能源利用技術(shù)進展與展望本文介紹了海洋能源中潮汐能、波浪能、溫差能、海流能和鹽差能的資源、轉(zhuǎn)換原理和技術(shù)研究進展。重點介紹了近20年

3、來世界各國開發(fā)研究的各種海洋能源轉(zhuǎn)換設(shè)備和裝置，通過對海洋能關(guān)鍵技術(shù)及其進展的分析，對海洋能利用的現(xiàn)狀進行了評估。根據(jù)技術(shù)及商業(yè)可行性、資源可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護等要素，預(yù)測在今后的5-10年內(nèi)，潮汐能將得到更大規(guī)模的應(yīng)用，波浪能和海流能將逐步產(chǎn)業(yè)化。作為戰(zhàn)略能源資源的溫差能將在2020年左右，在海洋開發(fā)中發(fā)揮重要作用。結(jié)合中國的具體情況，建議近期重點研究潮汐發(fā)電機組技術(shù)、百千瓦級波浪和海流示范裝置以及溫差能綜合利用試驗裝置。?????1海洋能源的種類與資源????海洋能源通常指海洋中所蘊藏的可再生的自然能源，主要為潮汐能、波

4、浪能、海流能（潮流能）、海水溫差能和海水鹽差能。更廣義的海洋能源還包括海洋上空的風(fēng)能、海洋表面的太陽能以及海洋生物質(zhì)能等。究其成因，潮汐能和潮流能來源于太陽和月亮對地球的引力變化，其他均源于太陽輻射。????海洋能源按儲存形式又可分為機械能、熱能和化學(xué)能。其中，潮汐能、海流和波浪為機械能，海水溫差為熱能，海水鹽差為化學(xué)能。???1．1潮汐能????潮汐能是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能，其利用原理和水力發(fā)電相似。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比?；蛘哒f，與潮差的平方和水庫的面積成正比。和水力發(fā)電相比，潮汐能的能量密度很低，相當(dāng)

5、于微水頭發(fā)電的水平。世界上潮差的較大值約為13一15m，我國的最大值（杭州灣澈浦）為8.9m。一般說來，平均潮差在3m以上就有實際應(yīng)用價值。???全世界潮汐能的理論估算值為109kW量級，我國的潮汐能理論估算值雖為108kW量級，但實際可利用數(shù)遠(yuǎn)小于此數(shù)。根據(jù)中國海洋能資源區(qū)劃結(jié)果，沿海潮汐能可開發(fā)的潮汐電站壩址為424個，總裝機容量約為2.2Xl07kW。浙江和福建沿海為潮汐能較豐富地區(qū)。????1．2波浪能????波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運動周期以及迎波面的寬度成正比。波浪

6、能是海洋能源中能量最不穩(wěn)定的一種能源。臺風(fēng)導(dǎo)致的巨浪，其功率密度可達(dá)每米迎波面數(shù)千kW，而波浪能豐富的歐洲北海地區(qū)，其年平均波浪功率也僅為20-40kW／m中國海岸大部分的年平均波浪功率密度為2-7kW／m。????全世界波浪能的理論估算值也為109kW量級。利用中國沿海海洋觀測臺站資料估算得到，中國沿海理論波浪年平均功率約為1．3X107kW。但由于不少海洋臺站的觀測地點處于內(nèi)灣或風(fēng)浪較小位置，故實際的沿海波浪功率要大于此值。其中浙江、福建、廣東和臺灣沿海為波能豐富的地區(qū)。???1．3海流能????海流能是指海水流動的動能

7、，主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動。海流能的能量與流速的平方和流量成正比。相對波浪而言，海流能的變化要平穩(wěn)且有規(guī)律得多。潮流能隨潮汐的漲落每天2次改變大小和方向。一般來說，最大流速在2m／s以上的水道，其海流能均有實際開發(fā)的價值。????全世界海流能的理論估算值約為IQ8kW量級。利用中國沿海130個水道、航門的各種觀測及分析資料，計算統(tǒng)計獲得中國沿海海流能的年平均功率理論值約為1.4X107kW。其中遼寧、山東、浙江、福建和臺灣沿海的海流能較為豐富，不少水道的能量密度為15一30kW

8、／m2，具有良好的開發(fā)值。值得指出的是，中國的海流能屬于世界上功率密度最大的地區(qū)之一，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。???1．4溫差能????溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間水溫之差的熱能。海洋的表面把太陽的輻射能的大部分轉(zhuǎn)化成為熱水并儲存在海洋的上層。另一方面，接近冰點的海水大面積地在不到1000m的深度從極地緩慢地流向赤道。這樣，就在許多熱帶或亞熱帶海域終年形成20C以上的垂直海水溫差。利用這一溫差可以實現(xiàn)熱力循環(huán)并發(fā)電。????全世界海洋溫差能的

9、理論估算值為10“kW量級。根據(jù)中國海洋水溫測量資料計算得到的中國海域的溫差能約為1．5X108kW，其中99％在甫中國海。南海的表層水溫年均在26℃以上，深層水溫（800m深處）常年保持在5℃，溫差為2＝℃，屬于溫差能豐富區(qū)域。???1．5鹽差能????鹽差能是指海水和淡水之間或兩種含鹽