海洋能

人类的祖先主要是在陆地生活，文明的发展带有大陆的色彩。随着社会的发展，人们开始重视海洋的开发，特别是海洋资源的开发。

20世纪80年代初，在联合国教科文组织公布的资料中可见，从理论上说，全世界海洋能可再生量约为76000吉瓦。其中最多的是太阳能辐射的热能被海水吸收贮存，为此形成的海洋能约40000吉瓦;由大陆河流汇入大海的河口形成的盐度差能也在30000吉瓦;由月亮和太阳对地球引力作用造成海水的涨落和流动，进而形成的潮汐能约3000吉瓦;此外还有风力造成海水波动的波浪能，也有3000吉瓦左右。由此可见，海洋是一个巨大的能量库。其中的盐度差能是由于河水与海水存在盐浓度差，淡水向海水渗透会造成带有压强差的渗透。如果我们能将河水和海水有效隔离，利用这种盐度差发电是一件极有益的事情。关于温差能的开发，虽然已有70年的时间了，但由于研制经费过高，只有一些发达国家支持研究，并取得了一些进展，但进展也仍处在试验阶段。对于盐度差能和温差能的开发，就目前的科学技术来看，我们还只能望“差”兴叹，只能留给后人去研究和开发吧!

潮汐能

关于潮汐，人类很早就对它有所认识。生活在海边的人每天都能见到海水的升降，中国人将早晨的海水涨落称作“潮”，晚间的海水涨落称作“汐”，即早潮晚汐，合称“潮汐”。这是“半日潮”的现象，即一日内有两次涨落，前后两次高潮位与低潮位间隔时间大致为12小时25分。此外还有全日潮和混合潮。

关于潮汐的科学认识，早期人们只是知道潮汐与月亮的运行有关。到17世纪才有所突破，但这种认识的历程也是曲折的，像著名科学家伽利略就对潮汐的认识有错误。到17世纪下半叶，牛顿等人才建立万有引力定律，进而对潮汐现象作出了科学的解释。

潮汐现象伴随着巨大的能量运输，特别是像(以我国为例)钱塘江大潮，怒潮排天倾泻，蔚为壮观，自古为天下人称奇。因此，人们就想办法利用这些能量。据说，1000多年前在我国山东蓬莱就有人利用潮汐能磨面，许多沿海国家都有类似的作法。现代人利用潮汐能主要是用于发电。

潮汐发电是利用天然海湾或河口筑坝，与海洋隔绝，以形成人工水库，而后利用潮汐的涨落，不断与人工水库造成一个集中水位落差，以用于发电。与河川水力和风力一样是可再生能源。

修建潮汐电站主要有几种类型，如单库单向电站，单库双向电站，双库单向电站等。

单库单向潮汐电站　这种电站比较简单，在海湾河口处建坝，形成一个水库，坝上建水轮发电机。

涨潮时提水闸，将海水蓄入水库。落潮时，水库的水位高于海面，要关闭水闸。将水库中的海水放归大海，海水通过水轮机，驱动水轮机转动，并带动发电机发电。一天有两次落潮，故可发电两次，累计发电时间可达10～12小时。这种电站结构简单，投资不大，小型电站多采用单库单向方式。缺点是效率低，只有20%。我国在山东建设的白沙口潮汐电站就是这种类型的电站。

单库单向电站

单库双向潮汐电站　这种电站的水轮机组结构是比较复杂的，这主要是为了适应双向发电的要求。由于是双向发电，可在涨潮和落潮时都能发电，所以每天发电时间可达20小时左右，效率大大提高了。世界上最大的法国朗斯潮汐电站和我国浙江江厦潮汐电站都采用单库双向方式。

双库单向潮汐电站　要修建两个水位不同的水库，两水库之间修建水轮机。涨潮时上水库开闸进水，下水库在落潮时开闸放水。两个水库始终保持一定水位差，从上水库向下水库流水，水流驱动水轮机，水流稳定且流向不变，这使机组运行平稳。由于是单向，机组结构简单，但两个水库对地形要求较高。我国浙江玉环修建的潮汐电站就属于这类电站。

单库双向电站

双库单向电站

从潮汐电站的发展来看，1912年，德国修建的布苏姆潮汐电站是世界上最早的利用潮汐发电的电站。后来，法国人也建成一座容量为1．8兆瓦的潮汐电站。1946年，法国人开始研究与设计世界最大的朗斯潮汐电站，1960年开始建造，1966年建成第一台机组，1968年全部建成。电站共安装了24台10兆瓦的“灯泡式”发电机(它的外形像灯泡)，年发电量达5．5亿千瓦时。由于潮汐发电成本高于核电成本，因此法国放慢了发展的步伐。

20世纪70年代以来，前苏联、加拿大、韩国、英国等10余个国家都投入资金研究潮汐发电，像英国曾计划建设5000兆瓦的潮汐电站，前苏联也有计划建造世界最大的潮汐电站，其容量为1．4万兆瓦，年发电量可达300亿千瓦时。

中国的海岸线长度达3．2万千米，具有很大可利用潮汐能的潜力，估计它的装机容量为110吉瓦，年发电量达2750亿千瓦时。20世纪50年代，我国也开始建造潮汐电站，最早在上海郊区建立了两座(功率为6千瓦和15千瓦)和江苏如皋一座(功率为13．5千瓦)。这些电站属于单向式，即每天早晨和晚间发电两次，共约10～12个小时。70年代在山东建成白沙口潮汐电站，它的第一台160千瓦机组发电是在1978年，后全部建成，机组总功率为960千瓦，年发电量为50万千瓦时。这座电站是双库单向式，可以昼夜不间断地发电。80年代在浙江温岭建设的江厦电站采用单库双向式，装机容量为3．2兆瓦，第一台机组于1981年投入运行，1985年全部建成。

波浪能和海流能

由于风吹和地球重力作用，在水面形成了起伏，这就是所谓的波浪。从外观上看，我们知道波浪是具有动能和势能的。虽然江河湖海都能产生波浪，但海浪受风影响大，俗话说，海上“无风三尺浪，有风浪滔天”，加上海洋面积大，海浪中可利用的能量最大。

经过科学考察发现，地球南半球的波浪比北半球的波浪要大，北半球波浪较多的地区主要是大西洋和太平洋的北纬30°～50°之间。

日本、美国、澳大利亚、英国和北欧一些国家对于波浪能的研究与开发比较重视，并建成一些发电装置。不过最早利用波浪能的报道是1799年，但这种报道也只是一些人的设想而已。关于研究与发展的工作主要是在现代，1965年，日本的益田善雄研制成功导航灯的波力发电器。20世纪70年代以来，波力发电得到一定发展，日本首先建成一艘兆瓦级的“海明”号波力发电船，挪威建成一座500千瓦的岸式波力发电站。

南海的波浪能较大，这里平均浪高超过1．5米，东海稍差，浪高在1～1．5米之间。中国波浪能蕴藏量约为700吉瓦。

我国也很重视波浪能的开发，在20世纪70年代中期，我国开始研制用于海上浮标灯的小型波力发电装置，功率在15～20瓦之间，已有小批量的生产，并在东南沿海的港口试用。1990年，中国科学院广州能源研究所与广州有关部门合作试制“中水道1”号航标灯波力发电船，已用于琼州海峡的导航船。大约同时，广州能源所还在珠江口的大万山岛建成一座3千瓦的岸式波力发电站。

海水表面的波浪能只得到初步的利用，其实由于海水的涨落和温度变化，还形成了海水的流动。有的海流是局限在小范围内的流动，有的海流有一定的规则，且流速较大，如大西洋暖流、墨西哥湾流、太平洋海流等。这种川流不息的海流具有极高的能量，因此被称作海流能。

在江河上建坝，利用水流发电。但在茫茫的大洋表面，我们如何建坝拦海流发电呢?美国科学家曾提出降落伞式海流集能方式的设想，我国科学家也曾提出建海中风车式水轮机的设想。不过这还只是设想，未曾试验，像上面的望“差”兴叹，这里也只能望“流”兴叹!但愿读者中在21世纪能成为科学家和工程师，将海洋温差能、盐度差能和海流能转变为电能，并入电网，并使潮汐能和波浪能的利用水平大大提高，为将来“向海洋进军”时提供更为便捷的能量创造条件。