中国能源资源状况调查——海洋能源_中国能源资源状况调查

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中国能源资源状况调查

—“蓝色能源”之海洋能源

学院：汽车学院

专业：热能与动力工程

学号：2205080107 姓名：赵志新

摘要：随着世界经济的发展，人口的增加，社会生活水平的不断提高，各国对能源的需求迅速增长，可以说没有能源就没有人类的文明。在当前的世界能源结构中，人类所利用的能源主要是石油、天然气、煤炭等化石燃料，这些燃料是不可再生的。正是化石能源的大量利用使其日渐枯竭，也带来了严重的环境问题，已引起世界各国的高度重视。有关专家预言: 随着世界科技的飞速发展,本世纪将是人类进入海洋能源开发利用的新时代。在世界各国宏观政策的支持和外部环境的推动及资金的扶持下, 经过多年的科研与试验、开发与利用, 海洋能源发电已具备了一定的技术水平和生产基础, 但仍存在着投资大、规模小, 获益能力低等问题, 还不具备市场竞争能力。

关键词：海洋能源；波浪能；潮汐能；海流能；海水温差能；海水盐差能；存在问题；发展战略

一、海洋能源的简述

海洋占地球表面的71%，以海平面计，全部陆地的平均海拔约为840米，而海洋的平均深度却为380米，整个海水的容积多达1.37×10的8次方平方千米。一望无际的汪洋大海，不仅为人类提供航运、水产和丰富的矿藏，而且蕴藏着巨大的能量。

浩瀚的大海，不仅蕴藏着丰富的矿产资源，更有真正意义上取之不尽，用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源，也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源。它有自己独特的方式与形态，就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热能、物理化学能等能源。直接地说就是潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。这是一种“再生性能源”，永远不会枯竭，也不会造成任何污染。

二、海洋能源的特点

(1)可再生性, 由于海水潮汐、海流和波浪等运动周而复始, 永不休止, 所以,海洋能是可再生能源;

(2)属于一种洁净能源;

(3)能量多变, 具有不稳定性, 运用起来比较困难;

(4)总量巨大, 但分布分散、不均, 能流密度低, 利用效率不高, 经济性差。

三、海洋能源的具体内容及在我国的分布

（一）海流能

海流亦称洋流, 是海洋中的海水朝一个方向不断流动, 尤如河流具有固定流动路线一样, 会产生一种不易觉察的海流动力。海流主要分布在大西洋的西部边界, 那里有强大的黑潮海流、墨西哥海流, 此外, 世界上还有日本海流、北太平洋海流、南极环海流等。海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似，几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流发电装置。美国设计了一个最宏伟的海流能利用装置，就放在佛罗里达半岛外侧的墨西哥海流上，还将一艘

海流发电船长年停泊在强劲的海流上发电。

我国沿岸潮流资源根据对130个水道的计算统计，理论平均功率为13948.52万kW。这些资源在全国沿岸的分布，以浙江为最多，有37个水道，理论平均功率为7090MW，约占全国的二分之一以上。其次是台湾、福建、辽宁等省份的沿岸也较多，约占全国总量的42%，其它省区较少。

（二）盐差能

盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能。主要存在于河海交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。盐差能的利用主要是发电。其基本方式是将不同盐浓度的海水之间的化学电位差能转换成水的势能，再利用水轮机发电，具体主要有渗透压式、蒸汽压式和机械—化学式等，其中渗透压式方案最受重视。盐差能发电是美国人在1939年首先提出来的。目前，世界上只有以色列建了一座150kW的盐差能发电的实验装置，实用性盐差能发电站还未问世。

我国海域辽阔，海岸线漫长，入海的江河众多，入海的径流量巨大，在沿岸各江河入海口附近蕴藏着丰富的盐差能资源。据统计我国沿岸全部江河多年平均入海径流量约为1.7-1.8×1012立方米，各主要江河的年入海径流量约1.5-1.6×1012立方米，据计算，我国沿岸盐差能资源蕴藏量约为3.9×1015千焦耳，理论功率约为1.25×108kW。

（三）波浪能

波浪能发电是继潮汐发电之后发展最快的一种海洋能源利用措施。波浪能是由大气层和海洋在相互影响的过程中，由于在风和海水重力作用下形成永不停息、周期性上下波动的波浪，这种波浪具有一定的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。波浪发电是波浪能利用的主要方式。此外，波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。

我国沿岸波浪能资源理论平均功率为1285.22万kW，这些资源在沿岸的分布很不均匀。以台湾省沿岸为最多，为429万kW，占全国总量的三分之一。其次是浙江、广东、福建和山东沿岸也较多，在160-205万kW之间，约为706万kW，约占全国总量的55%，其它省市沿岸则很少，仅在143-56万kW之间。广西沿岸最少，仅8.1万kW。

（四）温差能

温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温之差的热能。海洋的表面把太阳的辐射能的大部分转化成为热水并储存在海洋的上层。另一方面，接近冰点的海水大面积地在不到1000m的深度从极地缓慢地流向赤道。这样，就在许多热带或亚热带海域终年形成20℃以上的垂直海水温差。利用这一温差可以实现热力循环并发电。

除了发电之外，海洋温差能利用装置还可以同时获得淡水、深层海水、进行空调并可以与深海采矿系统中的扬矿系统相结合。因此，基于温差能装置可以建立海上独立生存空间并作为海上发电厂、海水淡化厂或海洋采矿、海上城市或海洋牧场的支持系统。总之，温差能的开发应以综合利用为主。

我国南海海域辽阔，水深大于800米的海域约140-150万平方公里，位于北回归线以南，太阳辐强烈，是典型的热带海洋。表层水温均在25℃以上。500-800米以下的深层水温在5℃以下，表深层水温度在20℃-24℃，蕴藏着丰富的温差

能资源，据初步计算，南海温差能资源理论蕴藏量约为1.19-1.33×1019千焦耳，技术上可开发利用的能量（热效率取7%）约为8.33-9.31×1017千焦耳，实际可供利用的资源潜力（工作时间取50%，利用资源10%）装机容量达13.21-14.76亿kW。

（五）潮汐能

潮汐能是海水受到月球、太阳等天体引力作用而产生的一种周期性海水自然涨落现象，是人类认识和利用最早的一种海洋能，其利用原理和水力发电相似。潮汐能的能量与潮量和潮差成正比。或者说，与潮差的平方和水库的面积成正比。和水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。世界上潮差的较大值约为13—15m，我国的最大值（杭州湾澉浦）为8.9m。一般说来，平均潮差在3m以上就有实际应用价值。

根据我国潮汐能资源调查统计，对可开发装机容量大于500kW的坝址和可开发装机容量200-1000kW的坝址共有424处港湾、河口，可开发装机容量200kW以上的潮汐资源，总装机容量为2179万kW，年发电量约624亿kWh。这些资源在沿海的分布是不均匀的，以福建和浙江为最多，站址分别为88处和73处，装机容量分别是1033万kW和891万kW，两省合计装机容量占全国总量的88.3%。其次是长江口北支（属上海和江苏）和辽宁、广东装机容量分别为70.4万kW和59.4万kW和57.3万kW，其它省区则较少，江苏沿海（长江口除外）最少，装机容量仅0.11万kW。

四、我国海洋能源发展存在的问题

近年来, 我国海洋可再生能源研究取得了长足进步, 但是, 与世界先进水平相比, 还存在不小差距, 主要原因如下:

(1)我国海洋能源总量巨大, 但分布分散、不均, 能流密度低, 能量变化大, 利用效率不高;

(2)海洋能利用技术是海洋、蓄能、土工、水利、机械、材料、发电、输电、可靠性等技术的集成, 目前尚不成熟, 致使一次性投资大, 与常规能源利用相比, 经济性不好, 影响海洋能利用的推广;

(3)开发政策不明确, 类似江厦潮汐电站的试验性电站较少, 科技创新投资力度小;

(4)科研人员的人才结构不合理, 科技队伍高龄化, 学科带头人少。

五、我国海洋能源发展战略

海洋能源发电在世界各国宏观政策的支持和外部环境的推动及资金的扶持下, 经过多年的科研与试验、开发与利用, 已具备了一定的技术水平和生产基础, 但仍存在着投资大、规小, 获益能力低等问题, 还不具备市场竞争能力。根据海洋能源的发展现状, 为促进我国海洋能的产业化开发, 未来应着重从以下几个方面发展:

(1)海洋能作为可再生能源具有持续开发价值, 需进行各类海洋能资源储量、分布的调查和评价;

(2)对于在技术上已经成熟的潮汐发电站, 要考虑建潮汐大坝的环境问题和它的经济性,特别要考虑发电与围垦、养殖与交通的综合利用;

(3)对于技术上还不成熟的波浪电站、潮流电站和海水温差电站, 进行新能源综合开发利用技术、多能互补联网运行与控制技术的研究等;

(4)对已建的实验潮汐电站开展优化运行研究, 提高其经济效益, 以促进潮汐电站的大规模发展。