海洋能发电现状分析

马冬娜

摘 要：该文对不同形式海洋能发电进行了介绍，包括潮汐能、波浪能、温差能、海流能和盐差能等。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（b）-0000-00

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。作为蕴藏于海水中的可再生能源，海洋能主要包括潮汐能、波浪能、温差能、海流能、盐差能等。潮汐发电利用潮汐能进行发电，波浪能发电利用波浪发电装置将波浪能转换成电能，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，驱动涡轮机运转，带动发电机发电，海流能主要利用海流流动推动水轮机发电，而盐差能发电则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。

1 概述

现海洋能通常是指蕴藏于海水中的可再生能源，主要包括潮汐能、波浪能、温差能、海流能、盐差能等。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。

2 发展现状

全世界的海洋能贮量极其巨大，据估算，潮汐能约27亿kw，波浪能约25亿kw，海流能约50亿kw，温差能约20亿kw，盐差能约26亿kw。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。尽管海洋能贮量巨大，但目前开发利用程度非常低。

2.1 世界发展现状

目前，世界上对潮汐能，波浪能的开发在技术上比较成熟，很多国家都已经建造了潮汐电站和波浪能电站，海流能、温差能和盐差能的开发利用都还在试验阶段，技术上还有很长的路要走。

据不完全统计，截至2007年底世界潮汐电站的总装机容量约为30万kW，仅开发了万分之一的潮汐资源。世界上最大的潮汐电站是1966年建成的法国朗斯潮汐电站，总装机容量为24万kW，单机功率为1万千瓦，共24台水轮机，年发电5.44亿度。

波浪能发电是继潮汐发电之后，发展最快的一种海洋能源的利用。目前世界上已有日本、英国、爱尔兰、挪威、西班牙、葡萄牙、瑞典、美国和中国等国家和地区在海上研建了波浪能发电装置。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），为当地400户居民供电，并与苏格兰公共电力供应商签订了15年的供电合同。葡萄牙2.25MW波浪发电项目经过三年开发之后，于2008年9月在葡萄牙里斯本隆重开张，号称世界第一座海浪发电机。但2009年3月宣告失败。

1979年8月美国在夏威夷建成第一座闭式循环海洋温差发电装置是温差能利用的一个里程碑。这座50kw级的电站不仅系统地验证了温差能利用的技术可行性，而且为大型化的发展取得了丰富的设计、建造和运行经验。美国50KW MINI—OTEC号海水温差发电船，由驳船改装，锚泊在夏威夷附近海面，采用闭式循环，工质是氨，利用深层海水与表面海水约21～23℃的温差发电。1979年8月开始连续3个500 h发电，发电机发出50 kW的电力。瑙鲁海水温差发电站是日本“阳光计划”，1973年选定在太平洋赤道附近的瑙鲁共和国建25 MW温差电站，1981年10月完成100kW实验电站。该电站建在岸上，将内径70 cm，长940 m的冷水管沿海床铺设到550m深海中。最大发电量为120 kW，获得31.5 kW的净出力。

从2001年开始，马塔切纳与意大利科研人员合作研制出世界上第一台海流能发电机样机，并在墨西拿沿海地区进行发电试验并获成功，产生电能容量可达40 kW。经过试验后，设计装机容量最高为130 kW，并于2006年4月3日与意大利国家电力公司的电力运输网实现并网发电。目前，世界上只有以色列建了一座150 kW的盐差能发电的实验装置，实用性盐差能发电站还未问世。

2.2 国内发展现状

我国对潮汐能的利用比较早，波浪发电的研究相对起步较晚，而海流能，温差能和盐差能的利用也是停留在试验阶段。自1958年，我国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，是世界上建潮汐电站数量最多的国家。不过建成的大部分潮汐电站由于建造水平低、经济效益差、利用价值少均已废弃，至今只有7座电站仍在正常运行发电。目前，这7座潮汐电站的总装机容量为7660 kW，年发电量超过1000万度，年发电量仅次于法国、加拿大，居世界第三位。

作为世界上主要的波能研究开发国家之一，我国从20世纪80年代初开始，主要对固定式和漂浮式振荡水柱波能装置以及摆式波能装置等进行了研究。1985年中科院广州能源研究所开发成功利用对称翼透平的航标灯用波浪发电装置。经过十多年的发展，我国已有60～450 W的多种型号产品并多次改进，目前已累计生产600多台在我国沿海使用，并出口到日本等国家。

温差能利用方面，1985年我国科学院广州能源研究所开始对温差利用中的一种“雾滴提升循环”方法进行研究。1989年，该所在实验室实现了将雾滴提升到21 m的高度记录。同时，该所还对开式循环过程进行了实验室研究，建造了两座容量分别为10 Wt和60 W的试验台。

我国海流能发电研究始于1982年。1984年，哈尔滨工程大学在实验室研制成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。我国于2000年建成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70 kW潮流能实验电站在国际上居领先地位，但尚有一系列技术问题有待解决。

盐差能利用方面，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。上水箱高出渗透器约10 m，用30公斤干盐可以工作8～14 h，发电功率为0.9～1.2 W。

3 存在问题及发展趋势分析

3.1 技术方面问题

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。波浪能转换成电能的中间环节多，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限制了目前波浪发电之发展，致使波能发电系统研究开发成长趋缓。

海流能、温差能和盐差能的开发利用都还在试验阶段，技术上还有很长的路要走。

3.2 经济方面问题

从数据分析看，潮汐发电和波浪发电的单位千瓦造价相对较高，发电机组利用率不高。位于福建宁德福鼎沙埕港八尺门的潮汐电站建设项目已完成预可行性研究报告，一期电站装机为2.4万kW，工程总投资为5.3亿元，合单位千瓦造价20208元。由于潮汐发电是波动和间歇的，输出功率变化大，发电机组利用率不高。2008年江厦潮汐电站的年发电量为721万千瓦时，上网电量为693万千瓦时。汕尾100 kW岸式波力电站的投资为210万元，合单位千瓦造价21000元。该波力电站于1996年12月开工，设计年平均功率为20 kW，年发电量17.52万千瓦时，设计年利用小时数为1752 h。

3.3 发展趋势分析

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。我国2007年发布的《可再生能源中长期发展规划》中指出，“要积极推进海洋能的开发利用，重点发展潮汐发电，到2020年我国要建成潮汐电站10万千瓦”，其中并未提及波浪发电发展目标。而且目前把利用潮汐发电等同于常规小水电来开发，也削弱了开发利用潮汐能的积极性。

4 结语

该文对潮汐能、波浪能、温差能、海流能和盐差能等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。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。

参考文献

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