第七講海洋能發(fā)電可再生能源發(fā)電技術(shù)公共郵箱：，密碼:123456要點海洋能資源波浪能海流能海水溫差能海水鹽差能潮汐能海洋的巨大威力巨大的海浪可把13噸重的整塊巨石拋到20米高處，能把1.7萬噸的大船推上海岸。1968年，一艘巨型油輪，在好望角海域被狂濤巨浪折為兩段（想想這是怎么原因？）如果海洋中蘊藏的豐富能源能夠為人類所用，那人類也許再也不必為能源問題擔(dān)憂了。海洋能源（簡稱海洋能）

海洋能源是海水中蘊藏著的一切的能量資源的總稱，通常指海洋中所蘊藏的可再生的自然能源。以潮汐、波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在。除了潮汐能和潮流能來源于太陽和月亮對地球的引力作用以外，其他幾種都來源于太陽輻射。海洋能源又可分為機械能、熱能和化學(xué)能。想想上面五種形式的海洋能都是什么類型？蘊藏于海水中的海洋能是十分巨大的，這些海洋能源可以不斷得到補充，都是取之不盡、用之不竭的。海洋是超大的太陽能接收體和存儲器，是個“藍色油田”。據(jù)聯(lián)合國教科文組織估計，海洋能可再生總量為766億千瓦。其中 溫差能為400億千瓦，鹽差能為300億千瓦， 潮汐能為30億千瓦，波浪能為30億千瓦， 海流能為6億千瓦。世界海洋能資源不是全能利用。估計技術(shù)上允許利用的約64億千瓦，其中，鹽差能30億千瓦，溫差能20億千瓦，

波浪能10億千瓦，海流能3億千瓦，潮汐能1億千瓦?！吨袊履茉磁c可再生能源1999白皮書》公布的結(jié)果：沿海潮汐能資源可開發(fā)總裝機容量為2179萬千瓦，年發(fā)電624億度；進入岸邊的波浪能理論平均功率為1285萬千瓦；潮流能理論平均功率1394萬千瓦；溫差能理論蘊藏量約(1.2~1.3)×1019kJ，實際可用裝機(1.3~1.5)×106MW；鹽差能資源理論蘊藏量約為3.9×1015kJ，理論功率為1.25×105MW。我國海洋能資源波浪的成因和類型波浪的能量來自于風(fēng)和海面的相互作用傳遞的能量取決于風(fēng)速、風(fēng)與海水作用時間及作用路程。小知識：巨大浪涌往往是風(fēng)暴來襲的前兆？海浪的類型風(fēng)浪，在風(fēng)的直接吹拂作用下產(chǎn)生的水面波動。由風(fēng)引起的波浪在靠近其形成的區(qū)域才被稱為風(fēng)浪。風(fēng)浪傳播開去，出現(xiàn)在距離很遠的海面。這種不在有風(fēng)海域的波浪稱為涌浪。外海的波浪傳到海岸附近，因水深和地形會改變波動性質(zhì)，出現(xiàn)折射、波面破碎和倒卷，這就是近岸浪。小知識：“無風(fēng)不起浪”和“無風(fēng)三尺浪”水面上的大小波浪交替，有規(guī)律地順風(fēng)滾動前進；水面下的波浪隨風(fēng)力不同做直徑不同、轉(zhuǎn)速不同的圓周或橢圓運動。海浪的運動全球波浪能資源波浪能年平均功率密度的全球分布，如圖所示：想想：哪些地方的波浪能比較便于利用？我國波浪能資源我國海岸線長，海域遼闊。90%以上分布在經(jīng)濟發(fā)達而常規(guī)能源缺乏的東南沿海，主要是浙江、福建和廣東沿海，以及臺灣省沿岸。據(jù)波浪能能流密度和開發(fā)利用的自然環(huán)境條件， 首選浙江、福建沿岸，應(yīng)為重點開發(fā)利用地區(qū)， 其次廣東東部、長江口和山東半島南岸中段。波浪能的優(yōu)點在海洋能中，波浪能除可循環(huán)再生以外，還有以下優(yōu)點：1）以機械能形式存在，在各種海洋能中品位最高；2）在海洋能中能流密度最大；3）在海洋中分布最廣。4）可通過較小的裝置實現(xiàn)其利用；5）可提供可觀的廉價能量。波浪能的轉(zhuǎn)換方式波浪能的轉(zhuǎn)換方式，大體上可分為四類：—

機械傳統(tǒng)式—

空氣渦輪式—

液壓式—

蓄能水庫式（1）機械傳動式（2）空氣渦輪式這種裝置結(jié)構(gòu)簡單，而且以空氣為工質(zhì)，沒有液壓油泄露的問題。（3）液壓式通過某種泵液裝置將波浪能轉(zhuǎn)換為液體的壓能或位能，再由油壓馬達或水輪機驅(qū)動發(fā)電機。這類裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也較高。但由于液體的不可壓縮性，當(dāng)與波浪相互作用時，液壓機構(gòu)能獲得很高的壓強，轉(zhuǎn)換效率也明顯高。根據(jù)系留狀態(tài)，波浪能轉(zhuǎn)換裝置可分為固定式和漂浮式。波浪能裝置的安裝模式各種波浪能轉(zhuǎn)換裝置，往往都需要一個主梁或主軸，即一種居中的、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，系錨或固定在海床或海灘。根據(jù)主梁與波浪運動方向的關(guān)系，波浪能轉(zhuǎn)換裝置可分為：（1）終結(jié)型模式……（2）減緩型模式……（3）點吸收模式……典型的波浪能發(fā)電裝置（1）振蕩水柱式（OWC）水注上升和下降時，氣流方向是相反的，氣輪機的旋轉(zhuǎn)方向如果來回變化，發(fā)電也時正時負(fù)……小知識：Wells渦輪機（3）點頭鴨式（Duck）鴨子的“胸脯”對著海浪傳播的方向，隨著海浪的波動，像不倒翁一樣不停地擺動。搖擺機構(gòu)帶動內(nèi)部的凸輪/鉸鏈機構(gòu)，改變工作液體的壓力，從而帶動工作泵，推動發(fā)電機發(fā)電。

可同時將波浪的動能和勢能轉(zhuǎn)換，理論效率達到90%以上。浮動主梁骨架上，可并排放置多個“鴨子”。（5）擺式（Pendulum）1983年建造了一座推擺式波浪能電站。通過浮板的擺動將波浪能轉(zhuǎn)換為液壓產(chǎn)生電力。這是日本的波浪能電站中效率較高的一個。

（6）收縮坡道式在電站入口處設(shè)置喇叭形聚波器和逐漸變窄的楔形導(dǎo)槽，當(dāng)波浪進入寬闊一端向里傳播時，波高不斷地被放大，直至波峰溢過邊墻，轉(zhuǎn)換成勢能。水流從楔形流道上端流出，進入一個水庫，然后經(jīng)過水輪機返回大海。代表性波浪能發(fā)電項目（1）英國75kW和500kW的LIMPET岸式海洋動力能源轉(zhuǎn)換器，是一種振蕩水柱型（OWC）波浪能裝置。1991年在蘇格蘭愛雷島上建成75kW項目。2000年又在同一島嶼上建成一座500kW的項目，是目前世界上最成功的海浪發(fā)電裝置。（2）挪威350kW的TAPCHAN1986年，在挪威貝爾根附近一個小島上，建造了一座裝機容量為350kW波浪能電站。特色：開口約60m的喇叭形聚波器和長約30m的楔形導(dǎo)槽。電站從1986年建成后，一直正常運行到1991年，年平均輸出功率約為75kW，是比較成功的一座波浪電站。（3）英國750kW的海蛇“海蛇”由英國海洋動力傳遞公司設(shè)計。漂浮式，由若干圓柱形鋼殼結(jié)構(gòu)單元鉸接而成。第一個“海蛇”波能裝置2002年3月完成。承接建造了葡萄牙北部海岸“海蛇”波浪發(fā)電項目，

每條“海蛇”的裝機容量為750kW。（4）日本“海明”號“海明”號波浪發(fā)電計劃是由日本海洋科學(xué)技術(shù)中心牽頭，美、英、挪威、瑞典、加拿大等國參加。研究工作在一個由船舶改造的漂浮結(jié)構(gòu)上進行，帶有13個振蕩水柱氣室，在船的內(nèi)室里，安裝了幾臺海浪發(fā)電裝置?！昂Ｃ鳌碧柕拇斫Y(jié)構(gòu)海底電纜和錨泊設(shè)計較成功，但發(fā)電效率令人失望，系統(tǒng)總效率不超過6.5%。作為一個大型國際合作項目，“海明”計劃的貢獻不僅在于獲得了大量技術(shù)成果，還在世界范圍內(nèi)推動了波浪能研究。（5）日本“巨鯨”號“巨鯨”是日本海洋科學(xué)中心于1990s初開始研建。一個包括波浪發(fā)電、海上養(yǎng)殖和旅游業(yè)在內(nèi)的綜合利用計劃。安裝了1臺10kW、2臺50kW和2臺30kW的發(fā)電機組，于1998年完成制造，投放于三重縣外海。1998年9月開始持續(xù)兩年的實海況試驗，裝置的各部分工作正常，總發(fā)電效率最大可達12%。（6）歐共體2MW的OSPREYOSPREY意思是海洋涌浪動力可再生能源，實際上是波浪能和風(fēng)能兩用的近岸裝置。1995年英國制造了OSPREY-1，總?cè)萘?MW，其中沉箱式波能發(fā)電裝置500kW，風(fēng)能1500kW，造價$350萬，下水時裝置受到損壞。英國又開始研建OSPREY2000，裝機容量仍為2MW。（7）中國大萬山島3kW和20kW岸基OWC1989年，中科院廣州能源研究所，在珠海市大萬山島，建成中國第一座波浪能試驗電站。這座3千瓦的岸式振蕩水柱型波浪能電站，采用人造水道和Wells渦輪機。在該電站原有基礎(chǔ)上，1996年完成20千瓦電站的建造。（8）中國廣東汕尾100kW岸基OWC2001年建成的100kW岸式波力電站，位于廣東省汕尾市遮浪鎮(zhèn)，是一座與并網(wǎng)運行的岸式OWC型波浪能電站。這座電站的建設(shè)成功，使我國大型波能裝置的設(shè)計、建造、保護等各方面均有較大程度的提高，使我國的波能轉(zhuǎn)換研究基本達到國際同時期的先進水平。波浪發(fā)電的發(fā)展1799

年，世界上第一個關(guān)于波浪能發(fā)電的專利。20世紀(jì)中葉以來，波浪能利用得到了越來越多的關(guān)注和重視。波浪能發(fā)電的設(shè)想在世界各地不斷涌現(xiàn)。1964

年，世界上第一個海浪發(fā)電裝置——航標(biāo)燈。1970s末，日本、美、英等國合作研制了“海明”號發(fā)電船，還有遠離海岸的電力傳輸裝置，并進行了海上試驗。中國也是波浪能研發(fā)的主要國家之一，在世界上有一定影響。1989年，中國第一座波浪電站建成并試發(fā)電成功。1996年改建為20千瓦。1999年，100千瓦擺式波浪能電站試運行成功。2000年，100千瓦岸式振蕩水柱式電站建成發(fā)電。目前至少已累計生產(chǎn)600多臺在中國沿海使用，并出口到日本等國家。波浪發(fā)電的發(fā)展海流，主要指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動(洋流)， 以及由潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動(潮流)。海流能是流動海水的動能，與流速的平方和流量成正比。相對波浪而言，海流能的變化平穩(wěn)且有規(guī)律。

洋流方向基本不變，流速也比較穩(wěn)定；

潮流會周期性地改變大小和方向。海流和海流能一般說來，最大流速在2m/s以上的水道，海流能均有實際開發(fā)價值。潮流的流速一般2～5.5km/h，在狹窄海峽或海灣里，流速會很大。例如杭州灣海潮。洋流的動能非常大，如佛羅里達洋流和墨西哥洋流。海流的能量海流能資源在全國沿岸的分布，在遼寧、山東、浙江、福建和臺灣沿海的海流能較為豐富。根據(jù)沿海能源密度、理論蘊藏量和開發(fā)利用的環(huán)境條件等因素，浙江舟山和渤海海峽等海域條件良好。海流能的資源分布海流發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r進行海流能技術(shù)研發(fā)的國家，有中、美、英、加、日、意等。其中美、日和英等發(fā)達國家進行了較多的潮流發(fā)電試驗，相對而言走在前列。加拿大在1980年就提出用類似垂直軸風(fēng)力機的水輪機來獲取潮流能，還進行了5kW的海流透平試驗。隨后英國和意大利設(shè)想的潮流發(fā)電機都采用類似的方案。1985年美國試驗了2kW小型的海流渦輪機發(fā)電裝置。日本1988

年安裝在海底的215kW海流機組，是比較成功的海流發(fā)電項目。

中國是世界上潮流發(fā)電研究最早的國家。1978年，有農(nóng)民企業(yè)家造了一個試驗裝置，得到了6.3kW的電力輸出。哈工大經(jīng)過多次樣機試驗，

2000年建成70kW

實驗電站。

海流發(fā)電有許多優(yōu)點不必像潮汐發(fā)電那樣，修筑大壩，還要擔(dān)心泥沙淤積；也不像海浪發(fā)電那樣，電力輸出不穩(wěn)。目前海流發(fā)電雖然還處在小型試驗階段，它的發(fā)展還不及潮汐發(fā)電和海浪發(fā)電，但人們相信，海流發(fā)電將以穩(wěn)定可靠、裝置簡單的優(yōu)點，在海洋能的開發(fā)利用中獨樹一幟。海流發(fā)電的原理（1）輪葉式海流發(fā)電原理和風(fēng)力發(fā)電類似，利用海流推動輪葉，帶動發(fā)電機。輪葉的轉(zhuǎn)軸有與海流平行的，也有與海流垂直的，如圖所示。（2）降落傘式海流發(fā)電多個“降落傘”串聯(lián)在環(huán)形的鉸鏈繩上。當(dāng)海流的力量會迫使“降落傘”張開或收攏。鉸鏈繩在撐開的“降落傘”帶動下轉(zhuǎn)動，帶動安裝在船上的鉸盤轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。（3）磁流式海流發(fā)電帶電粒子高速地垂直流過強磁場時，可以直接產(chǎn)生電流。磁流式發(fā)電裝置沒有機械傳動部件，不用發(fā)電機組，海流能的利用效率很高。目前這種海流發(fā)電方式還處在原理性研究階段。海水的溫差太陽輻射的情況不同，海水的溫度是有差異的。

水平分布，一般隨著緯度增加而降低。

垂直分布，都是隨著深度增加而降低。海水溫度大體保持穩(wěn)定，溫度變動范圍一般在-2～3℃。海水的溫差和溫差能海水溫差能由海洋表層海水和深層海水之間水溫差形成的溫差熱能，是海洋能的一種重要形式。全球的海洋溫差能分布據(jù)有關(guān)研究資料，位于北緯45°至南緯40°的約100個國家和地區(qū)都可以進行海洋溫差發(fā)電。中國的海水溫差能分布我國南海的表層海水溫度全年平均在25～28℃，其中有300多萬km2海區(qū)，上下溫度差為20℃左右，是海水溫差發(fā)電的好地方。海水的溫差和溫差能溫差發(fā)電的原理海洋溫差能發(fā)電，就是利用海洋表層暖水與底層冷水之間的溫度差來發(fā)電。通常所說的海洋溫差發(fā)電，大多是指基于海洋熱能轉(zhuǎn)換（OTEC）的熱動力發(fā)電技術(shù)，工作方式分為開式循環(huán)、閉式循環(huán)、混合式循環(huán)三種。最近，也有研究者提出

根據(jù)溫差效應(yīng)利用海水溫差直接發(fā)電的設(shè)想。開式循環(huán)系統(tǒng)工作原理先用真空泵將循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)抽成真空，再用溫水泵把溫海水抽入蒸發(fā)器。系統(tǒng)內(nèi)有一定的真空度，溫海水在蒸發(fā)器內(nèi)沸騰蒸發(fā)，變?yōu)檎羝?，推動蒸汽輪機運轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電。蒸汽通過汽輪機后，被冷水泵抽上來的深海冷水冷卻，凝結(jié)成淡化水后排出。冷海水冷卻了水蒸氣后又回到海里。作為工作物質(zhì)的海水，與外界相通，因此稱為開式循環(huán)。開式循環(huán)系統(tǒng)開式循環(huán)的優(yōu)點在發(fā)電的同時，還可以獲得很多有用的副產(chǎn)品。－溫海水在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)后所留下的濃縮水，可用來提煉化工產(chǎn)品；－可以得到大量淡水。開式循環(huán)的不足①低溫低壓下海水的蒸氣壓很低，為使汽輪發(fā)電機能在低壓下運轉(zhuǎn)，機組必須造得十分龐大。②開式循環(huán)的熱效率很低，為減少損耗，不得不把各種裝置和管道設(shè)計得很大。③需要耗用巨量的溫海水和冷海水，耗能嚴(yán)重，發(fā)電量的1/4～1/3消耗于系統(tǒng)本身。④在海洋深處提取大量的冷海水，存在許多技術(shù)困難。開式循環(huán)系統(tǒng)閉式循環(huán)系統(tǒng)閉式循環(huán)系統(tǒng)用低沸點液體（如液態(tài)氨）作為工作介質(zhì)，所產(chǎn)生的蒸氣作為工作流體。氨水的沸點33℃，明顯低于水，更容易沸騰。閉式循環(huán)系統(tǒng)的特點缺點：蒸發(fā)器和冷凝器要求高，耗資昂貴。優(yōu)點：蒸汽壓力提高數(shù)倍，發(fā)電裝置體積變小，而發(fā)電量可達到工業(yè)規(guī)模。閉式循環(huán)系統(tǒng)一提出，就得到廣泛的贊同和重視，成為目前海水溫差發(fā)電的主要形式。閉式循環(huán)系統(tǒng)混合循環(huán)系統(tǒng)也是以低沸點的物質(zhì)為工質(zhì)。用溫海水閃蒸出來的低壓蒸汽來加熱低沸點工質(zhì)。既能產(chǎn)生新鮮淡水，又可減少蒸發(fā)器體積，節(jié)省材料，便于維護?；旌涎h(huán)系統(tǒng)據(jù)塞貝克效應(yīng)，若將兩個不同的導(dǎo)體/半導(dǎo)體電極分別置于海洋表層溫海水和深層冷海水中，電極間即可產(chǎn)生電壓。這種溫差發(fā)電方法，在具體實現(xiàn)上仍有很多困難，還停留在設(shè)想階段。直接溫差發(fā)電溫差發(fā)電的發(fā)展1881年，法國人最早提出利用海水溫差發(fā)電的設(shè)想；1948年，法國在非洲象牙海岸建造了一座7MW的開式循環(huán)海水溫差發(fā)電站。1964年，美國人提出了閉式循環(huán)方案。1980年，美國在夏威夷建造了一座1MW的實驗裝置。日本科學(xué)家從1973年開始進行海洋溫差發(fā)電的研究。日本1981年完成100kW閉式循環(huán)溫差電站，1993年建成210kW

開式循環(huán)裝置，凈出力為40～50kW。1995年前后印度建成6座5萬千瓦的陸基海水溫差能電站。1980s年代臺灣電力公司和中科院廣州能源研究所分別開設(shè)進行了溫差利用的研究。溫差發(fā)電的發(fā)展溫差發(fā)電的世界之最世界最早的海水溫差發(fā)電實驗

1926年，克勞德在法蘭西科學(xué)院大廳，……世界第一座海水溫差電站

1930年，克勞德在古巴海濱……世界第一座實用的海水溫差電站

1979年，美國在夏威夷島西部海域……世界最大的海水溫差電站

1990年，日本在鹿兒島……海洋溫差能發(fā)電系統(tǒng)，還有許多技術(shù)和經(jīng)濟問題需要解決： （1）轉(zhuǎn)換效率低。 （2）投資成本高。 （3）建設(shè)難度大。 （4）選址不容易。海水中至少有80多種化學(xué)元素，主要以鹽類化合物存在，在水里會電離成帶正負(fù)電荷的兩類離子。鹽差能就是指海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學(xué)電位差能，是以化學(xué)能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。全球海洋的海水鹽度分布，參見文獻資料。河流入?？?，往往有顯著的鹽度差。海水的鹽差和鹽差能據(jù)估計，假設(shè)只有降雨量大的地域的鹽度差才能利用，技術(shù)上可利用的約30億千瓦。我國鹽差能的理論功率約1.25×105MW，主要集中在各大江河的出海處。同時，我國青海省等地還有不少內(nèi)陸鹽湖可以利用。海水的鹽差能的分布在半透膜(水能通過,鹽不能)隔開的有濃度差別的溶液之間，低濃度溶液透入高濃度溶液的現(xiàn)象，稱為滲透現(xiàn)象。發(fā)生滲透現(xiàn)象時，若在濃度大的溶液上施加一個機械壓強，恰好能阻止稀溶液向濃溶液發(fā)生滲透，則該機械壓強就等于這兩種溶液之間的滲透壓。滲透和滲透壓滲透壓法，就是利用半透膜兩側(cè)的滲透壓，在不同鹽濃度的海水之間形成水位差，然后利用海水從高處流向低處時提供的能量來發(fā)電，類似潮汐發(fā)電。關(guān)鍵技術(shù)：

半透膜技術(shù)和膜與海水間的流體交換技術(shù)，技術(shù)難點：

制造強度足夠、性能優(yōu)良、成本適宜的半透膜。滲透壓法（1）強力滲壓發(fā)電在河水與海水之間建兩座水壩，壩間挖一個低于海平面的水庫。前壩內(nèi)安裝水輪發(fā)電機組，使河水與水庫相連；后壩底部安裝半透膜滲流器，使水庫與海水相通。水庫的水通過半透膜不斷流入海水中（為什么？），水庫水位不斷下降，這樣河水就可以利用它與水庫的水位差沖擊水輪機旋轉(zhuǎn)，并帶動發(fā)電機發(fā)電。技術(shù)難點：在低于海平面的深坑建造電站；能夠抵抗腐蝕的半透膜。發(fā)展的前景不大。（2）水壓塔滲壓發(fā)電水壓塔與淡水間用半透膜隔開。先由海水泵向水壓塔內(nèi)充入海水，運行時淡水從半透膜向水壓塔內(nèi)滲透，使水壓塔內(nèi)水位不斷上升，從塔頂水槽溢出，海水(經(jīng)管道)沖擊水輪機旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電。在運行過程中，為了使水壓塔內(nèi)的海水保持鹽度，海水泵不斷向塔內(nèi)打入海水。（2）水壓塔滲壓發(fā)電發(fā)出的電能，有一部分要消耗在裝置本身，如海水補充泵所消耗的能量、半透膜洗滌所消耗的能量。濃差發(fā)電要投入實際使用，尚需要解決許多困難。例如大面積的半透膜，和長距離的攔水壩，投資驚人。半透膜要承受2MPa的滲透壓，也難以制造。（3）壓力延滯滲透發(fā)電壓力泵先把海水壓縮再送入壓力室。運行時淡水透過半透膜滲透到壓力室同海水混合?；旌虾蟮暮Ｋ偷c海水比具有較高的壓力，可以在流入大海的過程中推動渦輪機做功。有公司預(yù)計2015年滲透能發(fā)電可投入商業(yè)，并可生物能、潮汐能相競爭。蒸汽壓法同樣溫度下淡水比海水蒸發(fā)得快，因此海水一邊的飽和蒸汽壓力要比淡水一邊低得多，在一個空室內(nèi)蒸汽會很快從淡水上方流向海水上方并不斷被海水吸收，這樣只要裝上汽輪機就可以發(fā)電了。蒸汽壓發(fā)電的最顯著的優(yōu)點是不需要半透膜，這樣就不存在膜的腐蝕、高成本和水的預(yù)處理等問題。但是發(fā)電過程中需要消耗大量淡水，應(yīng)用受到限制。濃差電池法濃差電池，也叫滲透式電池，一般需要兩種不同的半透膜，一種只允許帶正電荷的鈉離子自由進出，一種則只允許帶負(fù)電荷的氯離子自由出入。該系統(tǒng)需要采用面積大而昂貴的交換膜，發(fā)電成本很高。不過使用壽命長，而且即使膜破裂了也不會給整個電池帶來嚴(yán)重影響。另外，這種電池在發(fā)電過程中電極上會產(chǎn)生Cl2

和H2，可以補償裝置的成本。鹽差發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r海洋鹽差發(fā)電的設(shè)想是1939

年由美國人首先提出來的。 第一份關(guān)于利用滲透壓差發(fā)電的報告發(fā)表于1973年。1975年以色列的洛布建造并試驗了一套滲透法裝置，證明了其利用的可行性。目前以色列已建立了一座150kW

鹽差能發(fā)電試驗裝置。我國于1979年開始這方面的研究，1985年西安冶金建筑學(xué)院對水壓塔系統(tǒng)進行了試驗研究，采用半滲透膜法研制了一套可利用干涸鹽湖鹽差發(fā)電的試驗裝置。鹽差發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r小知識：死海與濃差發(fā)電世界之最：世界第一座滲透能發(fā)電站人類對潮汐的認(rèn)識我國古人把白天的海水漲落叫做“潮”，夜間的海水漲落叫做“汐”，合起來稱為“潮汐”。潮汐是由于太陽和月球?qū)Φ厍蚋魈幰Φ牟煌鸬暮Ｋ幸?guī)律的、周期性的漲落現(xiàn)象。太陽和月球引起的海水上漲，分別稱為太陽潮和太陰潮。人類對潮汐的認(rèn)識俗話說：初一、十五漲大潮；初八、二十三，處處見海灘。農(nóng)歷每月初一，太陽和月球位于地球同側(cè)，三者近似在一條直線上，日月的引力方向相同，合力最大，形成大潮。每月十五，日月在地球的兩側(cè)，太陽潮和太陰潮也能共同形成大潮（想想：為什么？）當(dāng)太陽和月球?qū)Φ爻芍苯欠较驎r，太陽潮的落潮和太陰潮的漲潮，二者共同作用，相互抵消，形成潮勢較弱的小潮。趣聞：我們和地心的距離也是變化的？

人類對潮汐的早期利用潮汐是人類最早認(rèn)識和利用的海洋動力資源。我國對潮汐能的利用最早，可追溯到1300多年前的唐朝。宋代有巧用潮汐建石橋的工程實例6~7世紀(jì)，我國就有沿海居民利用潮汐磨來碾磨谷物。

近些年在山東蓬萊地區(qū)發(fā)現(xiàn)了這種早期的潮汐磨。中國最早的潮汐能水輪泵站

人類對潮汐的早期利用10世紀(jì)左右，在波斯灣，人們開始以潮汐能為動力驅(qū)動水車進行面粉加工。11～12世紀(jì)，大西洋沿岸也出現(xiàn)了潮汐磨坊，有些一直沿用到20世紀(jì)。英國至今仍保留著一個12世紀(jì)的潮汐磨，碾谷子供游客參觀。16世紀(jì)，俄國沿海居民也使用過類似的潮汐能水磨，18世紀(jì)，俄國還出現(xiàn)了以潮汐能為動力的鋸木廠。歐洲西海岸的潮汐磨房使早期工業(yè)國家走上發(fā)財至富的道路，并把它帶到美洲新大陸。到了20世紀(jì)，潮汐能的魅力達到了高峰，人們開始懂得利用潮差能來發(fā)電。潮汐的描述和分類用于描述潮汐的各個要素如圖所示。海面的一漲一落兩個過程為一個潮汐循環(huán)。相鄰的兩次高潮（或低潮）間隔的平均時間，稱為潮汐的平均周期。按照一個太陰日里有幾個漲落周期，潮汐可分為半日潮、全日潮和混合潮三種類型。潮汐的描述和分類潮汐能資源及其分布海水漲落及潮水流動所產(chǎn)生的動能和勢能稱為潮汐能。很多時候，將潮水流動所具有的動能稱為潮流能，而潮汐能特指海水漲落形成的勢能。在各種海洋能資源中，潮汐能不是最多的，但卻是目前經(jīng)濟技術(shù)條件下最為現(xiàn)實的一種。

世界潮汐能資源聯(lián)合國教科文組織數(shù)據(jù)，全世界潮汐能的理論蘊藏量約為30億千瓦，是目前全球發(fā)電能力的1.6

倍。估計技術(shù)上允許利用的約1億千瓦。中國商業(yè)情報網(wǎng)的預(yù)測研究報告，數(shù)據(jù)有所差別，參見教材。潮汐能大小直接與潮差有關(guān)，潮差越大，能量也就越大。實踐證明，平均潮差≥3m才有經(jīng)濟效益，否則難于實用化。

我國的潮汐能資源據(jù)初步統(tǒng)計，全國潮汐能蘊藏量約為2.9億千瓦，年發(fā)電量可達2750億度?！吨袊履茉磁c可再生能源1999白皮書》資料顯示我國可開發(fā)潮汐能資源裝機容量達2000多萬千瓦，年發(fā)電量可達600多億度。潮汐發(fā)電原理和電站構(gòu)成和內(nèi)陸河川的水力發(fā)電相比，潮汐能的能量密度很低，相當(dāng)于微水頭發(fā)電的水平。世界上平均潮差（注意這個概念）的較大值約為13～15m。想想：我國的最大平均潮差會出現(xiàn)在哪里？潮汐發(fā)電和水力發(fā)電的基本原理是一樣的，所用設(shè)備也大致相同。潮汐發(fā)電的方式廣義的潮汐發(fā)電，按能量利用的形式分為兩種：

一種是利用潮汐時流動的海水所具有的動能驅(qū)動水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，稱為潮流發(fā)電；

一種是在河口、海灣處修筑堤壩形成水庫，利用水庫與海水之間的水位差所蓄積的勢能來發(fā)電，稱為潮位發(fā)電。潮汐發(fā)電的方式漲潮和落潮時，潮汐發(fā)電的原理如圖所示。潮汐電站的裝機容量和發(fā)電量電站的可能裝機容量，理論上可根據(jù)潮汐勢能大小計算。例如，半日潮的潮汐電站裝機容量P，可用公式計算：式中H——平均潮差（m）；

S——水庫平均面積（km2）建潮汐電站時，年發(fā)電量可利用下面公式進行計算：式中a——單向發(fā)電時取0.40，雙向發(fā)電時取0.55；可用這個公式估算潮汐能蘊藏量和潮汐電站的年發(fā)電量。潮汐電站的結(jié)構(gòu)潮汐電站的選址：潮汐電站可建在三角洲、河口、海灘或其它的受潮汐影響的海水伸展地帶，最好選在“口小肚大”的海灣上，這樣只要修建一個短短的大壩，就可以圍住很多海水，成為一個大水庫。潮汐電站的構(gòu)成：潮汐能電站是綜合的建設(shè)工程，主要由攔水堤壩、水閘和發(fā)電廠三部分組成。有通航要求的潮汐能電站還應(yīng)設(shè)置船閘。潮汐電站對水輪發(fā)電機組有特殊的要求，例如：1）應(yīng)滿足潮汐低水頭、大流量的水力特性；2）在海水中工作時，防腐、防污、密封和發(fā)電機防潮；3）需要性能好的開關(guān)設(shè)備，適應(yīng)機組隨潮汐漲落而頻繁啟動和停止；潮汐電站的水輪發(fā)電機組根據(jù)水輪機的布置和結(jié)構(gòu)型式，潮汐電站所用的水輪發(fā)電機組有以下幾類：（1）立軸定槳