新能源之海洋能發(fā)電

1、海洋能發(fā)電一、海洋能的簡(jiǎn)介在福島核電廠事故之后，各國(guó)紛紛檢討核電政策。日前德國(guó)宣布將于2022年關(guān)閉所有核電廠，以其它電力來(lái)源替代，未來(lái)再生能源發(fā)電勢(shì)必扮演更重要的角色。 在各種再生能源技術(shù)當(dāng)中，海洋能是發(fā)展較為遲緩的技術(shù)之一，目前各國(guó)對(duì)于海洋能的利用，仍處于相當(dāng)初始的階段。不過(guò)地球有百分之七十一的面積是海洋，海洋能蘊(yùn)藏量亦相當(dāng)豐沛，在技術(shù)發(fā)展日益成熟的情況下，未來(lái)海洋能發(fā)電可望逐步成為人類(lèi)重要的能源來(lái)源。本篇將介紹海洋能的技術(shù)種類(lèi)、目前的發(fā)展現(xiàn)況、以及未來(lái)的展望。二、海洋能發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)2.1現(xiàn)狀海洋能的利用以發(fā)電為主，技術(shù)種類(lèi)繁多，現(xiàn)階段發(fā)展較多的四種技術(shù)，分別為：（1）利用海洋中的洋流

2、推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電之海流發(fā)電(Marine Current Power；(2利用每天潮流漲落的位能差產(chǎn)生電力之潮汐發(fā)電(Tidal Power ；(3利用波浪運(yùn)動(dòng)的位能差、往復(fù)力或浮力產(chǎn)生動(dòng)力之波浪發(fā)電(Wave Power；(4利用深層海水與表層海水之溫差汽化工作流體帶動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電之海洋溫差發(fā)電(Ocean Thermal Energy Conversion；OTEC 。以下分別介紹各種發(fā)電技術(shù)。(1 海流發(fā)電海流發(fā)電系利用海洋中海流的流動(dòng)動(dòng)力推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電，一般乃于海流流經(jīng)處設(shè)置截流涵洞之沉箱，并于其內(nèi)設(shè)置水輪發(fā)電機(jī)，并可視發(fā)電需要增加多個(gè)機(jī)組，來(lái)進(jìn)行發(fā)電；惟于機(jī)組間需預(yù)留適當(dāng)之間隔，以避免紊

3、流互相干擾。目前國(guó)外已經(jīng)有小規(guī)模試運(yùn)轉(zhuǎn)的案例，然而要達(dá)到大規(guī)模商用化仍需要一段日。(2 潮汐發(fā)電潮汐發(fā)電便是利用海潮滿(mǎn)潮、退潮所形成的水位落差，來(lái)從事發(fā)電，在海灣圍建堤防和水路，在漲潮時(shí)引水入儲(chǔ)水池，退潮時(shí)將儲(chǔ)水放出，每日可發(fā)電四次，但當(dāng)潮汐滿(mǎn)潮與退潮高度相差較小，則發(fā)電效益較低。理想具經(jīng)濟(jì)效益的潮差至少需要5公尺。潮汐發(fā)電為商用化進(jìn)展較快的技術(shù)，目前已有商用化運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電站。(3 波浪發(fā)電波浪發(fā)電是將海浪動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，其運(yùn)轉(zhuǎn)型式完全依據(jù)波浪之上下振動(dòng)特性而設(shè)計(jì)，利用穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)機(jī)制擷取波浪動(dòng)能，然后再加以利用來(lái)發(fā)電?，F(xiàn)階段較常見(jiàn)的設(shè)計(jì)為在海邊建造中空的結(jié)構(gòu)，利用波浪起伏的落差，推動(dòng)結(jié)構(gòu)體內(nèi)的空氣

4、，形成強(qiáng)大的氣流來(lái)推動(dòng)渦輪發(fā)電，目前歐盟正積極發(fā)展可商轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，能源轉(zhuǎn)換效率可達(dá)10%以上，但目前波浪發(fā)電設(shè)備尚十分分歧，采用的技術(shù)也有一些差異。(4 溫差發(fā)電海洋溫差發(fā)電之原理與火力、核能發(fā)電原理相類(lèi)似，首先利用表層海水蒸發(fā)低蒸發(fā)溫度之流體，如氨、丙烷或氟利昂，使其汽化推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，然后利用深層冷海水冷卻工作流體成液態(tài)，再予反復(fù)使用。當(dāng)表層與底層海水溫差超過(guò)20以上，即可產(chǎn)生電力。因受限于大口徑冷水管技術(shù)，此發(fā)電方法難以大型化，轉(zhuǎn)換效率仍有待于提升，目前轉(zhuǎn)換效率約35%。2.2趨勢(shì)從目前技術(shù)發(fā)展來(lái)看, 潮汐能發(fā)電技術(shù)最為成熟, 已經(jīng)達(dá)到了商業(yè)開(kāi)發(fā)階段, 已建成的法國(guó)朗斯電站、加拿大安納

5、波利斯電站、中國(guó)的江廈電站均已運(yùn)行多年; 波浪能和潮流能還處在技術(shù)攻關(guān)階段, 英國(guó)、丹麥、挪威、意大利、澳大利亞、美國(guó)、中國(guó)建造了多種波浪能和潮流能裝置, 試圖改進(jìn)技術(shù), 逐漸將技術(shù)推向?qū)嵱? 溫差能還處于研究初期, 只有美國(guó)建造了一座溫差能電站, 進(jìn)行技術(shù)探索。從能流密度來(lái)看, 波浪能、海流能的能流密度最大, 因此這2 種能量轉(zhuǎn)換裝置的幾何尺度較小, 其最大尺度通常在10 m 左右, 可達(dá)到百千瓦級(jí)裝機(jī)容量; 溫差能利用需要連通表層海水與深部海水, 因此其最大尺度通常在幾百米量級(jí), 可達(dá)到百千瓦級(jí)凈輸出功率; 潮汐能能流密度較小, 需要建立大壩控制流量, 以增大壩兩側(cè)的位差, 從而在局部增大

6、能流密度, 計(jì)入大壩尺度, 潮汐能的最大尺度在千米量級(jí), 裝機(jī)容量可達(dá)到兆瓦級(jí)。尺度小帶來(lái)許多便利之處: 一是應(yīng)用靈活, 建造方便, 一旦需要可以在短時(shí)間內(nèi)完成, 因此具有軍用前景; 二是規(guī)?？纱罂尚? 大規(guī)?？梢酝ㄟ^(guò)適當(dāng)裝機(jī)容量的若干裝置并聯(lián)而成; 三是對(duì)環(huán)境的影響較小。因此, 人們普遍認(rèn)為波浪能和潮流能對(duì)環(huán)境的影響不大, 而潮汐能對(duì)環(huán)境的影響較大?；谝陨侠碛? 目前國(guó)外發(fā)展最快的是波浪能和海流能。而波浪能由于比海流能的分布更廣, 因而更加受到人們的關(guān)注。從能量形式來(lái)看, 溫差能屬于熱能, 潮汐能、海流能、波浪能都是機(jī)械能。對(duì)于發(fā)電來(lái)說(shuō), 機(jī)械能的品位高于熱能, 因此在轉(zhuǎn)換效率和發(fā)電設(shè)備成

7、本等方面具有一定優(yōu)勢(shì)。溫差能在發(fā)電的同時(shí)還可以產(chǎn)出淡水, 這一點(diǎn)也值得注意。三、技術(shù)方案3.1 波浪能發(fā)電系統(tǒng)（1） OWC技術(shù)OWC 波能裝置利用空氣作為轉(zhuǎn)換的介質(zhì)。圖1 所示為OWC 波能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)的一級(jí)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)為氣室, 其下部開(kāi)口在水下, 與海水連通, 上部也開(kāi)口( 噴嘴 , 與大氣連通; 在波浪力的作用下, 氣室下部的水柱在氣室內(nèi)作上下振蕩, 壓縮氣室的空氣往復(fù)通過(guò)噴嘴, 將波浪能轉(zhuǎn)換成空氣的壓能和動(dòng)能。該系統(tǒng)的二級(jí)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)為空氣透平, 安裝在氣室的噴嘴上, 空氣的壓能和動(dòng)能可驅(qū)動(dòng)空氣透平轉(zhuǎn)動(dòng), 再通過(guò)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。OWC 波能裝置的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不與海水接

8、觸, 防腐性能好, 安全可靠, 維護(hù)方便; 其缺點(diǎn)是二級(jí)能量轉(zhuǎn)換效率較低。（2） 筏式技術(shù)它由鉸接的筏體和液壓系統(tǒng)組成。筏式裝置順浪向布置, 筏體隨波運(yùn)動(dòng), 將波浪能轉(zhuǎn)換為筏體運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能( 一級(jí)轉(zhuǎn)換 ; 然后驅(qū)動(dòng)液壓泵, 將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能, 驅(qū)動(dòng)液壓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng), 轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能( 二級(jí)轉(zhuǎn)換 ; 通過(guò)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電, 將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能( 三級(jí)轉(zhuǎn)換 。筏式技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是筏體之間僅有角位移, 即使在大浪下, 該位移也不會(huì)過(guò)大, 故抗浪性能較好; 缺點(diǎn)是裝置順浪向布置, 單位功率下材料的用量比垂直浪向布置的裝置大, 可能提高裝置成本。McCabe 波浪泵由3 個(gè)寬4 m 的鋼浮體鉸接而成,

9、 其中間浮體較小, 但其下有一塊板, 可以增加附加質(zhì)量, 使中間浮體運(yùn)動(dòng)幅度相對(duì)較小, 以增大前后兩端浮體相對(duì)中間浮體的角位移。該裝置可以為海水淡化裝置提供能量, 也可用來(lái)發(fā)電。海蛇裝置為改良的筏式裝置。該裝置不僅允許浮體縱搖, 也允許艏搖, 因而減小了斜浪對(duì)浮體及鉸接結(jié)構(gòu)的載荷。裝置的能量采集系統(tǒng)為端部相鉸接、直徑3. 5 m 的浮筒, 利用相鄰浮筒的角位移驅(qū)動(dòng)活塞, 將波浪能轉(zhuǎn)換成液壓能。裝置由3 個(gè)模塊組成, 每個(gè)模塊的裝機(jī)容量為250 kW, 總裝機(jī)容量為750 kW, 總長(zhǎng)為150 m, 放置在水深為50 m 60 m 的海面上。（3） 收縮波道技術(shù)收縮波道裝置由收縮波道、高位水庫(kù)、

10、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)組成, 如圖7 所示。該裝置喇叭形的收縮波道為一級(jí)能量轉(zhuǎn)換裝置。波道與海連通的一面開(kāi)口寬, 然后逐漸收縮通至高位水庫(kù)。波浪在逐漸變窄的波道中, 波高不斷被放大, 直至波峰溢過(guò)收縮波道邊墻, 進(jìn)入高位水庫(kù), 將波浪能轉(zhuǎn)換成勢(shì)能( 一級(jí)轉(zhuǎn)換 。高位水庫(kù)與外海間的水頭落差可達(dá)3 m 8 m, 利用水輪發(fā)電機(jī)組可以發(fā)電( 二級(jí)、三級(jí)轉(zhuǎn)換 。其優(yōu)點(diǎn)是一級(jí)轉(zhuǎn)換沒(méi)有活動(dòng)部件, 可靠性好, 維護(hù)費(fèi)用低, 在大浪時(shí)系統(tǒng)出力穩(wěn)定; 不足之處是小浪下的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率低。（4）點(diǎn)吸收( 浮子 技術(shù)點(diǎn)吸收式裝置的尺度與波浪尺度相比很小, 利用波浪的升沉運(yùn)動(dòng)吸收波浪能。點(diǎn)吸收式裝置由相對(duì)運(yùn)動(dòng)的浮體、錨鏈、液壓

11、或發(fā)電裝置組成。這些浮體中有動(dòng)浮體和相對(duì)穩(wěn)定的靜浮體, 依靠動(dòng)浮子與靜浮體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)吸收波浪能（5） 鴨式技術(shù)鴨式裝置是一種經(jīng)過(guò)縝密推理設(shè)計(jì)出的一種具有特殊外形的波能裝置, 其效率高, 但該裝置抗浪能力還需要提高。該裝置具有一垂直于來(lái)波方向安裝的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。裝置的橫截面輪廓呈鴨蛋形, 其前端( 迎浪面 較小, 形狀可根據(jù)需要隨意設(shè)計(jì); 其后部( 背浪面 較大, 水下部分為圓弧形, 圓心在轉(zhuǎn)動(dòng)軸心處。裝置在波浪作用下繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), 裝置的后部因?yàn)槭菆A弧形, 不產(chǎn)生向后行進(jìn)的波; 又由于鴨式裝置吃水較深, 海水靠近表面的波難以從裝置下方越過(guò), 跑到裝置的后面, 故鴨式裝置的背后往往為無(wú)浪區(qū)-

12、 這使得鴨式裝置可以將所有的短波攔截下來(lái), 如果設(shè)計(jì)得當(dāng), 鴨式裝置在短波時(shí)的一級(jí)轉(zhuǎn)換效率接近于100%。3.2 潮夕能和海流能技術(shù)（1） 垂直軸式潮流能發(fā)電系統(tǒng)在垂直軸式潮流能發(fā)電裝置方向, 國(guó)外的研究起步較早。加拿大Blue Energy 公司是國(guó)外較早開(kāi)展垂直軸潮流能發(fā)電裝置研究的單位。其中著名的Davis 四葉片垂直軸渦輪機(jī)就是以該公司的工程師來(lái)命名的。到目前為止, 該公司一共研制了6 臺(tái)試驗(yàn)樣機(jī)并進(jìn)行了相關(guān)的測(cè)試試驗(yàn), 最大功率等級(jí)達(dá)到100 kW。通過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn), 在樣機(jī)中使用擴(kuò)張管道裝置可以將系統(tǒng)的工作效率提高至45%左右。意大利Ponte di Ar chimede I

13、nter nat ional SpA公司和Naples 大學(xué)航空工程系合作研發(fā)了一臺(tái)130 kW 垂直軸水輪機(jī)模型樣機(jī), 命名為Kobold 渦輪, 并于2000 年在Messina 海峽進(jìn)行了海上試驗(yàn)。它采用了傳動(dòng)比為160 的齒輪箱增速裝置, 并可以利用離心力進(jìn)行葉片的節(jié)距調(diào)節(jié), 具有相對(duì)較大的啟動(dòng)力矩。Kobo ld 渦輪在1. 8 m/ s 的水流流速下發(fā)出功率為20 kW 左右, 系統(tǒng)的整體工作效率較低, 約為23%。（2）水平軸式潮流能發(fā)電系統(tǒng)與垂直軸式結(jié)構(gòu)相比, 水平軸式潮流能發(fā)電裝置具有效率高、自啟動(dòng)性能好的特點(diǎn), 若在系統(tǒng)中增加變槳或?qū)α鳈C(jī)構(gòu)則可使機(jī)組適應(yīng)雙向的潮流環(huán)境, 這

14、種形式的發(fā)電裝置興起于最近10 年, 但卻取得了很大的進(jìn)展。英國(guó)Mar ine Current Turbine 公司是目前世界上在潮流發(fā)電領(lǐng)域取得最大成就的單位之一。該公司設(shè)計(jì)了世界上第1 臺(tái)大型水平軸式潮流能發(fā)電樣機(jī)- 300 kW 的/ Seaf low 0, 并于2003 年在Devon 郡北部成功進(jìn)行了海上試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)。該公司第2 階段商業(yè)規(guī)模的1. 2 MW 雙葉輪結(jié)構(gòu)的/ Seagen 0 樣機(jī)也于2008 年在北愛(ài)爾蘭Strangford 灣成功進(jìn)行了試運(yùn)行, 如圖14 所示, 最大發(fā)電功率達(dá)到了1. 2 MW 。目前, 該樣機(jī)仍處于試運(yùn)轉(zhuǎn)階段。3.3 溫差能利用（1） 開(kāi)式循環(huán)開(kāi)式

15、循環(huán)采用表層溫海水作為工質(zhì), 其工作框圖如圖17 所示。當(dāng)溫海水進(jìn)入真空室后, 低壓使之發(fā)生閃蒸, 產(chǎn)生約2. 4 kPa 絕對(duì)壓力的蒸汽。該蒸汽膨脹, 驅(qū)動(dòng)低壓汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng), 產(chǎn)生動(dòng)力。該動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。做功后的蒸汽經(jīng)冷海水降溫而冷凝, 減小了汽輪機(jī)背后的壓力( 這是保證汽輪機(jī)工作的條件 , 同時(shí)生成淡水。開(kāi)式循環(huán)過(guò)程中要消耗大量的能量: 在溫海水進(jìn)入真空室前, 需要開(kāi)動(dòng)真空泵將溫海水中的氣體除去, 造成真空室真空; 在淡水生成之后, 需要用泵將淡水排出系統(tǒng)( 注意開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的絕對(duì)壓力小于2. 4 kPa, 而系統(tǒng)外的絕對(duì)壓力不小于98 kPa, 因此排出1 m3 淡水需要的能量大

16、于95. 6 kJ ; 冷卻的冷海水需要從深海抽取。這些都需要從系統(tǒng)產(chǎn)生的動(dòng)力中扣除。當(dāng)系統(tǒng)存在如效率不高、損耗過(guò)大、密封性不好等問(wèn)題時(shí), 就會(huì)造成產(chǎn)能下降或耗能增加, 系統(tǒng)扣除耗能之后產(chǎn)生的凈能量就會(huì)下降, 甚至為負(fù)值。因此, 降低流動(dòng)中的損耗, 提高密封性, 提高每個(gè)泵的工作效率, 提高換熱器的效率, 就成為系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。（2）閉式循環(huán)在閉式循環(huán)中, 溫海水通過(guò)熱交換器( 蒸發(fā)器 加熱氨等低沸點(diǎn)工質(zhì), 使之蒸發(fā)。工質(zhì)蒸發(fā)產(chǎn)生的不飽和蒸汽膨脹, 驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī), 產(chǎn)生動(dòng)力。該動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。做功后的蒸汽進(jìn)入另一個(gè)熱交換器, 由冷海水降溫而冷凝, 減小了汽輪機(jī)背后的壓力( 這是保證汽輪機(jī)

17、工作的條件 。冷凝后的工質(zhì)被泵送至蒸發(fā)器開(kāi)始下一循環(huán)。系統(tǒng)工作框圖如圖18 所示。-閉式循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)在于工質(zhì)的沸點(diǎn)低, 故在溫海水的溫度下可以在較高的壓力下蒸發(fā), 又可以在比較低的壓力下冷凝, 提高了汽輪機(jī)的壓差, 減小了汽輪機(jī)的尺寸, 降低了機(jī)械損耗, 提高了系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率; 缺點(diǎn)是不能在發(fā)電的同時(shí)獲得淡水。從耗能來(lái)說(shuō), 閉式系統(tǒng)與開(kāi)式系統(tǒng)相比, 在冷海水和溫海水流動(dòng)上所需的能耗是一致的, 不一致的是工質(zhì)流動(dòng)的能耗以及汽輪機(jī)的機(jī)械能耗, 閉式系統(tǒng)在這2 部分的能耗低于開(kāi)式系統(tǒng)。（3）混合式循環(huán)混合式循環(huán)系統(tǒng)中同時(shí)含有開(kāi)式循環(huán)和閉式循環(huán)。其中開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)在溫海水閃蒸產(chǎn)生不飽和水蒸氣, 該水蒸氣穿過(guò)

18、一個(gè)換熱器后冷凝, 生成淡水, 如圖19 所示。該換熱器的另一側(cè)是閉式循環(huán)系統(tǒng)的液態(tài)工質(zhì), 該工質(zhì)在水蒸氣冷凝釋放出來(lái)的潛熱加熱下發(fā)生氣化, 產(chǎn)生不飽和蒸汽, 驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī), 產(chǎn)生動(dòng)力。該動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。做功后的該蒸汽進(jìn)入另一個(gè)熱交換器, 由冷海水降溫而冷凝, 減小了汽輪機(jī)背后的壓力。冷凝后的工質(zhì)被泵送至蒸發(fā)器開(kāi)始下一循環(huán)。四、海洋能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)4.1優(yōu)點(diǎn)（1） 開(kāi)發(fā)海洋能可以緩解能源緊缺能源是世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)力, 經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)總是伴隨著能源消耗的增長(zhǎng)。在20 世紀(jì)的100 年內(nèi), 世界能源消耗量增加了約9 倍。根據(jù)國(guó)際能源署( IEA 的預(yù)測(cè), 未來(lái)25 年內(nèi), 世界能源需求總量還將增加

19、近1 倍。期間, 發(fā)達(dá)國(guó)家能源消費(fèi)增長(zhǎng)速度將減慢, 但在世界能源消費(fèi)總量中仍占相當(dāng)比重, 以亞太地區(qū)為主的發(fā)展中國(guó)家能源消費(fèi)依然處于高增長(zhǎng)狀態(tài)。與此同時(shí), 中國(guó)的化石能源資源非常有限。以石油為例, 截至2004 年底, 中國(guó)石油剩余可采儲(chǔ)量為23 108 t, 位居世界第13 位, 但僅占世界總量的1. 4%, 石油儲(chǔ)采比13. 4, 遠(yuǎn)低于世界平均水平的40. 5。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)在能源供應(yīng)和需求問(wèn)題上面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。2004 年的/ 電荒0 已經(jīng)凸顯電力對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)力制約。可以預(yù)見(jiàn), 在不遠(yuǎn)的將來(lái), 中國(guó)有相當(dāng)一部分能源需求不能由現(xiàn)在常規(guī)的能源供應(yīng)來(lái)滿(mǎn)足, 也必須尋求新的辦法來(lái)解決能源長(zhǎng)期

20、的需求短缺問(wèn)題。海洋能作為一種新型的可再生能源, 全球的可開(kāi)發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前的發(fā)電功率, 大規(guī)模地開(kāi)發(fā)海洋能可以緩解能源緊缺, 是解決中國(guó)能源問(wèn)題的一條有效途徑。（2） 開(kāi)發(fā)海洋能可以極大地增強(qiáng)海洋資源開(kāi)發(fā)能力目前陸地上資源日益枯竭, 許多國(guó)家正逐漸將目光轉(zhuǎn)向海洋。在海洋這一表層礦產(chǎn)中, 有著許多沉積物軟泥, 含有豐富的金屬元素和浮游生物殘骸, 例如: 在覆蓋超過(guò)108 km2 的海底紅粘土中, 富含軸、鐵、錳、鋅、銀、金等, 具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。海底有富集的礦床。海洋礦砂主要有濱海礦砂和淺海礦砂。它們都存在于水深不超過(guò)幾十米的海灘和淺海中, 該礦砂礦物富集且具工業(yè)價(jià)值, 開(kāi)采方便。另外, 從

21、這類(lèi)砂礦中還可以淘出黃金、金剛石、石英、鉆石、獨(dú)居石、鈦鐵礦、磷釔礦、金紅石、磁鐵礦等。所以, 海洋礦砂已經(jīng)成為增加礦產(chǎn)儲(chǔ)量的最大的潛在資源之一, 越來(lái)越受到人們的重視。在深海的海底, 存在更加豐富的礦藏。其中多金屬結(jié)核錳結(jié)核作為最有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的一種, 呈現(xiàn)高度富集狀態(tài), 并分布于300 m 6 000 m 水深的大洋底表層沉積物上。估計(jì)整個(gè)大洋底錳結(jié)核的蘊(yùn)藏量約3× 1012 t。因此, 錳結(jié)核礦已成為許多國(guó)家的開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。石油和天然氣是遍及世界各大洲大陸架的礦產(chǎn)資源。有報(bào)告指出, 1990 年, 全世界海上石油已探明儲(chǔ)量達(dá)2. 970 ×1010 t , 海上天然氣已探明儲(chǔ)

22、量達(dá)1. 909 × 1013 m3。油氣加在一起的價(jià)值占到海洋中已知礦藏總產(chǎn)值的70%以上。開(kāi)發(fā)海洋資源對(duì)世界任何國(guó)家來(lái)說(shuō)都十分重要。在21 世紀(jì), 海洋資源必將成為許多國(guó)家爭(zhēng)相開(kāi)采的對(duì)象。尤其是, 在遠(yuǎn)離大陸的海洋中, 海洋能是所有能源中獲取較為方便和成本相對(duì)低廉的能源。發(fā)展海洋能技術(shù), 可以大大降低海洋開(kāi)發(fā)的成本。因此, 發(fā)展海洋能技術(shù)是提高利用海洋資源能力和降低海洋資源開(kāi)發(fā)成本的重要條件。（3） 開(kāi)發(fā)海洋能可以改善環(huán)境20 世紀(jì)人類(lèi)文明發(fā)展在相當(dāng)程度上依賴(lài)于煤炭、石油、天然氣等化石能源的開(kāi)發(fā)利用。但是, 利用化石能源也給地球環(huán)境造成了嚴(yán)重危害, 使人類(lèi)生存空間受到了極大的威脅?；茉磳?duì)環(huán)境的污染, 主要表現(xiàn)在溫室效應(yīng)、酸雨、破壞臭氧層、大氣顆粒物污染以及開(kāi)采、運(yùn)輸、加工過(guò)程所造成的生態(tài)環(huán)境破壞。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展, 環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重。為了減輕污染對(duì)環(huán)境和公眾健康的危害, 5 中華人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)促進(jìn)法 6 已于 2003 年 1 月 1 日正式施行, 它指明了生產(chǎn)領(lǐng)域特 別是工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向。 因此, 如何更加有效地利用能源就成為國(guó)內(nèi)保護(hù)環(huán)境、 改善環(huán)境 質(zhì)量的重要突破口, 而在能源利用中,節(jié)能降耗和開(kāi)發(fā)新能源必然成為其核心問(wèn)題。海洋能 作為一種清潔、可再生的能源, 資源豐富, 其中全球可再生的海洋能資源,