海洋能通常是指海洋中蘊藏的可再生能源，主要包括波浪能、潮汐能、風(fēng)能、海流能、溫差能、鹽差能等，還有人提出洋流、內(nèi)波發(fā)電。據(jù)世界能源委員會統(tǒng)計，全世界僅沿海地帶便于開發(fā)的波浪能就有20億kW，沿岸和近海區(qū)的潮汐能17kW。海洋能具有取之不盡、用之不竭，開發(fā)利用不污染環(huán)境，不占用陸地等諸多特點。目前，海洋能的開發(fā)已受到不少海洋國家的高度重視，它們投入相當(dāng)大的人力、物力、財力，研究海洋能開發(fā)利用技術(shù)，其中有些技術(shù)，如風(fēng)能、潮汐能都已經(jīng)有成熟的商業(yè)化裝置，波浪能、溫差能正處于試驗階段。下面就展開談?wù)動嘘P(guān)潮汐能、波浪能及溫差能等四種正在趨于成熟中的海洋能。

　　潮汐能

　　潮汐是一種蘊藏量極大、取之不盡、用之不竭、不需開采和運輸、潔凈無污染的可再生能源。建設(shè)潮汐電站，不需要移民，不淹沒土地，沒有環(huán)境污染問題，還可以結(jié)合潮汐發(fā)電發(fā)展圍墾、水生養(yǎng)殖和海洋化工等綜合利用項目。

　　潮汐發(fā)電與普通水利發(fā)電原理類似，通過出水庫，在漲潮時將海水儲存在水庫內(nèi)，以勢能的形式保存，然后，在落潮時放出海水，利用高、低潮位之間的落差，推動水輪機旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電，如下圖所示。差別在于海水與河水不同，蓄積的海水落差不大，但流量較大，并且呈間歇性，從而潮汐發(fā)電的水輪機結(jié)構(gòu)要適合低水頭、大流量的特點。

　　在全球范圍內(nèi)潮汐能是海洋能中技術(shù)最成熟和利用規(guī)模最大的一種，潮汐發(fā)電在國外發(fā)展很快。歐洲各國擁有浩瀚的海洋和漫長海岸線，因而有大量、穩(wěn)定、廉價的潮汐資源，在開發(fā)利用潮汐方面一直走在世界前列，法、加、英等國在潮汐發(fā)電的研究與開發(fā)領(lǐng)域保持領(lǐng)先優(yōu)勢。利用潮汐發(fā)電必須具備兩個物理條件：首先潮汐的幅度必須大，至少要有幾米；第二海岸地形必須能儲蓄大量海水，并可進行土建工程。

　　潮汐電站可以是單水庫或雙水庫。單水庫潮汐電站只筑一道堤壩和一個水庫，雙水庫潮汐電站建有兩個相鄰的水庫。用一個水庫，但是漲潮與落潮汐發(fā)電的型式潮時均可發(fā)電，只是在水庫內(nèi)外水位相同的平潮時不能發(fā)電。這種電站稱之為單水庫雙程式潮汐電站，它大大提高了潮汐能的利用率，如上圖所示。廣東省東莞市的鎮(zhèn)口潮汐電站及浙江省溫嶺市江廈潮汐電站，就是這種型式的潮汐電站。

　　上圖是法國朗斯潮汐電站，建成于1966年，總裝機容量為240MW，單機功率為10MW，共24臺水輪機，年發(fā)電5.4億度，是當(dāng)時世界上最大的海洋能發(fā)電工程。其技術(shù)創(chuàng)新是采用了與常規(guī)水電站不同的，具有正反向發(fā)電、泄水和抽水的燈泡式貫流水輪發(fā)電機組，不但提高了潮汐能的利用效率，同時降低了電站的造價。

　　波浪能

　　顧名思義，波浪能發(fā)電是以波浪的能量為動力生產(chǎn)電能。海洋波浪蘊藏著巨大的能量，通過某種裝置可將波浪的能量轉(zhuǎn)換為機械的、氣壓的或液壓的能量，然后通過傳動機構(gòu)、氣輪機、水輪機或油壓馬達驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。

　　波浪能利用裝置的種類繁多，關(guān)于波能轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明專利超過千項。這些裝置主要基于以下幾種基本機理：①利用物體在波浪作用下的振蕩和搖擺運動；②利用波浪壓力的變化；③利用波浪的沿岸爬升將波浪能轉(zhuǎn)換成水的勢能等。

　　根據(jù)波浪能發(fā)電裝置的內(nèi)在聯(lián)系、外部特征、結(jié)構(gòu)和用途等方面的不同，可將波浪能發(fā)電裝置按不同的方式進行分類。按固定式分可分固定式與漂浮式兩類，按能量傳遞方式分可分氣動式、液壓式及機械式三類，按能量轉(zhuǎn)換方式分可分直接轉(zhuǎn)換式和間接轉(zhuǎn)換式兩類，按結(jié)構(gòu)形式分可分點頭鴨式、振蕩水柱式、推擺式、聚波蓄能式、振蕩浮子式及閥式六類。振蕩水柱式發(fā)電原理如上圖所示。

　　經(jīng)過20世紀(jì)70年代對多種波能裝置進行的實驗室研究和80年代進行的海況試驗及應(yīng)用示范研究，波浪發(fā)電技術(shù)己逐步接近實用化水平，研究的重點也集中于4種被認為是有商品化價值的裝置，包括振蕩水柱式裝置、擺式裝置、振蕩浮子式波能轉(zhuǎn)換裝置和收縮波道式波能轉(zhuǎn)換裝置。上圖是一款浮標(biāo)式振蕩水柱發(fā)電裝置圖，下圖是一款浮力擺式發(fā)電裝置。

　　再看一款筏式發(fā)電裝置，它隨波扭動，帶動內(nèi)部機械傳動裝置進行發(fā)電，見下圖。波浪能的優(yōu)點是可持續(xù)、不間斷，缺點則是能量密度太低、輸出不穩(wěn)定。

　　 溫差能

　　海洋溫差發(fā)電是利用熱帶及亞熱帶海洋表層和深層海水間存在的溫差進行發(fā)電。在低緯度的海域，比如我國的南海和東海的一部分海域，海洋表層海水的溫度可以高達25℃以上，而海面以下500米的海水溫度卻只有4℃～5℃，二者存在20℃以上的溫差。

　　海洋溫差發(fā)電的原理是利用蒸汽推動汽輪機旋轉(zhuǎn)發(fā)電，就是利用溫水泵把表層溫度較高的海水抽上送往蒸發(fā)器，液氨吸收了表層溫海水的能量，沸騰并變?yōu)榘睔猓睔饨?jīng)過汽輪機（氨透平）的葉片通道，膨脹做功，推動汽輪機旋轉(zhuǎn)。隨后，氨氣進入冷凝器，深層的冷海水重新將其冷凝為液態(tài)氨，再由氨泵將其送入蒸發(fā)器，而經(jīng)歷熱交換后溫度較高的海水會再次被抽回海洋，如此在閉合回路中反復(fù)進行蒸發(fā)、膨脹、冷凝。上圖是海洋溫差發(fā)電的原理圖與構(gòu)想圖。

　　海洋溫差電站可分為陸基電站和漂浮電站。離岸5km內(nèi)水深達千米、溫差達18℃的海岸，可建立陸基電站。但海洋溫差電站深海冷水取水管是其關(guān)鍵工程問題，漂浮電站分為向陸上送電型和就地生產(chǎn)能量密集產(chǎn)品型，受電纜送電經(jīng)濟距離限制，供電型電站一般認為負荷中心離岸不得超過100km。離岸30km以上時，最好采用直流輸電。

　　全球第一個利用海面與深海溫差發(fā)電的試驗已經(jīng)在日本沖繩展開，坐落在沖繩本島以西100公里處。在久米島，海面的表層水與深海的深層水之間，存在著年均20度左右的溫差，上圖是它的結(jié)構(gòu)示意圖。

　　海洋溫差發(fā)電的特點是功率變化小，設(shè)備利用率高。海洋溫差能（也稱海洋熱能）十分穩(wěn)定，無明顯的晝夜變化，可開發(fā)量巨大，不需儲能裝置即可提供基本負荷所需電力。另外，海洋溫差發(fā)電幾乎不會排放二氧化碳，可以獲得淡水，因而有可能成為解決全球變暖和缺水這些21世紀(jì)最大環(huán)境問題的有效手段。只是目前，海洋溫差發(fā)電驗證設(shè)備的發(fā)電功率極小，僅為50千瓦。在今后，針對海洋溫差發(fā)電的商用化、大型化相關(guān)探討也將展開。

　　結(jié)語

　　海洋面積占地球總面積的71%，到達地球的各種來自宇宙的能量，大部分落在海洋上空和海水中，部分轉(zhuǎn)化為各種形式的海洋能，海洋能的大部分來自于太陽的輻射和月球的引力。例如：太陽輻射到地球表面的太陽能大部分被海水吸收，使海洋表層水溫升高，形成深部海水與表層海水之間的溫差，因而形成由高溫到低溫的溫差能；太陽能的不均勻分布導(dǎo)致地球上空氣流運動，進而在海面產(chǎn)生波浪運動，形成波浪能；由地球之外其他星球（主要由月球）的引力導(dǎo)致的海面升高形成位能，稱為潮汐能；由上述引力導(dǎo)致的海水流動的動能稱為潮流能；非潮流的海流的成因有受風(fēng)驅(qū)動或海水自身密度差驅(qū)動等，歸根結(jié)蒂是由太陽能造成的，其動能稱為海流能。

　　以上談?wù)摿孙L(fēng)能、潮汐能、波浪能及溫差能等四種海洋能。當(dāng)然還有鹽差能、海流能、海洋熱能，等等，這些海洋能目前商業(yè)化開發(fā)還不太成熟，限于篇幅就不作進一步說明了。海洋能是清潔的可再生能源，開發(fā)和利用海洋能對緩解能源危機和環(huán)境污染問題具有重要的意義，許多國家特別是海洋能資源豐富的國家，大力鼓勵海洋能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。由于海洋能發(fā)電系統(tǒng)的運行環(huán)境惡劣，與其他可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，如風(fēng)電、光伏發(fā)電相比，發(fā)展相對滯后。

　　隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，以及各國科技工作者的努力，近年來，海洋能發(fā)電技術(shù)取得了長足的進步，陸續(xù)有試驗電站進入商業(yè)化運行。可以預(yù)見，不遠的將來，隨著海洋能發(fā)電技術(shù)日益成熟，將會有越來越多的海洋能發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)運行。由于海洋蘊涵量巨大，海洋能必將成為能源供給的重要組成部分。

　　但是我們還應(yīng)注意到，海洋能開發(fā)過程也存在一些潛在的環(huán)境問題。如潮汐電站不但會改變潮差和潮流，而且會改變海水溫度和水質(zhì)，這些變化又會影響到浮游生物及其他有機物的生長以及這一地區(qū)的魚類生活等。與此同時，建造攔潮壩也可能會給河口帶來某些環(huán)境問題，如影響到地下水和排水以及加劇海岸侵蝕等。這些是相關(guān)管理決策部門必須引起重視的，在規(guī)劃階段必須進行充分論證與說明。