海洋能的資源儲量與分布

1、海洋能的資源儲量與分布國際能源網(wǎng)2006-11-2212:33:01 在我國大陸沿岸和海島附近蘊藏著較豐富的海洋能資源，至今卻尚未得到應(yīng)有的開發(fā)。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，我國沿岸和海島附近的可開發(fā)潮汐能資源理論裝機容量達2179萬kW，理論年發(fā)電量約624億kWH，波浪能理論平均功率約1285萬kW，潮流能理論平均功率1394萬kW，這些資源的90以上分布在常規(guī)能源嚴重缺乏的華東滬浙閩沿岸。特別浙閩沿岸在距電力負荷中心較近就有不少具有較好的自然環(huán)境條件和較大開發(fā)價值的大中型潮汐電站站址，不少已經(jīng)做過大量的前期工作，已具備近期開發(fā)的條件。一、潮汐能潮汐能是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能，其利用原理和水力發(fā)電

2、相似。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比?；蛘哒f，與潮差的平方和水庫的面積成正比。和水力發(fā)電相比，潮汐能的能量密度很低，相當于微水頭發(fā)電的水平。世界上潮差的較大值約為1315m，我國的最大值（杭州灣澉浦）為8.9m。一般說來，平均潮差在3m-5米，最大潮差7-8米，且自然環(huán)境條件優(yōu)越的站址。其中已做過大量調(diào)查勘測，規(guī)劃設(shè)計和可行性研究工作，具有近期開發(fā)價值和條件的中型潮汐電站站址，有福建的大官坂（1.4萬kW，0.45億kWh）、八尺門（3.3萬kW，1.8億kWh）和浙江的健跳港（1.5萬kW，0.48萬kWh）、黃墩港（5.9萬kW，1.8億kWh）已做過規(guī)劃設(shè)計，有較好的工作基礎(chǔ)，還需要進行

3、前期綜合研究論證的大型潮汐電站站址的有長江口北支（70.4萬kW，22.8億kWh）、杭州灣（316萬kW，87億kWh）和樂清灣（55萬kW、23.4億kWh）等。二、波浪能波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運動周期以及迎波面的寬度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不穩(wěn)定的一種能源。臺風(fēng)導(dǎo)致的巨浪，其功率密度可達每米迎波面數(shù)千千瓦，而波浪能豐富的歐洲北海地區(qū)，其年平均波浪功率也僅為20-40kW/m。中國海岸大部分的年平均波浪功率密度為2-7kW/m2。波浪發(fā)電是波浪能利用的主要方式。此外，波浪能還可以用于抽水、供熱、海水淡化以及制氫等。波浪能利用裝置大都

4、源于幾種基本原理，即：利用物體在波浪作用下的振蕩和搖擺運動；利用波浪壓力的變化；利用波浪的沿岸爬升將波浪能轉(zhuǎn)換成水的勢能等。經(jīng)過70年代對多種波能裝置進行的實驗室研究和80年代進行的實海況試驗及應(yīng)用示范研究，波浪發(fā)電技術(shù)已逐步接近實用化水平，研究的重點也集中于3種被認為是有商品化價值的裝置，包括振蕩水柱式裝置、擺式裝置和聚波水庫式裝置。根據(jù)調(diào)查和利用波浪觀測資料計算統(tǒng)計，我國沿岸波浪能資源理論平均功率為1285.22萬kW，這些資源在沿岸的分布很不均勻。以臺灣省沿岸為最多，為429萬kW，占全國總量的三分之一。其次是浙江、廣東、福建和山東沿岸也較多，在160-205萬kW之間，約為706萬kW

5、，約占全國總量的55，其它省市沿岸則很少，僅在143-56萬kW之間。廣西沿岸最少，僅8.1萬kW。全國沿岸波浪能源密度（波浪在單位時間通過單位波峰的能量。單位kW/W）分布，以浙江中部、臺灣、福建省海壇島以北，渤海海峽為最高，達5.11-7.73kW/M這些海區(qū)平均波高大于1米，周期多大于5秒，是我國沿岸波浪能能流密度較高，資源蘊藏量最豐富的海域。其次是西沙、浙江的北部和南部，福建南部和山東半島南岸等能源密度也較高，資源也較豐富，其它地區(qū)波浪能能流密度較低，資源蘊藏也較少。根據(jù)波浪能能流密度及其變化和開發(fā)利用的自然環(huán)境條件，首選浙江、福建沿岸應(yīng)用為重點開發(fā)利用地區(qū)，其次是廣東東部、長江口和山

6、東半島南岸中段。也可以選擇條件較好的地區(qū)，如嵊山島、南麂島、大戢山、云澳、表角、遮浪等處，這些地區(qū)具有能量密度高、季節(jié)變化小、平均潮差小、近岸水較深、均為基巖海岸；具有岸灘較窄，坡度較大等優(yōu)越條件，是波浪能源開發(fā)利用的理想地點，應(yīng)做為優(yōu)先開發(fā)的地區(qū)。三、海流能海流能是指海水流動的動能，主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動。海流能的能量與流速的平方和流量成正比。相對波浪而言，海流能的變化要平穩(wěn)且有規(guī)律得多。潮流能隨潮汐的漲落每天2次改變大小和方向。一般說來，最大流速在2m/s以上的水道，其海流能均有實際開發(fā)的價值。海流能的利用方式主要是發(fā)電，其原理和風(fēng)力發(fā)電相

7、似，幾乎任何一個風(fēng)力發(fā)電裝置都可以改造成為海流發(fā)電裝置。但由于海水的密度約為空氣的1000倍，且裝置必須放于水下。故海流發(fā)電存在一系列的關(guān)鍵技術(shù)問題，包括安裝維護、電力輸送、防腐、海洋環(huán)境中的載荷與安全性能等。此外，海流發(fā)電裝置和風(fēng)力發(fā)電裝置的固定形式和透平設(shè)計也有很大的不同。海流裝置可以安裝固定于海底，也可以安裝于浮體的底部，而浮體通過錨鏈固定于海上。海流中的透平設(shè)計也是一項關(guān)鍵技術(shù)。我國沿岸潮流資源根據(jù)對130個水道的計算統(tǒng)計，理論平均功率為13948.52萬kW。這些資源在全國沿岸的分布，以浙江為最多，有37個水道，理論平均功率為7090MW，約占全國的二分之一以上。其次是臺灣、福建、遼

8、寧等省份的沿岸也較多，約占全國總量的42，其它省區(qū)較少。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，舟山海域諸水道開發(fā)前景最好，如金塘水道（25.9kW/m2）、龜山水道（23.9kW/m2）、西侯門水道（19.1kW/m2），其次是渤海海峽和福建的三都澳等，如老鐵山水道（17.4kW/m2）、三都澳三都角（15.1kW/m2）。以上海區(qū)均有能量密度高，理論蘊藏量大，開發(fā)條件較好的優(yōu)點，應(yīng)優(yōu)先開發(fā)利用。四、溫差能溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間水溫之差的熱能。海洋的表面把太陽的輻射能的大部分轉(zhuǎn)化成為熱水并儲存在海洋的上層。另一方面，接近冰點的海水大面積地在不到1000m的深度從

9、極地緩慢地流向赤道。這樣，就在許多熱帶或亞熱帶海域終年形成20以上的垂直海水溫差。利用這一溫差可以實現(xiàn)熱力循環(huán)并發(fā)電。除了發(fā)電之外，海洋溫差能利用裝置還可以同時獲得淡水、深層海水、進行空調(diào)并可以與深海采礦系統(tǒng)中的揚礦系統(tǒng)相結(jié)合。因此，基于溫差能裝置可以建立海上獨立生存空間并作為海上發(fā)電廠、海水淡化廠或海洋采礦、海上城市或海洋牧場的支持系統(tǒng)?？傊瑴夭钅艿拈_發(fā)應(yīng)以綜合利用為主。海洋溫差能轉(zhuǎn)換主要有開式循環(huán)和閉式循環(huán)兩種方式。開式循環(huán)系統(tǒng)主要包括真空泵、溫水泵、冷水泵、閃蒸器、冷凝器、透平發(fā)電機組等部分。開式循環(huán)的副產(chǎn)品是經(jīng)冷凝器排出的淡水，這是它的有利之處。閉式循環(huán)系統(tǒng)不以海水而采用一些低沸點的

10、物質(zhì)（如丙烷、氟利昂、氨等）作為工作介質(zhì)，在閉合回路內(nèi)反復(fù)進行蒸發(fā)、膨脹、冷凝。因為系統(tǒng)使用低沸點的工作介質(zhì)，蒸汽的工作壓力得到提高。閉式循環(huán)系統(tǒng)由于使用低沸點工質(zhì)，可以大大減小裝置，特別是透平機組的尺寸。但使用低沸點工質(zhì)會對環(huán)境產(chǎn)生污染。溫差能利用的最大困難是溫差太小，能量密度太低。溫差能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是強化傳熱傳質(zhì)技術(shù)。同時，溫差能系統(tǒng)的綜合利用，還是一個多學(xué)科交叉的系統(tǒng)工程問題。我國南海海域遼闊，水深大于800米的海域約140-150萬平方公里，位于北回歸線以南，太陽輻強烈，是典型的熱帶海洋。表層水溫均在25以上。500-800米以下的深層水溫在5以下，表深層水溫度在20-24，蘊藏著豐富的

11、溫差能資源，據(jù)初步計算，南海溫差能資源理論蘊藏量約為1.19-1.33×1019千焦耳，技術(shù)上可開發(fā)利用的能量（熱效率取7）約為8.33-9.31×1017千焦耳，實際可供利用的資源潛力（工作時間取50，利用資源10）裝機容量達13.21-14.76億kW。我國臺灣島以東海域表層水溫全年在24-28，500-800米以下的深層水溫5以下，全年水溫差20-24，據(jù)臺灣電力專家估計，該區(qū)域溫差能資源蘊藏量約為2.16×1014千焦耳。我國溫差能資源蘊藏量大，在各類海洋能資源中占居首位，這些資源主要分布在南海和臺灣以東海域，尤其是南海中部的西沙群島海域和臺灣以東海區(qū)，具

12、有日照強烈，溫差大且穩(wěn)定，全年可開發(fā)利用，冷水層與岸距離小，近岸海底地形陡峻等優(yōu)點，開發(fā)利用條件良好，可作為我國溫差能資源開發(fā)的先期開發(fā)區(qū)。五、鹽差能鹽差能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。主要存在于河海交接處。同時，淡水豐富地區(qū)的鹽湖和地下鹽礦也可以利用鹽差能。鹽差能是海洋能中能量密度最大的一種可再生能源。通常，海水（35鹽度）和河水之間的化學(xué)電位差有相當于240m水頭差的能量密度。這種位差可以利用半滲透膜（水能通過，鹽不能通過）在鹽水和淡水交接處實現(xiàn)。利用這一水位差就可以直接由水輪發(fā)電機發(fā)電。鹽差能的利用主要是發(fā)電。其基本方式是將不同鹽濃度的海水之間的化學(xué)電位差

13、能轉(zhuǎn)換成水的勢能，再利用水輪機發(fā)電，具體主要有滲透壓式、蒸汽壓式和機械化學(xué)式等，其中滲透壓式方案最受重視。將一層半透膜放在不同鹽度的兩種海水之間，通過這個膜會產(chǎn)生一個壓力梯度，迫使水從鹽度低的一側(cè)通過膜向鹽度高的一側(cè)滲透，從而稀釋高鹽度的水，直到膜兩側(cè)水的鹽度相等為止。此壓力稱為滲透壓，它與海水的鹽濃度及溫度有關(guān)。目前提出的滲透壓式鹽差能轉(zhuǎn)換方法主要有水壓塔滲壓系統(tǒng)和強力滲壓系統(tǒng)兩種。我國海域遼闊，海岸線漫長，入海的江河眾多，入海的徑流量巨大，在沿岸各江河入?？诟浇N藏著豐富的鹽差能資源。據(jù)統(tǒng)計我國沿岸全部江河多年平均入海徑流量約為1.7-1.8×1012立方米，各主要江河的年入海徑流量約為1.5-1.6×1012立方米，據(jù)計算，我國沿岸鹽差能資源蘊藏量約為3.9×1015千焦耳，理論功率約為1.25×108kW。我國鹽差能資源有以下特點：1地理分布不均。長江口及其以