游亚戈研究员：人造“能量岛”本世纪就能实现

电力18讯：    可作为人类未来移居海洋的一种模式

11月12日，美国生活科学网报道了人造“能量岛”的设计，这种漂浮在海面上的装置能够全年每天24小时制造能量，有望取代人类对石油资源的使用。设计者估算，一个六边形的能量岛就可生成250兆瓦电能。

近日，很多媒体报道了关于设计人造“能量岛”的新闻。“全年每天24小时制造能量，有望取代人类对石油资源的使用”，其前景听起来非常不错。那么，“能量岛”真是潜力巨大的海洋能利用平台，还是遥不可及的美好梦想？巨大的海洋能宝库，人类可以发掘几何？

“成员”众多的海洋能家族

我们先来了解一下海洋能。海洋能属于清洁的可再生能源，储量巨大。传统意义的海洋能有波浪能、潮汐能、海流能（潮流能）、温差能和盐差能；广义的海洋能还包括海上风能和海上太阳能。

在风压扰动下，水面偏离其平衡位置，重力和水压的不平衡导致水面形成周期波动。波浪运动导致的流体动能被称为波浪能。

潮汐能利用的实质，是利用月球和太阳的引力造成的海面升高的势能。由于地形影响，潮汐能在河口等喇叭状地形下会被增大。在这些地方建大坝和水闸，再通过水轮发电机组发电，可得到电力。

含潮流能在内的所有海流能是由潮汐、风、海水密度等所有因素导致的海水流动的能量。海流能好的地方往往在流道截面变窄处，如河口、岛屿周围及水道等；其利用实质是通过水轮机，将水流的动能转换成旋转机械能，然后通过发电机发电。

温差能（海洋热能）是指海洋表层海水和深层海水之间水温之差所形成的能量。太阳的辐射能在赤道附近的海洋表面形成26℃以上的热水，而两极的低温在海底形成接近冰点的冷海水。冷海水从极地缓慢地流向赤道，在热带或亚热带海域终年形成20℃以上的垂直海水温差。温差能发电就是利用这一温差实现热力循环并发电。

盐差能所利用的是盐度差造成的势能。力学方面的势能有两种，分别因渗透压差和蒸汽压差导致，相应的技术有渗透压发电技术和蒸汽压发电技术。电学方面的势能即盐浓度不同的溶液间形成的电位差，相应的技术有渗析电池技术。

不同种类的海洋能的能流密度不同，开发的难度也不同。

只要有海就有波浪，波浪能属于能流密度高、分布最广的海洋能。因此，单位功率的波浪能装置体积较小、环境问题小，具有较大的利用潜力。但是波浪能是开发难度最大的海洋能：波浪能十分不稳定，难以实现系统高效转换，同时还容易造成系统的破坏。另外，波浪运动形式是往复、低速、不稳定的，而稳定发电所需要的是单向、高速、稳定的转动，因此存在一定的转换难度。

海流能也属于能流密度高的海洋能，而且是准稳态的，除了在近海岛处流动有点扰动外，流速变化很小。因此，与波浪能开发难度比，海流能开发较为容易，利用潜力较大。但其分布范围较小，并非所有地方都可以利用。

整体来说，波浪能和海流能目前还处于实海况试验阶段，技术还没有成熟，表现出成本高、抗恶劣海况能力差、抗腐蚀能力差、故障多、效率低等问题。

潮汐能能流密度较低，需要建造大坝才能提高能流密度。但是建造大坝对环境有影响，还需要较大的一次性投资和较长的建设时间。潮汐能目前处于示范阶段，如果能够解决环境影响问题，就会进入商业开发阶段。

温差能能流密度与太阳热辐射的能流密度相当。热带海洋每天吸收的太阳热相当于2500亿桶石油燃烧所释放的热。温差能技术在获取电力的同时，可获取营养丰富的深海水用于养殖，还能将用过的冷海水作为海源空调的冷源加以利用。如果采用开式或混合式技术，还可以得到淡水。但其问题在于温差值太小，在温差最大区域也不过21℃左右，导致系统热循环效率极低；同时需要耗费能量抽取大量的深海冷水，才能维持循环。温差能目前还处于研究室研究阶段，着重于解决效率、腐蚀、海生物附着、海洋工程施工、抗恶劣海况等问题。

与其他海洋能不同，盐差能资源仅集中于河口，无法计算能流密度。盐差能利用目前还处于理论探讨阶段，其难度主要在于渗透压大，达到200多米水头，工程上难以实施。

海洋能利用正在进行时

在海洋能中，潮汐能技术最为成熟。目前建造的潮汐能电站中，最大的是法国的朗斯电站，装机容量240兆瓦，年发电5.4亿度。我国的江厦电站排名第三，装机容量3.9兆瓦，年发电量约700万度。

波浪能是近年来研究投入最多的海洋能。目前，波浪能技术正走向成熟。英国研发的筏式装置“海蛇”单机容量达到750千瓦，已步入商业运行阶段。美国、瑞典研制的振荡浮子装置，丹麦研制的漂浮式收缩波道装置，英国研制的漂浮式振荡水柱装置和离岸固定的点吸收式装置等，都有可能走向商业开发阶段。我国在“十五”期间发展的振荡浮子技术基础上，发展漂浮式鸭式装置，有望在高转换效率、高发电稳定性和低建造成本方面获得突破。

海流能（潮流能）技术近年来发展迅速。挪