海洋能源|我們日常在海邊看到的自然現象居然可以利用發電?

2020-12-04 一起認識海洋吧

每當我們去海邊總是可以看到海水潮漲潮落,有風時還會看到波浪滾滾,......。現在才知道這些自然現象都是可以開發利用的可再生清潔能源。

這些所謂的海洋可再生清潔能源包括潮汐能、波浪能、潮流能、海水溫差能、鹽差能、海洋風能等。這些海洋能資源豐富、清潔乾淨(綠色能源)、可再生性強(可持續),被聯合國環境組織視為將來最理想、最富有前景的替代能源之一。

海洋能的開發與利用也是優化能源結構、解決石化能源匱乏、應對氣候變化的有效途徑,受到各國的重視。根據國際能源署海洋能源系統技術合作計劃發布報告,預計2050年總裝機可以超過300GW,總投資350億元,創造直接就業機會68萬個,減少二氧化碳排放量約5億噸。

不過,目前海洋可再生能源的開發,是豐富沿海地區能源供給體系,解決邊緣島嶼用電的重要途徑,對我國構建低碳能源體系也具有重要意義。但海洋能存在能量低、地域性強,開發難度較大,且有一定的局限,因此當前還很難大規模開發。但海洋新能源是一項新興的產業,發展空間和潛力很大。

海洋可再生能源的開發利用方式主要是發電。下面就介紹一下這幾種清潔能源空間分布、開發利用情況。

1.潮汐能

在太陽、月亮對地球的引潮力的作用下,使海水周期性的漲落所形成的能量。

我國海岸線漫長而曲折,蘊藏著十分豐富的潮汐能資源。據估算,我國近海潮汐能儲藏量約1.93億千瓦,佔世界各國的3.7%,其中技術可開發量約0.23億千瓦。我國潮汐能資源主要集中於福建和浙江沿海的淺海、海灣,如浙江的錢塘江口、三門灣和樂清灣,福建有三都澳、羅源灣和湄洲灣等海域,其次是山東半島南岸北側、遼東半島南岸東側和廣西東部等海域。

潮汐能是我國海洋可再生能源開發利用技術中最為成熟的,具有電站長期運行、管理和維護的經驗。位於浙江溫嶺的江夏潮汐試驗電站目前已經運營30多年。

2.波浪能

波浪能是海水波動所產生的勢能和動能的總稱。

我國近海波浪能資源分布不均,臺灣省最高,其次是浙江省、廣東省、福建省和山東省。遠海島嶼沿岸波浪能大於近海島嶼沿岸,近海島嶼波浪能大於大陸沿岸,渤海海峽、臺灣南北端和西沙群島地區波浪等功率密度較高。據有估算,我國近海波浪能蘊藏量約1600萬千瓦,技術可開採發電量約1471萬千瓦。

波浪能是繼潮汐能發電後發展最快的海洋能資源利用形式。我國波浪能開發雖然起步較晚,但發展勢頭良好,微型波浪能發電技術已經成熟且進入了世界先進行列。

3.潮流能

潮流能即是潮流運動所具有的動能。

中國近海潮流能儲藏量約833萬千瓦,技術可開發量約166萬千瓦。但我國潮流能分布不均,浙江沿岸儲量最多,其次是臺灣、福建和遼寧等省份沿岸。杭州灣和舟山群島海域使全國潮流能功率密度最高的海域。渤海海峽北部的老鐵山、福建三都澳和臺灣澎湖列島漁翁島海域潮流能功率也較高。

2016年,我國自主研發生產,裝機率達3.4兆瓦模塊化潮流能發電機組在浙江舟山下海,並成功運行發電,為我國實施海島開發提供了新的能源解決方案。

4.海水溫差能

海水溫差能由海洋表層溫水,與海洋深層的冷水之間的溫度差所蘊藏的能量,是在風、海水的熱對流、鹽度差、地球自轉的偏轉力等諸多因素在特定的時間和空間內的綜合作用下形成的。

我國近海溫差能蘊藏量約3.67億千瓦,技術可開發量約0.26億千瓦。南海由於緯度低、水深、海域廣闊等原因,溫差能資源豐富,佔總溫差能的90%以上。南海表層海水和深層海水溫差大,具有利用海水溫差發電的有利條件和廣闊前景。東海以及臺灣以東海域同樣蘊藏著較豐富的溫差能資源。

2012年,自然資源部第一海洋研究所15千瓦溫差能發電裝置研究及試驗項目通過驗收,中國成為繼美國、日本後,第三個獨立掌握該技術的國家。

5.海水鹽差能

鹽差能是利用海水錶層溫水和深層冷水間的溫度差,把工作液變為驅動渦輪機的蒸汽,並帶動發電機發電的作業。

中國近海鹽差能蘊藏量約1.13億千瓦,技術可開發量約0.11億千瓦。中國海洋鹽差能主要分布在長江口及其以南江河入海口沿岸,珠江口也有較豐富的鹽差能。

6.海上風能

海上風能即利用海上空氣流動所產生的動能。

我國離岸風能非常豐富,全國海上可開發利用的風能約7.50億千瓦,是陸上風能資源的3倍,從長江口到南澳島之間的東南沿海及其島嶼是我國最大風能資源以及風能資源富集區。近海地區100米高度、5-25米水深範圍內技術開發量約1.9億千瓦,25-50米水深範圍約為3.2億千瓦。海洋風能是最有可能成為中國主導能源結構的一種海洋替代能源,目前已經形成規模化開發的局面。

參考資料:

1.自然資源部國家海洋戰略研究所.中國海洋發展報告.2019.

2.《海洋學術語 海洋資源學》(2005)

3.《中國海洋資源空間》(2019)

4.《海洋環境學》(2011)

5.金翔龍,陸儒德.圖說海洋強國夢.2016.

說明:文中圖片來自網絡

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