第四章 新能源技术（1 / 2）

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第四章新能源技术

世界能源结构有过两次大的转变：第一次是从18世纪开始从薪柴转向煤；第二次是从20世纪20年代开始，从煤转入石油和天然气。现在，世界能源正在经历着第三次大转变，就是从石油和天然气逐步转向新能源。

煤、石油、天然气都是不能再生的矿物燃料，用去一点就会少一点，总有一天会被全部用完。另外，新技术革命的兴起带来了许多新的生产体系，相应地对能源系统也提出了新的要求，其中特别是要求尽可能地采用可以再生的、分散的、多样化的能源。因此专家们认为，新能源是世界新的产业革命的动力，是未来世界能源系统的基础。换句话说，新能源必将成为未来世界能源舞台上的主角。

据专家们预测，大约再过半个世纪，也就是到21世纪中叶前后，核能、太阳能将成为世界能源系统的支柱。

今天的人类已步入信息时代。今天的能源，已经不是指某一两种单一的物质，而是汇合煤、石油、天然气、水力、核能、太阳能、地热能、风能、海洋能以及沼气能、氢能、电能等等的总称。

一、水能

海洋能源

大海最诱人的地方，主要在于它蕴藏着极为丰富的自然能源和巨大的可再生能源。那波涛汹勇的海浪，一涨一落的潮汐，循环不息的海流，不同深度的海水温差，和海水交汇处的水的含盐浓淡差……都具有可以利用的巨大能量。

据专家们估算，全世界海洋潮汐能的总储量为30亿千瓦，海流动能的总储量为50亿千瓦，海浪能的蕴藏量高达700亿千瓦。

目前世界上最大的潮汐电站是法国的朗斯潮汐电站，它的海堤大坝长750米，装有24台水轮发电机组，总装机容量为24万千瓦。英国在1991年建成一座海浪发电站，该电站装有一台目前世界上最先进的海浪发电设备——韦尔斯气动涡轮机。

海流在流动中具有很大的冲击力和潜能，因而可以用来发电，据估计，世界海洋能的总功率达50亿千瓦左右，是海洋能中蕴藏量最大的一种能源。

海水温差发电

海洋是地球上储存太阳能最大的热库。太阳辐射到地球表面的大部分热能，都被海水吸收，但是表层海水吸收阳光温度高，深层海水不见天日而温度低。这样，海洋中就存在着温度的差异，有时相差20℃左右。利用这种温差可将海洋热能转换成电能加以利用，这种发电方式叫海水温差发电。

海水温差大的地方进行海水温差发电的最佳之地就是热带海洋。热带地区阳光强烈，海水里储存的太阳能最多，上下层海水温差也最大。我国西沙群岛海域，在5月份测得表层海水水温有30℃，但1000米深处的冷海水只有5℃。这里的海水温差大，很适合发电。我国位于东半球，海洋温差条件很好，特别是台湾附近的海水温差较大，是建造海水温差发电站的好地方。

海洋是世界上最大的太阳能收集器，6000万平方千米的热带海洋一天吸收的太阳能，就相当于2500亿桶石油燃烧时释放出的热量。海洋每年吸收的太阳能相当于37万亿千瓦时，约为人类目前用电量的4000倍。如此诱人的能量，去开发这一领域是人类责无旁贷的大事。

海洋潮汐发电

潮汐发电的原理和通常的水力发电相似，是在海湾或有潮汐的河口上建筑一座拦水堤坝，将入海河口或海湾隔开，建造一个天然水库，并在堤坝中或坝旁安装水轮发电机组，利用潮汐涨落时海水水位的升降，使海水通过水轮机来推动水轮发电机组发电。

潮汐能无止无息，开发潜力非常大。潮汐发电的主要优点是：（1）潮汐电站的水库都是利用河口或海湾建成的，不占用耕地，也不像河川水电站或火电站那样要淹没或占用大量的良田；（2）不受洪水和枯水季节的影响，也不像火电站那样污染环境，是一种既不受气候条件影响而又十分干净的发电站；（3）潮汐电站的堤坝较低，容易建造，投资也很少。

海洋潮汐能的大小随潮差而变，潮差越大那么潮汐能也越大。比如，在1平方千米的海面上，潮差5米时，其潮汐能的最大发电能力约为5500千瓦；而潮差为10米时，其潮汐能的最大发电能力可达22000千瓦。科学家们预算，全世界海洋蕴藏的潮汐能大概有27亿千瓦，其每年的发电量可达33480万亿度。所以巨大的海洋潮汐有“蓝色的煤海”之称。

人类越来越重视对天然资源的开发和利用，其中海洋潮汐发电的开发前影很大，如能让人类全面利用，那会给人类带来更多的便利。

海浪发电

据测试，海浪对海岸的冲击力可达每平方米20~30吨，在特殊情况下甚至达到60吨。

利用海浪发电，不仅不消耗任何燃料和资源，也不产生任何污染，是一种“干净”的发电技术。还有它不占用任何土地，只要是有海浪的地方就能发电。对于那些无法架设电线的沿海小岛，海浪发电是最适用不过的。

目前，利用海浪发电的方法主要有三种：一、利用海浪的上下运动所产生的空气流或水流，使气（水）轮机转动，以带动发电机发电；二、利用海浪装置的前后摆动或转动以产生空气流或水流，使气（水）轮机转动，带动发电机发电；三、将低大波浪变为小体积的高压水，然后再把高压水引入某一高位水池积蓄起来，使其产生高压水头，以冲动水轮发电机组进行发电。

90年代初英国在苏格兰的艾莱岛上建造了一座发电能力为75千瓦的海浪发电站，它是继挪威、日本之后利用海浪发电的第三个国家。此外英国爱丁堡大学目前正在研制发电能力为5万千瓦的海浪发电装置，英国人还计划在海岸以外的海面上建造海浪发电站。

海流发电

海流中所蕴藏的动能是河洋能中蕴藏量最大的一种能源，科学家们发现海流也可以用来发电，它发电能产生50亿千瓦左右，能量大得惊人。

海流发电是依靠海流的冲击力来使水轮旋转，再通过变速装置变换成高速，然后带动发电机发电。利用海流进行发电，比利用陆地上的河流进行发电要好得多。海流不受洪水的威胁，也不受枯水季节的影响，它几乎以常年不变的流量不停地运动，它是取之不尽用之不竭的能源。

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