海洋能源在蓝色“能源岛”上绽放
来源：21世纪经济报道 / 录入时间：2008-12-24 / 点击数：1539
哪里有充足的能源？
在杳无人烟的荒野？还是在每家每户的屋顶(光伏发电)？
也许我们的目光不应该只放在陆地上，而应该将其投向占地球面积最大的海洋。当下，海洋远远没有阳光那么受宠，但作为清洁的可再生能源，海洋能的储量巨大毋庸置疑。
当下，围绕着这个潜力无限的蓝色油田，先行者们已经开始了新的探索。
“能源岛”
海上有仙山，名曰蓬莱岛。
如果未来在海上发现了一座突然出现的“岛屿”，而这座“岛屿”还能提供源源不绝的能源，你会不会生出这样的猜想？
但这样的“岛屿”可不是自然形成的。作为“能源岛”，它是人类开发海洋能源的新尝试，其主要工作原理来自海洋热量转换技术。
“能源岛”构想来自美国发明家多米尼克·迈克利斯(DominicMichaelis)。在接受美国生活科学网采访时，他表示“海洋热量转换技术能够超过其他能量制造的优势在于它具有持久性，能够全年每天24小时连续工作。”
据中国科学院广州能源研究所海洋能实验室研究员游亚戈撰文介绍，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。
而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。
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。
按照迈克利斯和他儿子的共同设计，能源岛主要包括一个位于中心位置的海洋热能转换发电站，以及一个2000英尺宽的风力涡轮和太阳能制造平台，同时，海浪能量转换器和水流涡轮机能够捕捉到该装置周围海浪形成的动能。
迈克利斯认为，一个六边形的能源岛相当于一座250兆瓦的电站，但却不需要传统的化石燃料。
根据迈克利斯的构想，能源岛生成的廉价能源将通过海下管道传输至海岸，供城市居民使用。这些能源还有另外一个用途——分离水中的氢，这些氢则通过船只运到陆地上，用作燃料电池的生产原料。
能源岛所能提供可不仅仅是能源。
想象一下，当一定数量的能量岛在合适的港湾建造起来后，所带来的将不仅仅是人们所需要的能源，还包括适合植物生长的温室环境，以及是观光旅游的宾馆，甚至还可以作为小型的港口。
这样一个能源岛需要投资几何？
按照迈克利斯的初步估算，单个能源岛的建造成本为6亿美元，每度电的生产成本则为9到13美分，但具体还要视项目的进展情况而定。
在迈克利斯之前，第一个海洋热量转换系统已于1930年在古巴海岸建成，相当于一个22千瓦的发电站。
游亚戈认为，人造能源岛可以作为人类未来移居海洋的一种模式。
海洋能大家族
但能源岛并非单纯依赖温差能，这是由于后者存在温差值太小的问题——温差最大的区域也不过21℃左右，较小温度差异使得能量转换无效，难以生产人们需要的电力，导致系统热循环效率极低。
同时，海洋热量转换系统需要耗费能源抽取大量的深海冷水，才能维持循环。事实上，许多早期海洋热量转换系统设计的尴尬之处就在于，其所消耗的能源远大于它们制造的能量。
而据了解，能源岛每秒也需要10加仑的冷海水抽吸量。因此，迈克利斯的能源岛也利用了波浪能等多种海洋能以及制氮、制氢装置，形成一个复合型能源生产系统。
事实上，海洋能是个庞大的家族，温差能只是其中的成员之一。即使不算上海上风能和海上太阳能，海洋能依然包括波浪能、潮汐能、海流能(潮流能)和盐差能等多种形式。
不同种类的海洋能的能流密度不同，开发的难度不尽相同。
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，也属于能流密度高的海洋能。
据游亚戈介绍，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。
“海流能是准稳态的，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。”游亚戈说。
波浪能则是因波浪运动导致的流体动能，也是近年来投入最多的海洋能之一。
有媒体报道称，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。
但游亚戈认为，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。
潮汐发电
能源岛的大规模应用也许还要一段较长的时间。在当下的海洋能大家族中，目前最成熟和应用最广泛的一种当属潮汐发电。
潮汐能实质是利用月球和太阳的引力造成的海面升高的势能，其能量与潮量和潮差成正比。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，可以获得电力。
据海洋学家估算，世界上潮汐能发电的资源量在10亿千瓦以上，这个数据足以吸引众多的国家尝试开发。目前，全世界潮汐电站的总装机容量为265兆瓦，主要开发国家包括法国、中国等。
法国在潮汐发电方面的开发力度最大。
1967年，法国建成了世界上第一座具有商业实用价值的潮汐电站——朗斯潮汐电站。朗斯潮汐电站所在的朗斯河口最大潮差13.4米，平均潮差8米。斯潮汐电站机房中安装有24台双向涡轮发电机，涨潮、落潮都能发电。总装机容量240兆瓦，年发电量5亿多度，并被输入国家电网。
但苏格兰却意图走得更远。
按照苏格兰海洋能工业的发展规划，到2020年时，海洋资源将为苏格兰提供10％的电力，并带来7000个就业岗位。在苏格兰海岸地区安装的发电装机容量有望达到1000到2500兆瓦。
在苏格兰最北端的奥克尼群岛海域，包括GE在内的众多公司正希望能在这里把握蓝色油田的未来。Pelamis这家年轻的创业公司已经在2006年获得了GE260万美元的投资。
世界唯一一个潮汐和波浪能源实验设施——欧洲海洋能源中心(EMEC)也落户在奥克尼群岛。这是一个价值2950万美元的浮动实验室，通过水下电缆连接到苏格兰电网。
今年12月初，苏格兰更宣布设立总奖金额高达1000万英镑的“兰十字奖”，以推动海洋可再生能源的开发利用研究创新。
中国的潮汐发电也显示出较大的潜力。目前，我国潮汐发电量仅次于法国、加拿大，居世界第三位。
数据显示，中国潮汐能的理论蕴藏量达到1.1亿千瓦。中国沿海(特别是东南沿海)不少地区能量密度较高，平均潮差4-5米，最大潮差7-8米。其中浙江、福建两省蕴藏量最大，约占全国的80.9％。
江厦电站是目前中国最大的潮汐电站。该电站总装机为3900千瓦，年发电量约700万度，是世界第三大潮汐电站。
到目前为止，除江厦电站外，我国正在运行发电的潮汐电站还有7座，总装机容量为6000千瓦，年发电量1000余万千瓦时。
根据国家新能源发展规划，到2020年，潮汐发电装机容量达到30万千瓦。
但蓝色油田的大规模开发并非短时间内就能搞定的事情。
和水利发电相比，潮汐能的能量密度低，相当于微水头发电的水平。因此，潮汐发电需要建造大坝才能提高能流密度。但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。
同时，与风能或太阳能这些技术比较成熟的可再生能源相比，海洋能在技术上要落后十多年。
“该行业刚刚起步。”向苏格兰政府提供咨询的可再生能源专家柯林·麦克诺特(ColinMcNaught)在接受媒体采访时表示。
