海流能

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且有規律得多。潮流能隨潮汐的漲落每天兩次改變大小和方向。一般來説，最大流速在2m/s以上的水道，其海流能均有實際開發的價值。

所謂海流主要是指海底水道和海峽中較為穩定的流動以及由於潮汐導致的有規律的海水流動。其中一種是海水環流，是指大量的海水從一個海域長距離地流向另一個海域。

這種海水環流通常由兩種因素引起：首先海面上常年吹着方向不變的風，如赤道南側常年吹着不變的東南風，而其北側則是不變的東北風。風吹動海水，使水錶面運動起來，而水的動性又將這種運動傳到海水深處。隨着深度增加，海水流動速度降低；有時流動方向也會隨着深度增加而逐漸改變，甚至出現下層海水流動方向與表層海水流動方向相反的情況。在太平洋和大西洋的南北兩半部以及印度洋的南半部，占主導地位的風系造成了一個廣闊的，也是按反時鐘方向旋轉的海水環流。在低緯度和中緯度海域，風是形成海流的主要動力。其次不同海域的海水其温度和含鹽度常常不同，它們會影響海水的密度。海水温度越高，含鹽量越低，海水密度就越小。這種兩個鄰近海域海水密度不同也會造成海水環流。海水流動會產生巨大能量。據估計全球海流能高達5TW。潮流能隨潮汐的漲落每天2次改變大小和方向。

大海中都是水，為什麼會形成海流呢？海流形成的原因大致分三種，其中最主要

的原因是風，盛行風吹拂海面，推動海水隨風飄動，並且使上層海水帶動下層海水流動，這樣形成的海流被稱為風海流或者漂流。但是這種海流會隨着海水深度的增大而加速減弱，直至小到可以忽略。

第二種海流是因為不同海域海水温度和鹽度的不同而導致的海水的流動，這樣的海流叫做密度流。譬如在直布羅陀海峽處，地中海的鹽度比大西洋高，於是在水深500m的地方，地中海的海水經直布羅陀海峽流向大西洋，而在大洋表層，大西洋的海水則衝向地中海，補充了地中海海水的缺失。

海流的其他成因還有地轉流、補償流、河川瀉流、裂流、順岸流等。

海流能的利用方式主要是發電，其原理和風力發電相似，幾乎任何一個風力發電裝置都可以改造成為海流能發電裝置。但由於海水的密度約為空氣的1000倍，且必須放置於水下，故海流發電存在着一系列的關鍵技術問題，包括安裝維護、電力輸送、防腐、海洋環境中的載荷與安全性能等。此外，海流發電裝置和風力發電裝置的固定形式和透平設計也有很大的不同。海流裝置可以安裝固定於海底，也可以安裝於浮體的底部，而浮體通過錨鏈固定於海上。海流中的透平設計也是一項關鍵技術。

人類對海流傳統的利用是“順水推舟”。古人利用海流漂航。帆船時代，

利用海流助航正如人們常説的“順水推舟”。18世紀時，美國政治家兼科學家富蘭克林曾繪製了一幅墨西哥灣流圖。該圖特別詳細地標繪了北大西洋海流的流速流向，供來往於北美和西歐的帆船使用，大大縮短了橫渡北大西洋的時間。在東方，相傳二戰時，日本人曾利用黑潮從中 國、朝鮮以木筏向本土漂送糧食。現代人造衞星遙感技術可以隨時測定各海區的海流數據，為大洋上的輪船提供最佳航線導航服務。

海流發電也受到許多國家的重視。1973年，美國試驗了一種名為“科里奧利斯”的巨型海流發電裝置。該裝置為管道式水輪發電機。機組長l10米，管道口直徑170米，安裝在海面下30米處。在海流流速為2.3米/秒條件下，該裝置獲得8.3萬千瓦的功率。日本、加拿大也在大力研究試驗海流發電技術。我國的海流發電研究也已經有樣機進入中間試驗階段。

海流發電技術，除上述類似江河電站管道導流的水輪．機外還有類似風車槳葉或風速計那樣機械原理的裝置。一種海流發電站，有許多轉輪成串地安裝在兩個固定的浮體之間，在海流衝擊下呈半環狀張開，被稱為花環式海流發電站。另外，前面提到的水輪機潮流發電船，也能用於海流發電。

海流發電裝置主要有輪葉式、降落傘式和磁流式幾種。輪葉式海流發電裝置利用海流推動輪葉，輪葉帶動發電機發出電流。輪葉可以是螺旋漿式的，也可以是轉輪式的。降落傘式海流發電裝置由幾十個串聯在環形鉸鏈繩上的"降落傘"組成。順海流方向的"降落傘"靠海流的力量撐開，逆海流方向的降落傘靠海流的力量收攏，"降落傘"順序張合，往復運動，帶動鉸鏈繩繼而帶動船上的鉸盤轉動，鉸盤帶動發電機發電。磁流式海流發電裝置以海水作為工作介質，讓有大量離子的海水垂直通過強大磁場，獲得電流。海流發電的開發史還不長，發電裝置還處在原理性研究和小型試驗階段。

全世界海流能的理論估算值約為10^8kW量級。利用中國沿海130個水道、航門的各種觀測及分析資料，計算統計獲得中國沿海海流能的年平均功率理論值約為1.4×10^7kW。其中遼寧、山東、浙江、福建和台灣沿海的海流能較為豐富，不少水道的能量密度為15～30kW/m2，具有良好的開發值。值得指出的是，中國的海流能屬於世界上功率密度最大的地區之一，特別是浙江的舟山羣島的金塘、龜山和西候門水道，平均功率密度在20kW/m2以上，開發環境和條件很好。

中國海域遼闊， 既有風海流, 又有密度流；有沿岸海流， 也有深海海流．這些海流的流速多在每小時0.5海里，流量變化不大, 而且流向比較穩定．若以平均流量每秒100立方米計算，中國近海和沿岸海流的能量就可達到一億千瓦以上，其中以台灣海峽和南海的海流能量最為豐富， 它們將為發展我國沿海地區工業提供充足而廉價的電力。

利用海流發電比陸地上的河流優越得多，它既不受洪水的威脅，又不受枯水季節的影響，幾乎以常年不變的水量和一定的流速流動，完全可成為人類可靠的能源。

海流發電是依靠海流的衝擊力使水輪機旋轉，然後再變換成高速, 帶動發電機發電。海流發電站多是浮在海面上的。例如，一種叫‘花環式’的海流發電站，是用一串螺旋槳組成的，它的兩端固定在浮筒上，浮筒裏裝有發電機。整個電站迎着海流的方向漂浮在海面上，就像獻給客人的花環一樣。這種發電站之所以用一串螺旋槳組成，主要是因為海流的流速小，單位體積內所具有能量小的緣故。它的發電能力通常是比較小的，一般只能為燈塔和燈船提供電力，至多不過為潛水艇上的蓄電池充電而已。

美國曾設計過一種駁船式海流發電站，其發電能力比花環式發電站要大得多．這種發電站實際上就是一艘船，因此叫發電船似乎更合適些。在船舷兩側裝着巨大的水輪， 它們在海流推動下不斷地轉，進而帶動發電機發電。所發出的電力通過海底電纜送到岸上。這種駁船式發電站的發電能力約為五萬千瓦, 而且由於發電站是建在船上， 所以當有狂風巨浪襲擊時，它可以駛到附近港口躲避, 以保證發電設備的安全。

70年代末期，國外研製了一種設計新穎的傘式海流發電站， 這種電站也是建在船上的。它是將50個降落傘串在一根很長的繩子上來聚集海流能量的, 繩子的兩端相連，形成一個環形。然後，將繩子套在錨泊於海流的船尾的兩個輪子上。置於海流中的降落傘由強大海流推動着，而處於逆流的傘就像大風把傘吸脹撐開一樣，順着海流方向運動。於是拴着降落傘的繩於又帶動船上兩個輪子，連接着輪子的發電機也就跟着轉動而發出電來，它所發出的電力通過電纜輸送到岸上。