海洋能资源及海洋能发电技术

第一节 海洋能资源

海洋覆盖着地球百分之七十以上的面积，蕴含着巨大的能量。随着人类对海洋能资源的认识能力和利用技术的不断进步，被称为“蓝色能源”的海洋能，有望成为人类清洁能源的一大主要来源。

一、世界海洋能概况地球表面积约为5.1×108km2，其中陆地表面积为1.49×108km2，占29％；海洋面积达3.61×108km2，占71％。以海平面计，全部陆地的平均海拔约为840m，而海洋的平均深度却为380m，整个海水的容积多达1.37×109km3。一望无际的汪洋大海，不仅为人类提供航运、水产和丰富的矿藏，而且还蕴藏着巨大的能量。

全球海洋能的可再生量很大。根据联合国教科文组织1981年出版物的估计数字，五种海洋能理论上可再生的总量为766亿kW。其中温差能为400亿kW，盐差能为300亿kW，潮汐和波浪能各为30亿kW，海流能为6亿kW。

二、我国海洋能概况我国大陆海岸线长达18000多公里，有大小岛屿6960多个，海岛总面积6700平方公里，有人居住的岛屿有430多个，总人口450多万人沿海和海岛既是外向型经济的基地，又是海洋运输和开发海洋的前哨，并且在巩固国防，维护祖国权益上占有重要地位。

我国海洋能开发已有近40年的历史，迄今已建成潮汐电站8座。20世纪80年代以来，浙江、福建等地为建设若干个大中型潮汐电站，进行了考察、勘测和规化设计、可行性研究等大量的前期准备工作。我国的海洋发电技术已有较好的基础和丰富的经验，小型潮汐发电技术基本成熟，已具备开发中型潮汐电站的技术条件。但是现有潮汐电站整体规模和单位容量还很小，单位kW造价高于常规水电站，水工建筑物的施工还比较落后，水轮发电机组尚未定型标准化。这些均是我国潮汐能开发中存在的问题。其中，关键问题是中型潮汐电站水轮发电机组技术问题没有完全解决，电站造价亟待降低。

第二节 海洋能的类型海洋能的表现形式多种多样，通常包括：潮汐能；波浪能；海洋温差能；海洋盐差能；海流能。

一、潮汐能潮汐能是以位能形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。海水涨落的潮汐现象是由地球和天体运动以及它们之间的相互作用而引起的。主要是指海水潮和潮落形成的水的势能，利用的原理与水力发电的原理类似，而且潮汐能的能量与潮量和潮差成正比。

潮汐是海水受太阳、月球和地球引力的相互作用后，所发生的周期性涨落现象。潮汐过程线见图7-1。

图1 潮汐过程线

1.特点1）蕴藏量十分可观。

2）中国潮汐能资源的地理分布十分不均匀。沿海潮差以东海为最大，黄海次之，渤海南部和南海最小。河口潮汐能资源以钱塘江口为最丰富，其次为长江口，以下依次为珠江、晋江、闽江和瓯江等河口。以地区而言，主要集中在华东沿海，其中以福建、浙江、上海长江北支为最多，占中国可开发潮汐能的88%。

3）地形地质方面，中国沿海主要为平原型和港湾型两类，以杭州湾为界，杭州湾以北，大部分归平原海岸，海岸线平直，地形平坦，并由沙或淤泥组成，潮差较小，且缺乏较优越的港湾坝址；杭州湾以南，港湾海岸较多，地势险峻，岸线岬湾曲折，坡陡水深，海湾、海岸潮差较大，且有较优越的发电坝址。但浙、闽两省沿岸为淤泥质港湾，虽有丰富的潮汐能资源，但开发存在较大的困难，需着重研究解决水库的泥沙淤积问题。

发展像潮汐能这样的新能源，可以间接使大气中的CO2含量的增加速度减慢。潮汐是一种世界性的海平面周期性变化的现象，由于受月亮和太阳这两个万有引力源的作用，海平面每昼夜有两次涨落。潮汐作为一种自然现象，为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便，更值得指出的是，它还可以转变成电能，给人带来光明和动力。

2.发电方式有单库单向式、单库双向式、双库式、发电结合抽水蓄能式等。

1）单库单向式

单库单向式如图7-2所示，只筑一水库，安装单向水轮发电机组，在落潮或涨潮时发电。因落潮发电可利用的水库容量和水位差比涨潮大，故一般采用落潮发电方式。在一个潮汐周期内，电站依充水、等候、发电和等候四个工况运行。①充水工况：停止发电，开启水库，海侧上涨的潮水经水闸和水轮机进入水库，至库内外水位齐平为止。②等候工况：关闭水闸，水轮机停止过水，水库水位保持不变。海侧水位因落潮逐渐下降，直至水库内外水位差达到机组起动水头。③发电工况：机组发电，水库水位逐渐下降至与海侧水位差小于机组发电所需的最低水头。④等候工况：机组停机，也不让过水。水库水位保持不变，海侧水位因涨潮逐渐上升，至水库两侧水位齐平，转入下一周期。

图2 单库单向式

2）单库双向式

单库双向式如图7-3所示，只筑一水库，安装涨落潮均可发电的机组，或在水工布置上满足双向发电。在一个潮汐周期内，电站依等候、涨潮发电、充水、等候、落潮发电和泄水六个工况运行。一般以落潮发电为主。

图3 单库双向式

3）双库（高低库）式

双库（高低库）式如图7-4所示，建两个互相毗连的水库，双向水轮发电机组安装在两水库之间进行发电。其中一水库设有进水闸，在潮位较库内水位高时引水入库。另一水库设有泄水闸，在潮位比库内水位低时，泄水出库。这样，前者总是保持较高水位，称为高库;后者总是保持较低水位，称为低库。高、低库之间终日保持水位差，水轮发电机组可连续发电。

图4 双库(高低库)式

4）发电结合抽水蓄能式

在电站水库水位与潮位接近，而且水头小时，用电网的电力抽水蓄能。涨潮时将海水抽入水库，落潮时将库内水往海中抽，以增加发电时的有效水头，增加发电量。

按正规半日周期潮计，单库单向式每昼夜发电2次，平均日发电9～11h;单库双向式每昼夜发电4次，平均日发电14～16h，发电时间和发电量均比单库单向式多，但由于要兼顾正反两向发电，发电平均效率比单库单向式低，而且机组结构较复杂。国内外研究认为，双库造价昂贵，单库落潮发电较好。但何种方式最佳，要根据当地潮型、潮差、地形条件、电力系统负荷要求、发电设备的组成、建筑材料和施工条件等技术经济指标进行选择。

3.潮汐电站工程和设施潮汐电站工程主要由电站建筑物和机电设备组成。电站建筑物主要有堤坝、泄水闸和发电厂房等，有通航要求的潮汐电站还应设置船闸。

堤坝用来将水库与外海隔开，形成落差。多用海上围堰法筑黏土心墙坝、堆石坝和土坝。因筑于海上，施工条件恶劣，近年国外使用预制混凝土浮运沉箱法筑坝建站。

泄水闸用来对水库泄水和充水。闸型一般采用平原地区挡潮闸常用的胸墙孔口平底堰闸。近年，中国发展了预制浮运闸。这种闸先预制好各种闸门构件，由船浮运到建闸地点，定点沉放安装而成。施工时不用围堰或在岸上开挖，施工方法简单，工程量少，投资少，在中国沿海大量使用。

发电厂房包括水轮发电机组、输配电设备、起重设备、中央控制室、下层水流通道和闸门等。

4.应用海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低，势能又转化为动能。世界上潮差的较大值约为13—15m，但一般说来，平均潮差在3m以上就有实际应用价值。潮汐能是因地而异的，不同的地区常常有不同的潮汐系统，他们都是从深海潮波获取能量，但具有各自独特的特征。尽管潮汐很复杂，但对于任何地方的潮汐都可以进行准确预报。潮汐能的利用方式主要是发电。潮汐发电是利用海湾、河口等有利地形，建筑水堤，形成水库，以便于大量蓄积海水，并在坝中或坝旁建造水利发电厂房，通过水轮发电机组进行发电。只有出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方，从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有，但世界各国都已选定了相当数量的适宜开发潮汐电站的站址。

我国的潮汐能开发技术研究已取得很大进展。小型潮汐电站开发技术已趋成熟。江厦潮汐电站已成功地使用了我国自己设计制造安装的双向贯流灯泡型机组，水轮机具有正、反向发电和泄水的工况。为了保证潮汐电站的发电质量，提高经济效益，有些电站也采用了新的电子技术，实行自动运行控制。江厦潮汐电站利用计算机能正确地做潮位预报，能够保证机组的最大出力。

二、波浪能波浪能是海洋能利用研究中近期研究最多、政府投资项目最多和最重视的一种能源。波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比，波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的，它实质上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关，也和风与水相互作用的距离（即风区）有关。

1.特点海洋中的波浪主要是风浪，而风的能量又来自太阳，所以说波浪能是一种很好的可再生能源。另据世界能源委员会的调查结果显示：全球可利用的波浪能达20亿kW，数量相当可观。同时，波浪能由于具有以下优点也保证了其良好的可开发性：

1）波浪能是一种机械能，是海洋能中质量最好的能源，同时也使其能量转化装置相对简单。

2）尽管波浪能的能流密度偏低，但蕴藏量大。如太平洋、大西洋东岸中纬度30～40°区域，波浪能可达30～70kW/m，某些地方更高达100kW/m，可以保证可开发利用能源的总量。

3）冬季可利用的波浪能最大，可以有效缓解该季节能耗巨大的问题。

4）波浪能是海洋中分布最广的可再生能源，因此波浪能可以成为海上偏远地区的能量来源。

2.计算波浪能的大小可以用海水起伏势能的变化来进行估算，根据波浪理论，波浪能量与波高的平方成比例。波浪功率，即能量产生或消耗的速率，既与波浪中的能量有关，也与波浪到达某一给定位置的速度有关。按照Kinsman(1965年)的公式，一个严格简单正弦波单位波峰宽度的波浪功率为：

式中：H为波高，T为波周期，ρ为海水密度，g为重力加速度。如有一周期为10s，波高为2m的涌浪涌向波浪发电装置，波列的10m波峰L的功率为：

它表明每10m波峰宽度的波浪功率等效为400kW

3.类型波浪能发电方式数以千计，按能量中间转换环节主要分为机械式、气动式和液压式三大类。

1）机械式

机械装置简图见图7-5，通过某种传动机构实现波浪能从往复运动到单向旋转运动的传递来驱动发电机发电的方式。采用齿条、齿轮和棘轮机构的机械式装置。随着波浪的起伏，齿条跟浮子一起升降，驱动与之啮合的左右两只齿轮作往复旋转。齿轮各自以棘轮机构与轴相连。齿条上升，左齿轮驱动其轴逆时针旋转，右齿轮则顺时针空转。通过后面一级齿轮的传动，驱动发电机顺时针旋转发电。机械式装置多是早期的设计，往往结构笨重，可靠性差，未获实用。

图5 机械装置简图

2）气动式

通过气室、气袋等泵气装置将波浪能转换成空气能，再由气轮机驱动发电机发电的方式

漂浮气动式装置工作原理图见图7-6。由于波浪运动的表面性和较长的中心管的阻隔，管内水面可看作静止不动的水面。内水面和气轮机之间是气室。当浮体带中心管随波浪上升时，气室容积增大，经阀门吸入空气。当浮体带中心管随波浪下降时，气室容积减小，受压空气将阀门关闭经气轮机排出，驱动冲动式气轮发电机组发电。这是单作用的装置，只在排气过程有气流功率输出。振荡水柱气动式装置有两组吸气阀和两组排气阀，固定气室的内水位在波浪激励下升降，形成排气、吸气过程。四组吸、排气阀相应开启和关闭，使交变气流整流成单向气流通过冲动式气轮机，驱动发电机发电。这是双作用的装置，在吸、排气过程都有功率输出。气动式装置使缓慢的波浪运动转换为气轮机的高速旋转运动，机组缩小，且主要部件不和海水接触，提高了可靠性。气动式装置在日本益田善雄发明的导航灯浮标用波浪能发电装置上获得成功的应用。1976年，英国的威尔斯发明了能在正反向交变气流作用下单向旋转做功的对称翼气轮机，省去了整流阀门系统，使气动式装置大为简化。对称翼气轮机已在英国、中国新一代导航灯浮标波浪能发电装置和挪威奥依加登岛500kW波浪能发电站获得成功的应用。采用对称翼气轮机的气动式装置是迄今最成功的波浪能发电装置之一。

图6 漂浮气动式工作原理

3）液压式

通过某种泵液装置将波浪能转换为液体(油或海水)的压能或位能，再由油压马达或水轮机驱动发电机发电的方式。点头鸭液压式装置简图见图7-7。

波浪运动产生的流体动压力和静压力使靠近鸭嘴的浮动前体升沉并绕相对固定的回转轴往复旋转，驱动油压泵工作，将波浪能转换为油的压能，经油压系统输送，再驱动油压发电机组发电。点头鸭装置有较高的波浪能转换效率，但结构复杂，海上工作安全性差，未获实用。收缩斜坡聚焦波道式，波浪进入宽度逐渐变窄、底部逐渐抬高的收缩波道后，波高增大，海水翻过导波壁进入海水库，波浪能转换为海水位能，然后用低水头水轮发电机组发电。聚焦波道装置已在挪威奥依加登岛250kW波浪能发电站成功的应用。这种装置有海水库储能，可实现较稳定和便于调控的电能输出，是迄今最成功的波浪能发电装置之一。但对地形条件依赖性强，应用受到局限。

图7 点头液压式装置简图

4.发电装置1）波浪鸭装置

波浪鸭装置见图7-8，他的形状设计成能最大限度地吸收波浪能的形状。从左边过来的波浪使波浪鸭摆动，波浪鸭右边做成柱形，使右边的海面不再有波浪，能量从摇摆轴上获得。这个装置的效率比较高，该装置需要解决这样两个问题：①需要把低速的摇摆运动转换成发电机需要的高速转动；②需要把电能从一定水深中活动的装置上输送到较远的地方去。

图8 波浪鸭装置

2）波动水柱波浪能发电装置

波动水柱波浪能发电装置见图7-9，工作原理见图7-10，当波浪遇到部分浸在水中的空腔时，空腔中水柱会上下波动，从而引起上部气体或液体的压力变化。空腔可通过某种涡轮机与大气相连，并从涡轮机获得能量。这类装置的主要优点是可以把低速的波浪运动变成速度较高的气流，设备可以不浸在海水中。

图9 波动水柱波浪能发电装置

图10 波动水柱波浪能发电装置工作原理

3）“坝礁”波浪能利用装置

“坝礁”波浪能利用装置见图7-11，沿海地区供电的坝礁发电装置见图7-12，波浪进入靠近海面的开口，流经一组导片和旋转叶片。由于波浪的折射，波浪从各个方向进入结构物的中心部分。旋转的叶片使海水在中心区呈螺旋状向下运动。这种旋转的水柱就像一个液体飞轮，似水轮机转动，从而可以推动发电机发电。

图11 坝礁波浪能转换装置

图12 沿海地区供电的坝礁发电装置

5.发电技术波浪能发电可分为能量采集系统和能量转换系统两部分。

采集系统的作用是捕获波浪能。其主要形式有：振荡水柱式、振荡浮子式、摆式、鸭式、筏式、收缩坡道式、蚌式等。提高波浪能俘获量的技术有：通过波浪能绕射或折射的聚波技术，通过系统与波浪共振的惯性聚波技术等。

转换系统的作用是把俘获的波浪能转换为某种特定形式的机械能或电能。它由以下几个主要部分组成：空气叶轮、低水头水轮机、液压系统、机械系统以及发电机等。另外，为提高转化效率可采用可控叶片、变阻尼、整流、定压等方法。

按波浪能的利用方式，波浪能发电可大致分为利用波浪能的垂直运动、利用波浪能的水平运动、利用波浪的水压、利用波浪水质点的运动等形式。按波浪能的装置的结构形式可分为振荡水柱式、摆式和聚波式三种装置。按基本原理又可分为利用物体在波浪作用下产生的振荡和摇摆运动、利用波浪压力的变化、利用波浪沿岸爬升时产生的水势能三种方式，而这三种方式也就是我们通常所指的气动式、液动式和蓄水式。

三、海洋温差能温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温之差的热能。赤道附近太阳直射多，其海域的表层温度可达25～28℃，波斯湾和红海由于被炎热的陆地包围，其海面水温可达35℃，而在海洋深处500～1000m处海水温度却只有3～6℃，这个垂直的温差就是一个可供利用的巨大能源。海洋温差能转换主要有开式循环和闭式循环两种方式。温差能利用的困难主要是温差太小，能量密度太低。温差能转换的关键是强化传热传质技术。

1.发电原理海水温差发电技术，是以海洋受太阳能加热的表层海水（25℃～28℃）作高温热源，而以500米～l000米深处的海水（4℃～7℃）作低温热源，用热机组成的热力循环系统进行发电的技术。从高温热源到低温热源，可能获得总温差15℃～20℃左右的有效能量。最终可能获得具有工程意义的11℃温差的能量。

早在1881年9月，巴黎生物物理学家德·阿松瓦尔就提出利用海洋温差发电的设想。1926年11月，法国科学院建立了一个实验温差发电站，证实了阿松瓦尔的设想。1930年，阿松瓦尔的学生克洛德在古巴附近的海中建造了一座海水温差发电站。

1961年法国在西非海岸建成两座3500kW的海水温差发电站。美国和瑞典于1979年在夏威夷群岛上共同建成装机容量为1000kW的海水温差发电站，美国还计划在跨入21世纪时建成一座100万kW的海水温差发电装置，以及利用墨西哥湾暖流的热能在东部沿海建立500座海洋热能发电站，发电能力达2亿kW。

2.分类海洋热能转换的基本过程见图7-13，根据所用工质及流程的不同，一般可分为开式循环（见图7-15）、闭式循环（见图7-14）和混合式循环（见图7-16），接近实用化的是闭式循环方式。

该系统主要由、冷凝器、蒸发器、汽轮机、发电机组等。

真空泵将系统内抽到一定真空，起动温水泵把表层的温海水抽入蒸发器，由于系统内已保持有一定的真空度，所以温海水就在蒸发器内沸腾蒸发，变为蒸汽。蒸汽经管道由喷嘴喷出推动汽轮机运转，带动发电机发电。从汽轮机排出的废汽进入冷凝器，被由冷水泵从深层海水中抽上的冷海水所冷却，重新凝结为水，并排入海中。在该系统中作为工质的海水，由泵吸入蒸发器蒸发到最后排回大海，并未循环利用，故该工作系统称为开式循环系统。

在开式循环系统中，其冷凝水基本上是去盐水，可以做为淡水供应需要，但因以海水作工作流体和介质，蒸发器与冷凝器之间的压力非常小，因此必须充分注意管道等的压力损耗，同时为了获得预期的输出功率，必须使用极大的透平（可以和风力涡轮机相比）。

图13 海洋热能转换的基本过程

图14 闭式循环

图15 开式循环

图16 混合式循环系统

3.发电过程（1）将海洋表层的温水抽到常温蒸发器，在蒸器中加热氨水、氟利昂等流动媒体，使之蒸发成高压气体媒体。

（2）将高压气体媒体送到透平机，使透平机转动并带动发电机发电，同时高压气体媒体变为低压气体媒体。

（3）将深水区的冷水抽到冷凝器中，使由透平机出来的低压气体媒体冷凝成液体媒体。

（4）将液体媒体送到压缩器加压后，再将其送到蒸发器中去，进行新的循环。

四、海洋盐差能盐差能是以化学能形态出现的海洋能。它是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能。主要存在于河海交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。

1.原理连续运转的盐差能发电系统见图7-17，在淡水与海水之间有着很大的渗透压力差（相当于240m的水头）。从原理上来说，可通过让淡水流经一个半渗透膜后再进入一个盐水水池的方法来开发这种理论上的水头。如果在这一过程中盐度不降低的话，产生的渗透压力足可以将水池水面提高240m，然后再把水池水泄放，让它流经水轮机，从而提取能量。

图17 连续运转的盐差能发电系统

盐差能的利用主要是发电。其基本方式是将不同盐浓度的海水之间的化学电位差能转换成水的势能，再利用水轮机发电，具体主要有渗透压式、蒸汽压式和机械一化学式等，其中渗透压式方案最受重视。将一层半渗透膜放在不同盐度的两种海水之间，通过这个膜会产生一个压力梯度，迫使水从盐度低的一侧通过膜向盐度高的一侧渗透，从而稀释高盐度的水，直到膜两侧水的盐度相等为止。此压力称为渗透压，它与海水的盐浓度及温度有关。

2.开发难度海洋开发环境严酷，投资大，存在风、浪、海流等动力不稳定因素，入海口又有水流冲击和台风影响，同时海水腐蚀、泥沙淤积，以及水生物附着等问题也有待考虑，所以转换装置庞大，材料要求强度高、防腐好，施工技术复杂，投资大，造价高。而且由于海洋的深广，制约了对它的利用，所以至今还没有形成规模利用海洋能。盐差发电中尚有很多问题需要解决，如对河水泥沙的处理以及防止海洋动物被海水进水口吸入等，应用中需要把渗透膜放置在海水中，腐蚀、生物积垢和泥沙淤积等都将是非常棘手的问题，这就需要净化海水和河水，甚至需要对水进行预处理以防止积垢和腐蚀来提高渗透膜的效率，这些都要作进一步的研究。盐差能开发的关键技术的膜技术，需要半透膜的渗透流量在现有基础上提高一个数量级，盐差能利用才有可能实现商业化。

五、海流能海流能是另一种以动能形态出现的海洋能。所谓海流主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动。海流能也主要用来发电，发电原理与风力发电类似。但是由于海水的密度比较大，而且海流发电装置必须置于海水中，所以海流发电还存在了以下一些关键技术：安装维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安全性能、海流装置的固定形式和透平设计等。

海流和潮汐实际上是同一潮波现象的两种不同表现形式。潮汐是潮波运动引起的海水垂直升降，潮流是潮波运动引起的海水水平流动。一般来说，开阔的外海潮差小，流速亦小，靠岸边越大，在港湾口、水道地区流速显著变化。潮流涨落方向如果呈旋转变化，则称旋转流，一般发生在较开阔的海区；潮流涨落方向如果为正反向变化，则称往复流，一般发生在较狭窄的水域。

海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似，几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流发电装置。

1.发电装置海流发电装置的两种方式，链式海流发电装置和旋转式发电系统。

1）链式海流发电装置

链式海流发电装置见图7-18，它主要由降落伞、环状链条、驱动轮和发电机组成。一般在环状链条上装有多个降落伞，链条在降落伞的带动下会转动，同时使驱动轮转动，驱动轮与船上发电机相连。当降落伞顺着海流方向时。由于海流的作用，降落伞张开，当降落伞转到与海流相对的方向时，伞口收拢，带有降落伞的链条的运动使驱动轮转动。挂有降落伞的链条自动地向驱动轮的下游漂移，所以降落伞和链条的方向可以始终与流速较大的海流的方向保持一致。

图18 链式海流发电装置

2）旋转式发电系统

旋转式海流发电装置见图7-19，这种发电装置有一台带外罩的水轮机。在喉部有一台用轮缘固定方式固定的双转式水轮机。当叶轮旋转速度加快时，可变式水轮叶片呈悬链线形，这样可最大限度地利用海流。水轮机边缘有多个动力输出装置，动力输出装置带动发电机组，从而使水轮机的旋转运动转换为电能。这种装置通常采用绷紧式三点系泊装置进行固定。可以减少海面船舶活动造成的影响，发出的电能通过电缆输往岸上。

图19 旋转式海流发电装置

2.利用方式1）发电

海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似，几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流能发电装置。但由于海水的密度约为空气的1000倍，且必须放置于水下，故海流发电存在着一系列的关键技术问题，包括安装维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安全性能等。此外，海流发电装置和风力发电装置的固定形式和透平设计也有很大的不同。海流装置可以安装固定于海底，也可以安装于浮体的底部，而浮体通过锚链固定于海上。海流中的透平设计也是一项关键技术。

2）助航

人类对海流传统的利用是“顺水推舟”。古人利用海流漂航。帆船时代，利用海流助航正如人们常说的“顺水推舟”。18世纪时，美国政治家兼科学家富兰克林曾绘制了一幅墨西哥湾流图。该图特别详细地标绘了北大西洋海流的流速流向，供来往于北美和西欧的帆船使用，大大缩短了横渡北大西洋的时间。在东方，相传二战时，日本人曾利用黑潮从中国、朝鲜以木筏向本土漂送粮食。现代人造卫星遥感技术可以随时测定各海区的海流数据，为大洋上的轮船提供最佳航线导航服务。

海流发电也受到许多国家的重视。1973年，美国试验了一种名为“科里奥利斯”的巨型海流发电装置。该装置为管道式水轮发电机。机组长l10米，管道口直径170米，安装在海面下30米处。在海流流速为2.3米/秒条件下，该装置获得8.3万kW的功率。日本、加拿大也在大力研究试验海流发电技术。我国的海流发电研究也已经有样机进入中间试验阶段。

海流发电技术，除上述类似江河电站管道导流的水轮．机外还有类似风车桨叶或风速计那样机械原理的装置。一种海流发电站，有许多转轮成串地安装在两个固定的浮体之间，在海流冲击下呈半环状张开，被称为花环式海流发电站。另外，前面提到的水轮机潮流发电船，也能用于海流发电。

第三节 海洋能的利用前景与制约因素一、利用前景有限的化石燃料资源日益枯竭，以及国际社会对环境保护的更高要求，为了减少环境污染和生态恶化，节约有限的能源，开发利用丰富的太阳能、水能、风能、生物质能、海洋能等可再生能源无疑是实现可持续发展的必由之路。所以，充分利用丰富的海洋能资源将是未来发展的有力的能源支柱

二、制约因素1.社会成本海洋能要想较大幅度地进入能源市场，必须在不以环境和社会成本为代价的前提下，具备能与常规能源竞争的能力，必须减少社会成本问题。

2.财政气候高利率提高了整体投资成本，使可再生能源更加难以取代矿物质燃料。财政气候，高利率提高了整体投资成本，使可再生能源更加难以取代矿物质燃料。

3.风险影响各种海洋能的开发利用的风险均比较大。波浪能和海洋热能的开发风险主要是技术不成熟所致；而潮汐能的风险主要在于具体坝址的工程与环境问题。

第四节 总结海洋能对人类具有无限吸引力,人类在对海洋能开发的同时不断认识了解海洋,尽管海洋能发展的困难很大,投资也比较昂贵,但由于它在海上和沿岸进行,不占用土地资源,不消耗一次性矿物燃料,又不受能源枯竭的威胁,作为未来技术,把能源资源、水产资源和空间利用有效地结合起来,建立能发挥海洋优势的总能源系统,实现海洋能的综合利用体系。