地球上丰富而宝贵的蓝色能量——海洋能系列（二）----中国科学院
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地球上丰富而宝贵的蓝色能量——海洋能系列（二）
文章来源：广州能源研究所
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最近热映的李安导演的《少年派的奇幻漂流》电影，让我们见识了大海的美丽，我们欣赏到了平静如镜倒映着整个天空的海面，也见识了折磨少年派的惊涛骇浪的威力。从惊涛骇浪的威力中，我们可以看得到海浪具有的巨大能量，如果我们人类能够把海浪的能量捕获，那该多好呢。
其实海浪、风、太阳之间有着密切的关系。海浪的形成是因为风，而风又是因为空气受热不均流动而形成的。所以海浪具有的能量——波浪能，实际上来源于太阳能。波浪由于风的作用形成，因此波浪能的能量传递速率和风速关，也和风与海面相互作用的距离有关。种种因素造成波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源，因此真正的捕获和利用它有很大的难度。
自石油危机之后，世界各国都投入大量的人力物力到新能源研究开发中，波浪能也从那时起迎来黄金发展时期。经过几十年的研究开发，到目前为止，各式各样的波浪能装置已经有一千多种。但这些装置大体上都是由三部分组成：第一部分为采集系统，主要是俘获波浪能，为一级转换；第二部分是能量转换系统，作用是把俘获来的波浪能转化为其他形式的能量,例如机械能，为二级转换；再将其他形式的能量转换为电能，称为三级转换。
下面介绍三种典型的波浪能技术：1.漂浮式波浪能装置，该技术近年来发展最为活跃，采用振荡浮子或鸭体来俘获波浪能，然后将俘获来的波浪能转化为浮子（鸭体）运动的机械能，再将机械能通过液压系统转化为液压能，最后转化为电能。
中科院广州能源研制的鸭式波浪能装置
&2.收缩波道式，其依靠逐渐收缩的导浪墙俘获波浪能，使之在逐渐收缩的导浪墙中放大，直到越过导浪墙顶进入高于海面的水库。进入水库的水通过水轮-发电机转换成电能。
收缩波道式原理图（来源于香港可再生能源网)
&3、振荡水柱式，其通常是采用一个气室俘获波浪能。当波浪作用在气室内时，水柱就会上下运动。水柱的上下振荡可以使气室内水面上的空气来回进出，从而推动涡轮旋转发电。
振荡水柱式原理图（来源于香港可再生能源网）
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＞＞＞下列有关能量和能源的叙述中正确的是（）A．宇宙间的总能量是守恒的..
下列有关能量和能源的叙述中正确的是（　　）
A．宇宙间的总能量是守恒的，所以不存在能源危机的问题
B．自然界中的水能、太阳能、核能、风能都属于可再生能源
C．到目前为止人类获得核能的途径只有核裂变和核聚变两种
D．随着科学技术的进步，机械效率为100%的机器肯定会出现
题型：单选题难度：偏易来源：济南
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据魔方格专家权威分析，试题“下列有关能量和能源的叙述中正确的是（）A．宇宙间的总能量是守恒的..”主要考查你对&&能源家族：化石能源，一次能源，二次能源，生物质能，不可再生能源，可再生能源，核能，裂变，聚变，能源消耗对环境的影响&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
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能源家族：化石能源，一次能源，二次能源，生物质能，不可再生能源，可再生能源核能，裂变，聚变能源消耗对环境的影响
能源1. 定义：&凡是能够提供能量的物质资源都叫做能源。石油、天然气在燃烧时可以提供能量，它们是能源。水流和风可以提供能量，它们也是能源。 说明：能源的利用过程，实质上是能量的转化与转移过程，但不能说能源就是能量2. 能源分类
说明：同一种能源可属于不同的能源类型，例如水能既属于一次能源，也属于可再生能源，还可以是常规能源，这是因为从不同的角度划分的。 (1)从其产生的方式可分为一次能源和二次能源。 ①一次能源：从自然界直接获取的能源叫一次能源，如水能，风能，太阳能。 ②二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源，如电能。 (2)从能源是否可再生的角度可分为可再生能源和不可再生能源 ①可再生能源：可以在自然界里源源不断地得到的能源，如水能、风能、生物质能。 ②不可再生能源：越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充的能源，如化石能源、核能。 (3)根据能源利用的早晚，又可把能源分为常规能源和新能源。 ①常规能源：如煤、石油、天然气等人类已经利用了多年的能源叫常规能源。 ②新能源：核能、太阳能、地热能是人类近期利用的能源，称为新能源。 (4)按生成年代分为化石能源和生物质能。 ①化石能源：像煤、石油、天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。 ②生物质能：南生命物质提供的能量称为生物质能。如木材、草类、肉类等核能和获得核能的途径：核外电子：带负电 1．原子结构2．核能：质子、中子依靠强大的核力紧密地结合存一起，一旦使原子分裂或聚合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能。 3．目前获得核能有两条途径：核裂变、核聚变。 核裂变：1．核裂变：把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应称为核裂变。2．核裂变的原理——链式反应：原子核持续裂变，并释放出大量的核能。如图：&3．应用：原子弹、核电站的能量都来源于核裂变，下图为我国第一颗原子弹爆炸图。核聚变（热核反应）1．核聚变是产生核能的另一种方式。核聚变是较轻的原子核结合成为较重的原子核的一种反应。 2．如图所永的是氘核和氚核结合成为氦核的聚变过程。这种核反应也伴随着释放巨大的能量。 3．利用核聚变反应也能制造核武器。氢弹就是利用核聚变原理制造的一种威力比原子弹还要大的核武器(如图)。 4．核聚变需要超高温度，因此核聚变也被称作热核反应。在太阳中，发生的就是热核反应。核电站及核反应堆：1．构成核反应堆是产生核反应的装置，是核电站的核心。核反应堆一般由铀棒(核材料)、减速剂、控制棒、冷却剂、热交换器和屏蔽物(水泥)等组成(如图)。 2．原理它的基本工作原理是这样的：核材料在反应堆内部发生核反应产生热量；用石墨或其他材料制成的减速剂使核反应产生的中子减速以提高核裂变的效率；控制棒的下部为阻挡中子的材料，用来控制链式反应的速度，如果希望加快反应速度就把控制棒拉出来一点，希望降低反应速度则推进控制棒；冷却剂在反应堆中循环以将热量带入热交换器；水在热交换器中被加热成为蒸汽以输出用于推动汽轮机，再带动发电机发电。 3．能量转化过程核能→水和水蒸气的内能→蒸汽轮机的机械能→电能。 4．提示原子弹和核反应堆巾发生的都是核裂变，它们的区别是：原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的；而通过核反应堆，可将链式反应的速度加以控制，使其平稳地释放出大量核能。能源的消耗对环境的影响：利用化石能源会造成窄气污染，加剧温室效应，加剧水土流火，使土地沙漠化，形成酸雨，对植物、建筑、金属构件造成危害，核滑漏会对人类和其他生物造成伤害。
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与“下列有关能量和能源的叙述中正确的是（）A．宇宙间的总能量是守恒的..”考查相似的试题有：
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来源：11月29日《中国改革报》
近几年，我国海洋可再生能源资源的开发利用得到了国家能源局的高度重视，目前正抓紧研究相关政策措施以推动其开发利用 海洋能有三个显著特点：一是蕴藏量大，并且可以再生； 二是能流的分布不均、密度低；三是能量多变、不稳定。地球上各种海洋能的蕴藏量非常巨大，据估计有780多亿千瓦，其中波浪能700亿千瓦，潮汐能30亿千瓦，温度差能20亿千瓦，海流能10亿千瓦，盐度差能10亿千瓦。 海洋能是指依附在海水中的可再生能源。海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度、梯度、海流等形式存在于海洋之中。从1912年德国胡苏兴姆建成世界上第一座潮汐电站，到2012年的美国俄勒冈海域的波浪能开发项目，经过百年的探索和实践，海洋能凭借其清洁、可再生的特点，正逐渐成为世界各国的能源“新宠”。数据显示，我国拥有丰富的海洋能资源，但规模化开发却尚未形成。11月23日，国家能源局新能源和可再生能源司与英国驻华大使馆共同主办了中英海洋能技术和政策研讨会，双方旨在加强沟通和交流，共同探讨和提高海洋能的综合利用。海洋能迎来发展机遇“开发利用好海洋能既是国家能源战略的重要组成部分，也是国家海洋战略的重要组成部分。近几年，我国海洋可再生能源资源的开发利用得到了国家能源局的高度重视，正抓紧研究相关政策措施以推动其开发利用。”国家能源局新能源和可再生能源司水能处处长熊敏峰说。记者从研讨会上了解到，海洋能有三个显著特点：一是蕴藏量大，并且可以再生；二是能流的分布不均、密度低；三是能量多变、不稳定。地球上各种海洋能的蕴藏量非常巨大，据估计有780多亿千瓦，其中波浪能700亿千瓦，潮汐能30亿千瓦，温度差能20亿千瓦，海流能10亿千瓦，盐度差能10亿千瓦。其中，潮汐能指海水潮涨和潮落形成的水势能，有储量大、较稳定等优点。而潮汐涨落时高、低潮位之间的落差，可带动发电机组发电。据海洋学家概算，如果把全球蕴藏的潮汐能全部转换为电能，其总量是全球总发电量的1/10，成本是火力发电的1/8。在巨大的利好驱动下，英国、韩国、挪威、美国、澳大利亚等国家掀起潮汐发电的热潮，建设了一批潮汐发电站，证实了潮汐发电的可靠性和经济效益。我国拥有3.2万公里的海岸线，有近200个海湾、河口具有开发潮汐能的条件。据中国水电顾问集团华东勘测设计研究院研究员陈国海介绍,我国潮汐能理论蕴藏量达2725亿千瓦,其中可开发量达2158万千瓦,年发电量达618亿千瓦。“在国家能源局等部委的支持和指导下，目前，浙江的健跳港、福建的马銮湾和八尺门潮汐电站都通过了预可行性研究。”陈国海说。来自中国科学院广州能源研究所的游亚戈研究员主要侧重海洋波浪能的研究。他说，“波浪能是取之不尽、用之不竭的清洁能源，具有资源分布广泛、能流密度大、技术环境友好等优点。利用海洋波浪能发电能够改善能源结构和环境，有利于海洋资源开发，正越来越受到国家的重视。”世界能源委员会的数据显示，全球可利用的波浪能达20亿千瓦，是目前全球电能产量的2倍。我国陆地海岸线长，岛屿多，波浪能总量达5亿千瓦，其中可开发利用的有1亿千瓦，沿海波浪能能流密度约每米2千瓦~7千瓦。在能流密度高的地方，每1米海岸线外的波浪能流，可满足20个家庭照明的电量需求。中国可再生能源学会海洋能专业委员会专家认为，在我国实现波浪能的商业开发有待时日，目前要着力于海浪发电技术的研究。舟山综合模式获肯定“舟山海洋开发利用程度较高，附近海域不仅风力资源丰富、太阳能、潮流能、波浪能、温差能等资源较好，可开发潜力较大。” 浙江省舟山市发展和改革委巡视员杨小毛对记者介绍说。舟山位于浙江省东北部，地处长江口南侧，杭州湾外缘的东海洋面上，海域面积为2.08×10°平方公里，2011年6月国务院批准其设立“浙江舟山群岛新区”。记者了解到，舟山近海风能资源较为丰富，90米高度年平均风速度为7.5米/秒左右，风功率密度约为390瓦/平方米。“目前舟山海上风电场共规划了17个场区，位于负荷中心附近，总有效规划面积约为1315平方公里，相应总装机容量为510万千瓦。”杨小毛高兴地说。舟山潮流能也很丰富，根据舟山海域67处水道资料进行统计，该海域潮流能资源的理论蕴藏量为793.6万千瓦，可开发利用量158.7万千瓦。出于实现综合用海、降低环境影响以及提升工程经济性等方面考虑，舟山选择在潮流能资源相对较好区域，结合其它如风电、跨海桥梁、海水淡化等已建、在建海洋工程项目进行潮流能与其它海洋资源的综合开发。中外与会专家共同肯定了舟山市关于海洋能综合利用的发展模式，IT Power公司首席执行官Bob Smith说，中英两国在海洋能领域有很多合作空间，他呼吁中英两国要抓住机遇，不要错过发展良机。国家能源局新能源和可再生能源司副司长梁志鹏在总结中说，“中英两国在海洋能开发领域要互相取长补短，今后要加强交流和合作。”他鼓励舟山海洋能利用要走分布式能源利用的路子，希望大家齐心协力，通过3年~5年的努力，使我国的海洋能在产业、技术、应用等方面上一个台阶，在不久的将来，海洋能能在我国能源发展利用上起到一定的作用。杨小毛表示，“舟山将以国家新能源政策为指导，遵循科学合理、资源综合开发利用、保护海洋生态环境，与其它主导产业协调发展的原则，正确处理与港航建设、国防建设的关系。依托资源条件，创新发展模式，将舟山打造成资源综合开发利用，技术装备制造，科研及服务业为一体的海洋新能源产业基地。” （张宇） 〔点评〕 蓝色能量潜力无限
浩瀚无垠的大海，不仅蕴藏着丰富的矿产资源，更有取之不尽，用之不竭的蓝色能量。在世界能源危机加剧、应对全球气候变化和节能减排的大背景下，海洋能的开发利用，对于确保我国能源安全、保护生态环境、促进经济社会可持续发展具有重要意义。海洋能像风能、太阳能一样，属于清洁、低碳能源，并且储量巨大。发展海洋能已经成为
我国能源战略的重要选择，也是培育我国海洋战略性新兴产业的现实需要。近年来，我国对海洋能源开发与利用越来越重视。2010年6月，财政部设立海洋可再生能源专项资金，用于支持海洋能技术研发、产业化及示范项目建设等。前不久，国务院集中公布了对天津、河北、辽宁、江苏、浙江、福建、山东、广西八省份海洋功能区划（2011年—2020年）的批复，从各省份获批的区划中可以看出，能源矿产资源成为海洋开发的重点。可以说，我国海洋能开发利用正面临前所未有的发展机遇。当然，我国要发展海洋能，还需要客观地分析未来面临的挑战。开发海洋能源除了遵循“因地制宜”的发展原则，还需要成熟可靠的技术作为保证。因此，未来一段时间，我国还要加快推进海洋风能、波浪能、潮流能开发等关键技术研发，进一步抓好海洋能技术试验基地建设和海洋能应用示范工作，拓展海洋能源资源综合开发与利用的新空间。（桑闽钢） 〔相关链接〕 国外海洋能发展历程 海洋能包括潮汐能、波浪能、温差能、海流能、盐差能等，主要利用方式就是发电，除盐差能外，其他发电技术均得到不同程度的应用。国外潮汐能发展经历了早期实验、商业化应用和大规模发展阶段。1966年，法国建成了朗斯河口潮汐电站，证明了潮汐发电技术的可靠性和经济效益。20世纪60年代末期，潮汐发电对生态环境的负面影响引来巨大争论，阻碍潮汐能发展。进入21世纪，潮汐能发电得以大规模发展。从19世纪中期开始，英国、美国等国家便开始了波浪发电装置的实验工作。20世纪60年代以后，波浪能发电技术逐渐走出实验室。20世纪80年代以后，波浪发电研究逐渐以实用性、商业化的中小型装置为主。目前，波浪能的研究更趋成熟并开始大规模利用。利用海水温差能发电的设想最早由法国物理学家阿松瓦尔于1881年提出，其后，温差能发电处于缓慢发展阶段。其原因有二：一是温差发电投资较高；二是温差发电站施工环境差，发电设备工作环境恶劣，对工程技术和设备质量要求相当高。目前，国外对温差发电的研究已接近商业化。海流能利用研究于20世纪70年代初开始。1973年，美国的莫顿教授提出了“科里奥利”方案，标志着海流能研究取得实质性进展。进入21世纪，各国政府不断加大研发投入，促使海流能发电逐渐进入商业化运作领域。最早的盐差能发电设想是1939年由美国人提出来的。1973年，以色列科学家首先研制了一台盐差能实验室发电装置，被能源界公认为盐差能研究的开始。其后，盐差能发电没有得到进一步发展。直到本世纪初，盐差发电才逐渐进入实用领域。（魏青山）11月29日《中国改革报》
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和风能、太阳能等可再生能源相比，对海洋能的开发一直充满坎坷。然而浩瀚的海洋中蕴藏着取之不尽的能量，迟早有一天，海洋将成为人类新的能源宝库理论上，海洋完全可以满足地球上所有的能源需求，并且不会对大气造成任何污染。而且与风能或太阳能相比，海洋能是更为可靠的能量来源。此外，它还拥有地理分布上的优势全球约44
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