可燃冰是20世纪60年代以来发现的一种新的能源资源。它具有能量密度高、分布广、规模大等特点，被公认为21世纪新型洁净高效能源之一，日益引起世界各国政府的关注。其总能量为煤、油、气总和的2～3倍。虽然可燃冰有巨大的能源前景，然而是否能对其进行安全开发，使之不会导致甲烷气体泄漏、产生温室效应、引起全球变暖、诱发海底地质灾害等，这些都是可燃冰作为新能源在应用过程中需要研究和重视的内容。
§§§第二节清洁的海洋能源：海洋能
什么是海洋能
海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能及海洋生物质能等。
究其成因，潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化，其他均源于太阳辐射。海洋面积占地球总面积的71%，太阳到达地球的能量大部分落在海洋上空和海水中，部分转化为各种形式的海洋能。海洋能源按储存形式又可分为机械能、热能和化学能。其中，潮汐能、海流能和波浪能为机械能，潮汐能是地球旋转所产生的能量通过太阳和月亮的引力作用而传递给海洋的，并由长周期波储存的能量，潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比；潮流、海流的能量与流速平方和通流量成正比；波浪能是一种在风的作用下产生的，并以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能，波浪的能量与波高的平方和波动水域面积成正比；海水温差能为热能，低纬度的海面水温较高，与深层冷水存在温度差，从而储存着温差热能，其能量与温差的大小和水量成正比；海水盐差能为化学能，河口水域的海水盐度差能是化学能，入海径流的淡水与海洋盐水间有盐度差，若隔以半透膜，淡水向海水一侧渗透可产生渗透压力，其能量与压力差和渗透流量成正比。因此，各种能量涉及的物理过程、开发技术及开发利用程度等方面存在很大的差异。在我们国家，大陆的海岸线长达1.8万千米，海域面积470多万千米，海洋能资源是非常丰富的。这些不同形式的海洋能量有的已被人类利用，有的已列入开发利用计划，但人们对海洋能的开发利用程度至今仍十分低。尽管这些海洋能资源之间存在着各种差异，但是也有着一些相同的特征。每种海洋能资源都具有相当大的能量通量：潮汐能和盐度梯度能大约为2亿千瓦；波浪能也在此数量级上；而海洋热能至少要比它们大两个数量级。但是这些能量分散在广阔的地理区域，实际上它们的能流密度相当低，而且这些资源中的大部分均蕴藏在远离用电中心区的海域。因此，只有很小一部分海洋能资源具有开发利用价值。
从全球来看，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，5种海洋能理论上可再生的总量为766亿千瓦。其中温差能为400亿千瓦，盐差能为300亿千瓦，潮汐和波浪能各为30亿千瓦，海流能为6亿千瓦。但如上所述是难以实现把上述全部能量取出，人们只能利用较强的海流、潮汐和波浪；利用大降雨量地域的盐度差，而温差利用则受热机卡诺效率的限制。因此，估计技术上允许利用的功率为64亿千瓦，其中盐差能30亿千瓦，温差能20亿千瓦，波浪能10亿千瓦，海流能3亿千瓦，潮汐能1亿千瓦（估计数字）。海洋能的强度较常规能源为低。海水温差小，海面与500～1000米深层水之间的较大温差仅为20%左右；潮汐、波浪水位差小，较大潮差仅为7～10米，较大波高仅为3米；潮流、海流速度小，较大流速仅为4～7节。即使这样，在可再生能源中，海洋能仍具有可观的能流密度。以波浪能为例，每米海岸线平均波功率在最丰富的海域是50千瓦，一般的有5～6千瓦；海洋能作为自然能源是随时变化着的，但海洋是个庞大的蓄能库，将太阳能及派生的风能等以热能、机械能等形式蓄存在海水中，不像在陆地和空中那样容易散失。海水温差、盐度差和海流都是较稳定的，1天24小时不间断，昼夜波动小，只是稍有季节性变化。潮汐、潮流则作恒定的周期性变化，对大潮、小潮、涨潮、落潮、潮位、潮速、方向都可以准确预测。海浪是海洋中最不稳定的，有季节性、周期性，而且相邻周期也是变化的。但海浪是风浪和涌浪的总和，而涌浪源自辽阔海域上持续时日的风能，不像地面太阳和风那样容易骤起骤止和受局部气象的影响。
海洋能大家族
海洋能作为海水运动过程中产生的可再生能源，主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其他星球的引力，其他海洋能均源自太阳辐射。海洋能的主要能量形式如下：
1.潮汐能
因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量成为潮汐能。潮汐能与潮流能来源于月球、太阳引力，其他海洋能均来源于太阳辐射，海洋面积占地球总面积的71%，太阳到达地球的能量，大部分落在海洋上空和海水中，部分转化成各种形式的海洋能。潮汐能的主要利用方式为发电，目前世界上最大的潮汐发电站是法国的朗斯潮汐电站，我国的江夏潮汐试验电站为国内最大的潮汐发电站。
2.波浪能
波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能，是一种在风的作用下产生的，并以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能。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。波浪发电是波浪能利用的主要方式。此外，波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。
3.海水温差能
海水温差能是指表层海水和深层海水之间水温差的热能，是海洋能的一种重要形式。低纬度的海面水温较高，与深层冷水存在温度差，而储存着温差热能，其能量与温差的大小和水量成正比。温差能的主要利用方式为发电，首次提出利用海水温差发电设想的是法国物理学家阿松瓦尔。1926年，阿松瓦尔的学生克劳德利用海水温差发电的试验取得成功。1930年，克劳德在古巴海滨建造了世界上第一座海水温差发电站，获得了10千瓦的功率。温差能利用的最大困难是温差大小，能量密度低，其效率仅有3%左右，而且换热面积大，建设费用高，目前各国仍在积极探索中。
4.盐差能
盐差能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，是以化学能形态出现的海洋能。主要存在于与河海交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。我国的盐差能估计为 1.1×108千瓦，主要集中在各大江河的出海处，同时，我国青海省等地还有不少内陆盐湖可以利用。盐差能的研究以美国、以色列的研究为先，中国、瑞典和日本等也开展了一些研究。但总体上，对盐差能这种新能源的研究还处于试验水平，离示范应用还有较长的距离。
5.海流能
海流能是指海水流动的动能，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所产生的能量，是另一种以动能形态出现的海洋能。海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似。全世界海流能的理论估算值约为100千瓦量级。利用中国沿海130个水道、航门的各种观测及分析资料，计算统计获得中国沿海海流能的年平均功率理论值约为1.4×107千瓦。属于世界上功率密度最大的地区之一，其中辽宁、山东、浙江、福建和台湾沿海的海流能较为丰富，不少水道的能量密度为15～30千瓦／平方米，具有良好的开发价值。特别是浙江的舟山群岛的金塘、龟山和西侯门水道，平均功率密度在20千瓦／平方米以上，开发环境和条件很好。
海洋能优缺点
1.海洋能优点
（1）总蕴藏量大
海洋能相当大部分来源于太阳。太阳热能约为1.4千瓦/小时·平方米，海洋的面积约为地球总面积的71%，因此，地球接收的太阳热能中的2/3以热的形式留于海上，其余则形成蒸发、对流和降雨等现象。潮汐、波浪、海流动能的储量达80×108千瓦以上，比陆地上水力资源的储藏丰富得多。从对海洋波浪能、潮汐能、海流能、海洋热能、盐度差能及光合能（海草燃料）的储藏量的估计数字可以看出，这些数字尽管不一定十分精确，但却可以大致看出这些海洋能的数量级，并可和现在世弊的能源消费水平（约30×108千瓦）作一比较。根据国外学者们的计算，全世界各种海洋能固有功率的数量以温度差能和盐度差能最大为10l0千瓦；波浪能和潮汐能居中，为109千瓦。而目前世界能源消耗水平为数十亿千瓦。所以海洋能的总蕴藏量巨大。当然，如此巨量的海洋能资源，并不是全部可以开发利用。据1981年联合国教科文组织出版的《海洋能开发》一书估计，全球海洋能理论可再生的功率为766×108千瓦，技术上允许利用的功率仅为64×108千瓦。但即使如此，这一数字也为目前全世界发电装机总量的2倍。
（2）非耗竭、可再生和对环境无害
由于海洋永不间断地接受着太阳辐射和月亮、太阳的作用，所以海洋能又可再生，而且海洋能的再生不受人类开发活动的影响，因此没有耗竭之忧。海洋能发电不消耗一次性化石燃料，几乎都不伴有氧化还原反应，不向大气排放有害气体和热，因此也不存在常规能源和原子能发电存在的环境污染问题，这就避免了很多社会问题，使得海洋能源具有极好的发展前景。
（3）能量密度低
各种海洋能的能量密度一般较低。潮汐能的潮差较大值为13～15米，我国最大值仅8.9米；潮流能的流速较大值为5米／秒，我国最大值达4米／秒以上；海流能的流速较大值1.5～2.0米／秒，我国最大值1.5米／秒；波浪能的年平均波高较大值3～5米，最大波高可达24米以上，我国沿岸年平均波高1.6米，最大波高达10米以上；温差能的表、深层海水温差较大值为24℃，我国最大值与此相当；盐度差能是海洋能中能量密度最大的一种，其渗透压一般为2.51兆帕斯卡，相当于256米水头，我国最大值与此接近。
（4）海洋能随时空存在一定变化
各种海洋能按各自的规律变化。在地理位置上，海洋能因地而异，不能搬迁，各有各的富集海域。温度差能主要集中在低纬度大洋深水海域，我国主要在南海；潮汐、潮流能主要集中在沿岸海域，我国东海岸最富集；海流能主要集中在北半球两大洋西侧，我国主要在东海的黑潮流域；波浪能近海、外海都有，但以北半球两大洋东侧中纬度（北纬30～40℃）和南极风暴带（南纬40°～50°）最富集，我国东海和南海北部较大；盐度差能主要在江河入海口附近沿岸，我国主要在长江和珠江等河口。在时间上，除温度差能和海流能较稳定外，其他均具有明显的日、月变化和年变化，所以海洋能发电多存在不稳定性。不过，各种海洋能能量密度的时间变化一般均有规律性，特别是潮汐和潮流变化，目前已能做出较准确的预报。
（5）一次性投资大，单位装机造价高
不论在沿岸近海，还是在外海，开发海洋能资源都存在风、浪、流等动力作用、海水腐蚀、海洋生物附着以及能量密度低等问题，致使转换装置设备庞大、要求材料强度高、防腐性能好、设计施工技术复杂、投资大、造价高。
另外，由于海洋能发电在沿岸和海进行，不占用土地，不需迁移人口，具有综合利用效益。
2. 海洋能缺点
永不休止流动的海洋蕴藏着无比巨大的能量，改造利用好便会给人类带来福音，同样，改造利用不好也会给人类带来巨大的灾难。比如天下一绝的钱塘江，那潮头虽奇，那气势虽壮，那景致虽美，可那汹涌澎湃的潮水决不像人们所想象得那样循规蹈矩，它的面孔常常狰狞可怕。让我们随看看下面的几个例子吧！
雍正二年，钱塘江遇上大潮。据记载海大溢，塘堤尽决，海宁全城（现在盐官镇）只能见到屋顶。
在萧山县新湾海塘上，曾经有两块体积达10立方米的钢筋混凝土块，每块重量大约有12吨。这么大又这么重的混凝土块，不可能想象有什么大力士会推得动它。可是，就是这么大又这么重的混凝土块体，在1968年秋天的一次潮头过后，人们竟然发现它们被涌潮推动着移动了30多米的距离。可想而知，海潮的力量该有多大！再比如，蕴藏着极其巨大能量的海潮，也会常常给人类带来恐惧和灾难。据统计，自1012年~1949年的937年之中，钱塘江发生的重大潮患就达210次之多。一旦涨大潮同时遇上台风，那时，风助长潮威，潮借助风势，海边会形成破坏性极强的风暴潮，对人类造成异常可怕的直接威胁。另一方面，人们从海洋中获取能量的最佳手段尚无共识，大型项目的开发可能会破坏自然水流、潮汐和生态系统。因此，对于海洋能的开发和利用必须建立在科学、合理的基础上进行，才会在利用宝库为人类造福的同时避免大的灾害的发生。
总之，海洋被认为是世界上最后的资源宝库，因此，有人把海洋称为“能量之海”。进入新世纪以来，海洋将会在为人类提供生存空间、食品、矿物、药物、能源和水资源等方面发挥非常重要的作用，其中海洋能将会扮演及其重要的角色。
海洋能开发历史
人类很早就利用海洋能了。11世纪左右的历史记载里有潮汐磨坊。那时在大西洋沿岸的欧洲一些国家，建造过许多磨坊，功率在20～73.5千瓦，有的磨坊甚至运转到20世纪20～30年代。20世纪初，欧洲开始利用潮汐能发电，20年代和30年代，法国和美国曾兴建较大的潮汐电站，没有获得成功。后来，法国经过多年筹划和经营，终于在1967年建成装机24千瓦的朗斯潮汐电站。此电站采用灯泡式贯流水轮发电机组，迄今运行正常。这是世界上第一座具有商业规模、也是至今规模最大的潮汐能和海洋能发电站。
1968年，前苏联建造了一座装机400千瓦的潮汐电站，成功地试验用沉箱法代替曾是朗斯电站巨大难题的海中围堰法。1984年加拿大建成装机2万千瓦的中间试验电站，用来验证新型的全贯流水轮发电机组。我国也以发电潮汐能著称于世，建成运行的小型潮汐电站数量很多，1985年建成装机3200千瓦的江厦潮汐电站。
