浩瀚无垠、运动不息的海水，拥有巨大的可再生能源。可以通过各种方法将潮汐、波浪、温差、盐度差转变成电能、机械能或其他形式的能量。世界海洋能的蕴藏量为750多亿千瓦，波浪能占93%，达700多亿千瓦。潮汐能10亿千瓦，温差能20亿千瓦，海浪能10亿千瓦。这么巨大的能源资源是目前世界能源总消耗量的数千倍。这样看来，世界能源的未来将倚重海洋。
§§§第一节珍惜海洋资源
认识海洋能
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，因此没有耗竭之虞。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，我同最大值达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富集；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的那样循规蹈矩，它的面孔常常狰狞可怕。让我们随手举几个例子看看吧。
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1012~1949年的937年中，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”。进入的世纪以来，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。
海洋能发展与前景
1.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。
温差发电，早在1881年，法国物理学家德阿森瓦提出利用表层温水和深层冷水的温差使热机做功。1930年法国科学家克劳德在古巴海岸建成一座开发循环发电装置，功率22千瓦。但是发出的电力还小于维持其运转所消耗的功率。1964年，美国安德森父子重提闭式循环概念，为海洋温度发电另辟蹊径。20世纪80年代以来，美国继续对温差发电进行试验。日、法、印度也拟有开发计划。总之，温差热能转换以其能源蕴藏量大，供电量稳定的优点将成为海洋能甚至可再生资源利用中最重要的项目。
波浪能的开发，可上溯到1799年。在20世纪的60年代以前，付诸实施的装置至少在10种以上，遍及美国、加拿大、澳大利亚、意大利、西班牙、法国、日本等国。1965年，日本益田善雄研制成用于导航灯浮的气动式波力发电装置，几经改进，迄今作为商品已生产1000台以上。20世纪70年代以来，英国、日本、挪威等国大力推进波力发电的研究。
传统利用海流行船，最早系统地探讨利用海流能发电是1974年在美国召开的专题讨论会上。会上提出管道式水轮机、开式螺旋桨、玄式转子等能量转换方式。20世纪70年代以来，美国、日本、英国、加拿大对海流和潮流的几种发电方式进行研究试验。
海洋盐度差能利用研究历史较短。1939年美国人最先提出利用海水和河水靠渗透压和电位差发电的设想。1954年发表第一份渗透压差发电报告。目前尚处于早期研究阶段。
我国海域辽阔，岛屿星罗棋布，每年入海河流的淡水量为2万亿～3万亿立方米，海洋能资源十分丰富。海洋能总蕴藏量约占全世界的能源蕴藏量的5‰，如果我们能从海洋能的蕴藏量中开发1%，并用于发电的话，那么其装机容量就相当于我国现在的全国装机总容量。在1亿千瓦的潮汐能中，80%以上资源分布在福建、浙江两省。海洋热能分布在南我国海。潮流、盐度差能等，主要分布在长江口以南海域。华东、华南地区常规能源短缺，而工农业生产密集。至于众多待开发的边远岛屿更是不通电网，缺能缺水。我国海洋能的分布格局，正与上述需要相适应，可以就地利用，避免和减少北煤南运、西电东输，以及岛屿运送化石燃料的花费和不便，是很好的可以利用的资源。
我国海洋能利用的演进，新中国成立以来大致经历过三个时期：
20世纪50年代末期，出现过潮汐电的高潮，那时各地兴建了40多座小型潮汐电站，有一座是陈嘉庚先生在福建集美兴建的，但由于发电与农田排灌、水路交通的矛盾，以及技术设计和管理不善等原因，至今只有个别的保存下来，如浙江沙山潮汐电站。除发电外，在南方还兴建了一些潮汐水轮泵站。
20世纪70年代初期，再次出现利用潮汐的势头。我国三座稍具规模的潮汐电站和一些小潮电，都是在这个时期动工的。国家投资的浙江江厦潮汐电站，设计总容量为3000千瓦，采用自行设计和制造有双向发电和泄水功能的灯泡贯流式机组。
20世纪80年代以来，我国海洋能开发处于充实和稳步推进时期。1985年江厦潮汐电站完成装机5台，发电能力超过设计水平，达3200千瓦。它的建成是我国海洋能发电史上的一个里程碑。另外盐度差发电方面研制成用渗透膜的实验室装置运转成功。海洋温差发电方面，已开始研制一种开式循环实验室装置。我国沿海渔民很早就懂得利用潮汐航海行船，借助潮汐的能量推动水车做功。
