第6講海洋能多種發電技術第6講海洋能多種發電技術§6

海洋能多種發電技術關注的問題浩瀚的海洋中蘊藏著怎樣的能量？海洋中的各種能量都是怎樣形成的？大洋中的海流又能否利用？不同深處的海水溫差如何轉變為電能？咸海水中的鹽分和發電有什么聯系？海洋能發電的設備有什么特點？海洋能發電的發展狀況如何？§6海洋能多種發電技術關注的問題海和洋

海和洋是有區別的，是不同的概念。遠離陸地的水體部分稱為洋，靠近大陸的水體部分稱為海。 洋是海洋的主體部分，占海洋總面積的89%。海是海洋的邊緣部分。某些特殊的海域，還可以稱為海峽或海灣。緊鄰大陸邊緣的海稱為“邊緣?！?，與大洋之間往往以半島、島嶼、群島為界。例如，亞洲東部日本群島、琉球群島、臺灣島和菲律賓群島一線，東面為太平洋，西面為日本海、黃海、東海等。介于大陸之間的海稱為“地中海”，如最著名的地中海、加勒比海等。如果地中海伸進一個大陸內部，只有狹窄水道與海洋相通，又稱為內海，如渤海、波羅的海等?！?.1海洋及海洋能資源海和洋§6.1海洋及海洋能資源海洋的水底（簡稱海底）地形如圖6.1所示，像個大水盆，邊緣是淺水的大陸架，中間是深海盆地，海底有高山、深谷及深海大平原。海洋的水底（簡稱海底）地形如圖6.1所示，全球共有四大洋，即太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋；另有54個海。地球表面的總面積約5.1億平方公里，其中海洋的面積為3.6億km2，占71%，匯集了地球97%的水量。從外太空看，地球就是一個漂亮的“藍色星球”。全球共有四大洋，即太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋；另有54海洋能源（簡稱海洋能）

海洋能源是海水中蘊藏著的一切的能量資源的總稱，通常指海洋中所蘊藏的可再生的自然能源。以潮汐、波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在。廣義的海洋能，甚至還包括：海洋上空的風能、海洋表面的太陽能，以及海洋生物質能、海洋地熱能，等等。除了潮汐能和潮流能來源于太陽和月亮對地球的引力作用以外，其他幾種都來源于太陽輻射。海洋能源又可分為機械能、熱能和化學能。想想上面五種形式的海洋能都是什么類型？蘊藏于海水中的海洋能是十分巨大的，這些海洋能源可以不斷得到補充，都是取之不盡、用之不竭的可再生能源。海洋能源（簡稱海洋能）§6.1海洋能資源占據地表71%的海洋，是超大的太陽能接收體和存儲器。

每平方公里的大洋表面水層所含有的能量，相當于3800桶石油燃燒發出的熱量，是個“藍色油田”。據估計，世界海洋能資源的儲量為：

溫差能為200億千瓦，鹽差能為300億千瓦，

潮汐能為30億千瓦，波浪能為30億千瓦，

海流能為5億千瓦§6.1.2世界海洋能資源不是全能利用。估計技術上允許利用的約64億千瓦，其中，鹽差能30億千瓦，溫差能20億千瓦，

波浪能10億千瓦，海流能3億千瓦，潮汐能1億千瓦。§6.1海洋能資源占據地表71%的海洋，是超大的太陽能《中國新能源與可再生能源1999白皮書》公布的結果：對可開發裝機容量200kW以上的424處港灣壩址，按資源普查經驗公式計算， 沿海潮汐能資源可開發總裝機容量為2179萬千瓦（2.2×104MW），年發電624億度； 進入岸邊的波浪能理論平均功率為1285萬千瓦；對130個水道估算， 潮流能理論平均功率1394萬千瓦； 溫差能理論蘊藏量約(1.2~1.3)×1019kJ，技術可用的約(8~9)×1017kJ，實際可用裝機(1.3~1.5)×106MW； 鹽差能資源理論蘊藏量約為3.9×1015kJ，理論功率為1.25×105MW。§6.1.3我國海洋能資源《中國新能源與可再生能源1999白皮書》公布的結果：§6.§6.1.4海洋能的特點海洋能的特點，主要體現在以下幾個方面：（1）蘊藏量豐富，可循環再生。（2）能流分布不均，能量密度低。（3）穩定性較好或者變化有規律。（4）清潔無污染。§6.1.4海洋能的特點海洋能的特點，主要體現在以下幾個方§6.2海流發電海流，主要指海底水道和海峽中較為穩定的流動(洋流)， 以及由潮汐導致的有規律的海水流動(潮流)。海水在受日月引力產生潮位升降現象(潮汐)的同時，還產生周期性的水平流動。潮流比潮汐復雜，除了有流向的變化外，還有流速的變化。海流能是流動海水的動能，與流速的平方和流量成正比。相對波浪而言，海流能的變化平穩且有規律。其中洋流方向基本不變，流速也比較穩定；潮流會隨潮汐的漲落周期性地改變大小和方向?！?.2.1海流和海流能§6.2海流發電海流，主要指海底水道和海峽中較為穩定的流全球洋流分布太平洋及周邊海區的海流分布全球洋流分布太平洋及周邊海區的海流分布一般說來，最大流速在2m/s以上的水道，海流能均有實際開發價值。潮流的流速一般2～5.5km/h，在狹窄海峽或海灣里，流速會很大。例如杭州灣海潮20～22km/h。洋流的動能非常大，如佛羅里達洋流所具有的動能，約為全球所有河流具有的總能量的50倍。世界上最大的暖流——墨西哥洋流，在流經北歐時1厘米長海岸線上提供的熱量大約相當于600噸煤所產生的熱量。海流的能量一般說來，最大流速在2m/s以上的水道，海流能均有實際開發海流能的理論蘊藏量為5億千瓦。若只有較強的海流才能利用，技術上可利用的海流能約3億千瓦。也有文獻認為，世界上可利用的海流能約為0.5億千瓦。我國潮流能理論平均功率1394萬千瓦。資源在全國沿岸的分布，在遼寧、山東、浙江、福建和臺灣沿海的海流能較為豐富。根據沿海能源密度、理論蘊藏量和開發利用的環境條件等因素，浙江舟山海域諸水道開發前景最好，其次是渤海海峽和福建的三都澳等。海流能的資源分布海流能的理論蘊藏量為5億千瓦。若只有較強的海流才能利用，技§6.2.2海流發電的原理（1）輪葉式海流發電原理和風力發電類似，利用海流推動輪葉，帶動發電機。

區別是其動力來源于海洋里的水流而不是天空的氣流。輪葉可以是螺旋槳式的，也可以是轉輪式的。輪葉的轉軸有與海流平行的（類似水平軸風力機），也有與海流垂直的（類似垂直軸風力機），如圖6.35所示?！?.2.2海流發電的原理（1）輪葉式海流發電新能源發電技術課件06海洋能輪葉可以直接帶動發電機，也可以先帶動水泵，再由水泵產生高壓水流來驅動發電機組。輪葉可以直接帶動發電機，也可以先帶動水泵，再由水泵產生高壓水（2）降落傘式海流發電多個“降落傘”串聯在環形的鉸鏈繩上。“降落傘”應有足夠的尺寸和間隔(例如長12m，間隔30m)。當海流來自“降落傘”的系繩方向時，就會把“降落傘”撐開，并帶動它們向前運動；當海流來自“降落傘”頂端時，海流的力量會迫使“降落傘”收攏。鉸鏈繩在撐開的“降落傘”帶動下轉動，帶動安裝在船上的鉸盤轉動，從而驅動發電機發電。（2）降落傘式海流發電（3）磁流式海流發電帶電粒子高速地垂直流過強磁場時，可以直接產生電流。磁流式發電裝置沒有機械傳動部件，不用發電機組，海流能的利用效率很高。如果技術成熟、成本合適，可望成為海流發電系統中的性能最優的裝置。不過，目前這種海流發電方式還處在原理性研究階段。（3）磁流式海流發電§6.2.3海流發電的發展狀況進行海流能技術研發的國家，有中、美、英、加、日、意等。其中美、日和英等發達國家進行了較多的潮流發電試驗，相對而言走在前列。日本1980～1982年在河流中進行的抽水試驗，1988

年安裝在海底的215kW海流機組，連續運行了近1年的時間，是比較成功的海流發電項目。2006年4月,加拿大第一臺并網型海流發電機已經成功并網發電,美國也計劃在舊金山橋附近利用海流來發電。在英國,海流發電已經進入商業化運作,全國性的海流發電資源調查工作已經進入實質性操作階段,規劃中的3個海流發電場將是世界上最大規模的海流發電基地。在挪威,2003年1個20臺300kW的海流發電裝置已經建成于KVALSUNDET(大橋墩項目,離橋西約80m處),此處最大流速2.5m/s,年平均流速為1.8m/s?！?.2.3海流發電的發展狀況進行海流能技術研發的國家，

中國是世界上潮流發電研究最早的國家。1978年，舟山的農民企業家何世鈞用幾千元錢造了一個試驗裝置，發電裝置采用錨系輪葉式，在潮流推動下，通過液壓傳動裝置帶動發電機，并得到了6.3kW的電力輸出。1980s，主要進行立軸直葉水輪機潮流發電裝置試驗研究。1982年開始，哈工大經過60W、100W、1kW

三個樣機研制以及10kW實驗電站方案設計，在2000年建成70kW

實驗電站，并在舟山群島的岱山港水道進行海上發電試驗。1990s以來，中國開始計劃建造海流能示范應用電站。2002年4月，我國第一座潮流試驗電站在浙江省舟山市岱山縣龜山水道建成，裝機容量為70kW。 中國是世界上潮流發電研究最早的國家。

海流發電有許多優點不必像潮汐發電那樣，修筑大壩，還要擔心泥沙淤積；也不像海浪發電那樣，電力輸出不穩。目前海流發電雖然還處在小型試驗階段，它的發展還不及潮汐發電和海浪發電，但人們相信，海流發電將以穩定可靠、裝置簡單的優點，在海洋能的開發利用中獨樹一幟。 海流發電有許多優點§6.3溫差發電海水的溫差 海水的溫度，主要取決于接收太陽的輻射的情況。海水溫度大體保持穩定，最高溫度很少超過30℃，

各處的溫度變動范圍一般在-2～3℃。不同地域、不同深度的海水，溫度是有差異的。 海水溫度的水平分布，一般隨著緯度增加而降低。 海水溫度的垂直分布，都是隨著深度增加而降低?！?.3.1海水的溫差和溫差能§6.3溫差發電海水的溫差§6.3.1海水的溫差和溫海水溫差能 由海洋表層海水和深層海水之間水溫差形成的溫差熱能，是海洋能的一種重要形式。全球的海洋溫差能分布

據估計，溫差能的理論蘊藏量為200億千瓦，技術上可利用的溫差能約20億千瓦。也有學者估計，海水溫差能可利用功率達100億千瓦。據佐賀大學海洋能源研究中心介紹，位于北緯45°至南緯40°的約100個國家和地區都可以進行海洋溫差發電。海水溫差能中國的海水溫差能分布 據《中國新能源與可再生能源1999白皮書》統計，我國南海的表層海水溫度全年平均在25～28℃，其中有300多萬km2海區，上下溫度差為20℃左右，是海水溫差發電的好地方。

南海溫差能資源理論儲藏量約為1.19×109～1.33×1019千焦，技術上可開發利用的能量（熱效率取7%）約為8.33×109～9.31×1017千焦，實際可供利用的資源潛力（工作時間取50%，利用資源10%）裝機容量達13.21～14.76億千瓦。中國的海水溫差能分布§6.3.2溫差發電的原理海洋溫差能發電，就是利用海洋表層暖水與底層冷水之間的溫度差來發電。通常所說的海洋溫差發電，大多是指基于海洋熱能轉換（OTEC,OceanThermalEnergyConversion）的熱動力發電技術， 工作方式分為開式循環、閉式循環、混合式循環三種。最近，也有研究者提出

根據溫差效應利用海水溫差直接發電的設想?！?.3.2溫差發電的原理海洋溫差能發電，就是利用海洋表§6.3.2.1開式循環系統工作原理以表層溫海水為工質。先用真空泵將循環系統內抽成真空，再用溫水泵把溫海水抽入蒸發器。系統內有一定的真空度，溫海水在蒸發器內沸騰蒸發，變為蒸汽；蒸汽經管道噴出，推動蒸汽輪機運轉，帶動發電機發電。蒸汽通過汽輪機后，被冷水泵抽上來的深海冷水冷卻，凝結成淡化水后排出。冷海水冷卻了水蒸氣后又回到海里。作為工作物質的海水，一次使用后就不再重復使用，工作物質與外界相通，因此稱為開式循環。§6.3.2.1開式循環系統工作原理§6.3.2.1開式循環系統開式循環的優點 在發電的同時，還可以獲得很多有用的副產品。例如， －溫海水在蒸發器內蒸發后所留下的濃縮水，可被用來提煉很多有用的化工產品； －水蒸氣在冷凝器內冷卻后可以得到大量的淡水?！?.3.2.1開式循環系統開式循環的優點開式循環的不足①低溫低壓下海水的蒸氣壓很低，為使汽輪發電機能在低壓下運轉，機組必須造得十分龐大。

例如，1948年非洲象牙海岸的海水溫差發電裝置，功率只有3500千瓦，而汽輪機直徑卻有14米。②開式循環的熱效率很低，一般只有2%左右，為減少損耗，不得不把各種裝置和管道設計得很大。③需要耗用巨量的溫海水和冷海水，都靠泵來泵入蒸發器和冷凝器內；為保持蒸發器的低壓裝態，也要靠泵來抽真空，耗能嚴重，發電量的1/4～1/3消耗于系統本身。④在海洋深處提取大量的冷海水，存在許多技術困難?！?.3.2.1開式循環系統開式循環的不足§6.3.2.1開式循環系統§6.3.2.2閉式循環系統1964年，美國海洋熱能發電的創始人安德森父子，提出了用低沸點液體（如丙烷和液態氨）作為工作介質，所產生的蒸氣作為工作流體的閉式循環方案。水的沸點100℃，氨水的沸點33℃，更容易沸騰?！?.3.2.2閉式循環系統1964年，美國海洋熱能發電閉式循環系統的特點缺點：蒸發器和冷凝器采用表面式交換器，耗資昂貴；

此外也不能產生淡水。優點：克服了開式循環中最致命的弱點，可使蒸汽壓力提高數倍，發電裝置體積變小，而發電量可達到工業規模。閉式循環系統一經提出，就得到廣泛的贊同和重視，成為目前海水溫差發電的主要形式?！?.3.2.2閉式循環系統閉式循環系統的特點§6.3.2.2閉式循環系統混合循環系統也是以低沸點的物質為工質。用溫海水閃蒸出來的低壓蒸汽來加熱低沸點工質。既能產生新鮮淡水，又可減少蒸發器體積，節省材料，便于維護。§6.3.2.3混合式循環系統混合循環系統也是以低沸點的物質為工質。用溫海水閃蒸出來的低壓據塞貝克效應，若將兩個不同的導體/半導體電極分別置于海洋表層溫海水和深層冷海水中，電極間即可產生電壓。這種溫差發電方法，在具體實現上仍有很多困難，還停留在設想階段。§6.3.2.4直接溫差發電據塞貝克效應，若將兩個不同的導體/半導體電極分別置于海洋表層§6.3.3溫差發電的發展狀況1881年，法國物理學家雅克·德·阿松瓦爾最早提出利用海水溫差發電的設想；1948年，法國在非洲象牙海岸阿比讓附近建造了一座7MW的開放循環式海水溫差發電站。1964年，美國海洋熱能發電的創始人安德森和他的兒子，提出了閉式循環方案。1980年，美國在夏威夷建造了一座1MW的OTEC21

實驗裝置，主要進行熱力系統研究。日本科學家從1973年開始進行海洋溫差發電的研究。§6.3.3溫差發電的發展狀況1881年，法國物理學家1981年，日本月完成100kW閉式循環溫差電站。1993年，日本建成210kW

開式循環溫差能利用裝置，凈出力為40～50kW，并可生產淡水。1994年，印度計劃用5億美元在泰米爾納德邦近海引入美國技術，建立一座10萬kW

的海洋溫差發電裝置。1995年前后，印度在太平洋的島嶼上已經建設成功6座5萬千瓦的陸基海水溫差能發電站。1980年臺灣電力公司曾計劃將第3和第4號核電廠余熱和海洋溫差發電并用。1985年中國科學院廣州能源研究所開始對溫差利用中的一種“霧滴提升循環”方法進行研究。2013年10月30日，華彬國際集團與美國洛克希德馬丁公司在北京正式簽署了海洋溫差發電聯合開發合同，在中國落地的一個10兆瓦示范電廠的概念設計?！?.3.3溫差發電的發展1981年，日本月完成100kW閉式循環溫差電站?！?.3溫差發電的世界之最最早的海水溫差發電實驗

1926年，克勞德在法蘭西科學院大廳，當眾進行了溫差發電實驗。一只燒瓶裝入28℃溫水，另一只燒瓶放冰塊，用導管連接兩個燒瓶，內部裝有汽輪發電機，抽出燒瓶內空氣后，28℃的溫水在低壓下很快就沸騰了，噴出的蒸汽形成一股強勁的氣流……。世界第一座海水溫差電站

1930年，克勞德在古巴海濱馬坦薩斯海灣建造。表層水溫28℃，400m深處的水溫10℃，管道長度超過2km，直徑約2m，預期功率為22kW，實際輸出只有10kW，甚至少于電站運行所消耗的電。盡管如此，卻證明了利用海洋溫差發電的可能。溫差發電的世界之最最早的海水溫差發電實驗目前很多海洋溫差能發電系統僅停留在紙面上，

在達到商業應用前，還有許多技術和經濟問題需要解決，包括： （1）轉換效率低。 （2）投資成本高。 （3）建設難度大。 （4）選址不容易。目前很多海洋溫差能發電系統僅停留在紙面上，

在達到商業應用前§6.4鹽差發電海水中至少有80多種化學元素，主要以種類繁多的鹽類化合物存在，在水里會電離成帶正負電荷的兩類離子。經測算，海水中各種鹽類的總含量一般為3%～3.5%，全球海水中含有5×1016噸無機鹽；在1km3的海水中，含有氯化鈉2700多萬噸，氯化鎂320萬噸，碳酸鎂220萬噸，硫酸鎂120萬噸。鹽差能就是指海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學電位差能，是以化學能形態出現的海洋能。§6.4.1海水的鹽差和鹽差能全球海洋的海水鹽度分布§6.4鹽差發電海水中至少有80多種化學元素，主要以種據聯合國教科文組織1981年的估計，全球鹽差能的理論蘊藏量為300億千瓦。假設只有降雨量大的地域的鹽度差才能利用，估計技術上可利用的約30億千瓦。也有文獻認為，世界各河口區的鹽差能達300億千瓦，可利用的鹽度差能約26億千瓦。我國鹽差能資源理論蘊藏量約3.9×1015kJ，理論功率為1.25×105MW，主要集中在各大江河的出海處。同時，我國青海省等地還有不少內陸鹽湖可以利用。據聯合國教科文組織1981年的估計，全球鹽差能的理論蘊藏在半透膜(水能通過,鹽不能通過)隔開的有濃度差別的溶液之間，低濃度溶液透入高濃度溶液的現象，稱為滲透現象。發生滲透現象時，若在濃度大的溶液上施加機械壓強，恰好能阻止稀溶液向濃溶液發生滲透，這個機械壓強就等于這兩種溶液之間的滲透壓強（簡稱滲透壓）。海水與河水之間的鹽濃度明顯不同。利用滲透壓形成水位差，就可以直接驅動水輪發電機發電?！?.4.2滲透和滲透壓在半透膜(水能通過,鹽不能通過)隔開的有濃度差別的溶液之間，§6.4.3鹽差能發電方法滲透壓法，就是利用半透膜兩側的滲透壓，將不同鹽濃度的海水之間的化學電位差能轉換成水的勢能， 使海水升高形成水位差，然后利用海水從高處流向低處時提供的能量來發電，其發電原理及能量轉換方式與潮汐發電基本相同。關鍵技術是半透膜技術和膜與海水介面間的流體交換技術，技術難點是制造有足夠強度、性能優良、成本適宜的半透膜?！?.4.3.1滲透壓法§6.4.3鹽差能發電方法滲透壓法，就是利用半透膜兩側的滲（1）強力滲壓發電在河水與海水之間建兩座水壩，壩間挖一個低于海平面約200m的水庫。前壩內安裝水輪發電機組，使河水與水庫相連；后壩底部安裝半透膜滲流器，使水庫與海水相通。水庫的水通過半透膜不斷流入海水中，水庫水位不斷下降，這樣河水就可以利用它與水庫的水位差沖擊水輪機旋轉，并帶動發電機發電。（1）強力滲壓發電在河水與海水之間建兩座水壩，壩間挖一個低于（1）強力滲壓發電強力滲壓發電系統的投資成本要比燃煤電站高，而且也存在技術上的難點，其中最難的是要在低于海平面200m的地方建造一個巨大的電站，能夠抵抗腐蝕的半透膜也很難制造，因此發展的前景不大。（1）強力滲壓發電強力滲壓發電系統的投資成本要比燃煤電站高，（2）水壓塔滲壓發電水壓塔與淡水間用半透膜隔開，并通過水泵連通海水。先由海水泵向水壓塔內充入海水，運行時淡水從半透膜向水壓塔內滲透，使水壓塔內水位不斷上升，從塔頂水槽溢出，海水(經管道)沖擊水輪機旋轉，帶動發電機發電。在運行過程中，為了使水壓塔內的海水保持一定的鹽度，海水泵不斷向塔內打入海水。（2）水壓塔滲壓發電水壓塔與淡水間用半透膜隔開，并通過水泵連（2）水壓塔滲壓發電發出的電能，有一部分要消耗在裝置本身，如海水補充泵所消耗的能量、半透膜洗滌所消耗的能量。據試驗，扣除各種消耗后的總效率約為20%~25%。若每秒能滲入1m3的淡水，約可得到500千瓦電力輸出。濃差發電要投入實際使用，尚需要解決許多困難。例如若期望得到1萬kW的電力輸出，需要4萬m2的半透膜，如果半透膜的高度為4米，則其長度需10千米，相應的攔水壩要超過10千米，投資將是十分驚人的。而且，半透膜要承受2MPa的滲透壓，也難以制造。（2）水壓塔滲壓發電發出的電能，有一部分要消耗在裝置本身，如（3）壓力延滯滲透發電壓力泵先把海水壓縮再送入壓力室。運行時淡水透過半透膜滲透到壓力室同海水混合?；旌虾蟮暮Ｋ偷c海水比具有較高的壓力，可以在流入大海的過程中推動渦輪機做功。（3）壓力延滯滲透發電壓力泵先把海水壓縮再送入壓力室。運行時（3）壓力延滯滲透發電是以色列科學家西德尼·洛布于1973年發明的。1978年洛布和美國太陽能公司做了大量試驗，當時估算發電成本高達0.3～0.4美元/kWh，還缺乏有效的半透膜。1997年歐洲的Statkraft公司也開始研究，2001年開始世界上第一個重點發展壓力延滯滲透技術的項目。膜壽命提高為4倍，性能也由0.1W/m2提高到2～5W/m2。Statkraft預計2015年發電成本將降到0.03～0.04美元/kWh，滲透能發電可投入商業，并可生物能、潮汐能相競爭。（3）壓力延滯滲透發電是以色列科學家西德尼·洛布于1973年§6.4.3.2蒸汽壓法同樣溫度下淡水比海水蒸發得快，因此海水一邊的飽和蒸汽壓力要比淡水一邊低得多，在一個空室內蒸汽會很快從淡水上方流向海水上方并不斷被海水吸收，這樣只要裝上汽輪機就可以發電了。采用旋轉筒狀物使鹽水和淡水溶液分別浸濕熱交換器表面，可以傳遞水汽化所要吸收的潛熱?！?.4.3.2蒸汽壓法同樣溫度下淡水比海水蒸發得快，因§6.4.3.2蒸汽壓法蒸汽壓發電的最顯著的優點是不需要半透膜，這樣就不存在膜的腐蝕、高成本和水的預處理等問題。試驗表明，1m2表面積的熱交換器能產生10W的功率。但是發電過程中需要消耗大量淡水，應用受到限制?！?.4.3.2蒸汽壓法蒸汽壓發電的最顯著的優點是不需要§6.4.3.3濃差電池法濃差電池，也叫滲透式電池、反電滲析電池。有人認為，這是將來鹽差能利用中最有希望的技術。一般需要兩種不同的半透膜，一種只允許帶正電荷的鈉離子自由進出，一種則只允許帶負電荷的氯離子自由出入?！?.4.3.3濃差電池法濃差電池，也叫滲透式電池、反電該系統需要采用面積大而昂貴的交換膜，發電成本很高。不過使用壽命長，而且即使膜破裂了也不會給整個電池帶來嚴重影響。例如300個隔室組成的系統中有一個膜損壞，輸出電壓僅減少0.3%。另外，這種電池在發電過程中電極上會產生Cl2

和H2，可以補償裝置的成本。§6.4.3.3濃差電池法該系統需要采用面積大而昂貴的交換膜，發電成本很高?！?.4.濃差電池也可采用另一種形式： 在一個U形連接管內，用離子交換膜隔開，一端裝海水，另一端裝淡水，兩端插上電極，就會產生0.1伏的電勢。§6.4.3.3濃差電池法濃差電池也可采用另一種形式：§6.4.3.3濃差電池法§6.4.4鹽差發電的發展狀況海洋鹽差發電的設想是1939

年由美國人首先提出來的。 第一份關于利用滲透壓差發電的報告發表于1973年。1975年以色列的洛布建造并試驗了一套滲透法裝置，證明了其利用的可行性。目前以色列已建立了一座150kW

鹽差能發電試驗裝置。一座溝通地中海和死海間的經水工程及建在死海邊的試驗性的發電站工程已經開始進行，一旦投入運行，該電站將能發出60萬千瓦的電力。2002年，荷蘭政府資助的KEMA公司啟動“blueenergy”計劃，致力于制造低成本的電滲析膜。2008年，Statkraft公司在挪威的Buskerud建成世界上第一座鹽差能發電站§6.4.4鹽差發電的發展狀況海洋鹽差發電的設想是1939死海是世界最咸的湖，含鹽量比一般海水高5～6倍。每4升表面海水含1公斤左右的鹽（250克/升），110米深處可增至270克/升。由于水的密度大于人體的密度，橫躺在海面上也不會下沉，真的是“死海不死”。離死海不遠的地中海比死海高出400米，如果把地中海和死海溝通，利用兩個海面之間的高度差和鹽度差，都可以進行發電。死海是世界最咸的湖，含鹽量比一般海水高5～6倍。每4升表§

6.5海洋能發電工程實例圖6.18所示為英國洋流渦輪機公司（MarineCurrentTurbines）設計制造的SeaGen輪葉式海流發電裝置。該裝置裝有兩個潮汐能渦輪機，可為當地提供1.2MW的電力，是世界上第一個利用海流發電的商用系統。6.5.1海流發電的實例§6.5海洋能發電工程實例圖6.18所示為英國洋流圖6.19所示為佛羅里達大西洋大學海洋能源科技中心（FAUOceanEnergyTechnology）研發的“海底發電機”。計劃沿著大西洋洋流設置幾組這樣的洋流發電機，而且即將開始進行雛型測試。圖6.19所示為佛羅里達大西洋大學海洋能源科技中心（FAU世界第一座實用的海水溫差電站

1979年，美國在夏威夷島西部海域建成MINI-OTCE溫差發電裝置并很快投入商業運行。這是第一個閉式循環海洋溫差發電裝置，也是世界上第一座實用的海水溫差發電站。利用深層海水與表面海水21～23℃的溫差發電。其額定功率50kW，凈出力為12～15kW。6.5.2溫差發電的實例世界第一座實用的海水溫差電站6.5.2溫差發電的實例世界第一個滲透能發電站2009年11月24日，世界首個滲透能發電站在挪威的奧斯陸峽灣落成，如圖所示。設計者計劃用5年的時間，使得該發電站發出來的電力可以滿足一個小鎮的照明和取暖需求。6.5.2溫差發電的實例世界第一個滲透能發電站2009年11月24日，世界首個滲透能第6講海洋能多種發電技術第6講海洋能多種發電技術§6

海洋能多種發電技術關注的問題浩瀚的海洋中蘊藏著怎樣的能量？海洋中的各種能量都是怎樣形成的？大洋中的海流又能否利用？不同深處的海水溫差如何轉變為電能？咸海水中的鹽分和發電有什么聯系？海洋能發電的設備有什么特點？海洋能發電的發展狀況如何？§6海洋能多種發電技術關注的問題海和洋

海和洋是有區別的，是不同的概念。遠離陸地的水體部分稱為洋，靠近大陸的水體部分稱為海。 洋是海洋的主體部分，占海洋總面積的89%。海是海洋的邊緣部分。某些特殊的海域，還可以稱為海峽或海灣。緊鄰大陸邊緣的海稱為“邊緣?！保c大洋之間往往以半島、島嶼、群島為界。例如，亞洲東部日本群島、琉球群島、臺灣島和菲律賓群島一線，東面為太平洋，西面為日本海、黃海、東海等。介于大陸之間的海稱為“地中?！?，如最著名的地中海、加勒比海等。如果地中海伸進一個大陸內部，只有狹窄水道與海洋相通，又稱為內海，如渤海、波羅的海等?！?.1海洋及海洋能資源海和洋§6.1海洋及海洋能資源海洋的水底（簡稱海底）地形如圖6.1所示，像個大水盆，邊緣是淺水的大陸架，中間是深海盆地，海底有高山、深谷及深海大平原。海洋的水底（簡稱海底）地形如圖6.1所示，全球共有四大洋，即太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋；另有54個海。地球表面的總面積約5.1億平方公里，其中海洋的面積為3.6億km2，占71%，匯集了地球97%的水量。從外太空看，地球就是一個漂亮的“藍色星球”。全球共有四大洋，即太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋；另有54海洋能源（簡稱海洋能）

海洋能源是海水中蘊藏著的一切的能量資源的總稱，通常指海洋中所蘊藏的可再生的自然能源。以潮汐、波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在。廣義的海洋能，甚至還包括：海洋上空的風能、海洋表面的太陽能，以及海洋生物質能、海洋地熱能，等等。除了潮汐能和潮流能來源于太陽和月亮對地球的引力作用以外，其他幾種都來源于太陽輻射。海洋能源又可分為機械能、熱能和化學能。想想上面五種形式的海洋能都是什么類型？蘊藏于海水中的海洋能是十分巨大的，這些海洋能源可以不斷得到補充，都是取之不盡、用之不竭的可再生能源。海洋能源（簡稱海洋能）§6.1海洋能資源占據地表71%的海洋，是超大的太陽能接收體和存儲器。

每平方公里的大洋表面水層所含有的能量，相當于3800桶石油燃燒發出的熱量，是個“藍色油田”。據估計，世界海洋能資源的儲量為：

溫差能為200億千瓦，鹽差能為300億千瓦，

潮汐能為30億千瓦，波浪能為30億千瓦，

海流能為5億千瓦§6.1.2世界海洋能資源不是全能利用。估計技術上允許利用的約64億千瓦，其中，鹽差能30億千瓦，溫差能20億千瓦，

波浪能10億千瓦，海流能3億千瓦，潮汐能1億千瓦?！?.1海洋能資源占據地表71%的海洋，是超大的太陽能《中國新能源與可再生能源1999白皮書》公布的結果：對可開發裝機容量200kW以上的424處港灣壩址，按資源普查經驗公式計算， 沿海潮汐能資源可開發總裝機容量為2179萬千瓦（2.2×104MW），年發電624億度； 進入岸邊的波浪能理論平均功率為1285萬千瓦；對130個水道估算， 潮流能理論平均功率1394萬千瓦； 溫差能理論蘊藏量約(1.2~1.3)×1019kJ，技術可用的約(8~9)×1017kJ，實際可用裝機(1.3~1.5)×106MW； 鹽差能資源理論蘊藏量約為3.9×1015kJ，理論功率為1.25×105MW?！?.1.3我國海洋能資源《中國新能源與可再生能源1999白皮書》公布的結果：§6.§6.1.4海洋能的特點海洋能的特點，主要體現在以下幾個方面：（1）蘊藏量豐富，可循環再生。（2）能流分布不均，能量密度低。（3）穩定性較好或者變化有規律。（4）清潔無污染。§6.1.4海洋能的特點海洋能的特點，主要體現在以下幾個方§6.2海流發電海流，主要指海底水道和海峽中較為穩定的流動(洋流)， 以及由潮汐導致的有規律的海水流動(潮流)。海水在受日月引力產生潮位升降現象(潮汐)的同時，還產生周期性的水平流動。潮流比潮汐復雜，除了有流向的變化外，還有流速的變化。海流能是流動海水的動能，與流速的平方和流量成正比。相對波浪而言，海流能的變化平穩且有規律。其中洋流方向基本不變，流速也比較穩定；潮流會隨潮汐的漲落周期性地改變大小和方向?！?.2.1海流和海流能§6.2海流發電海流，主要指海底水道和海峽中較為穩定的流全球洋流分布太平洋及周邊海區的海流分布全球洋流分布太平洋及周邊海區的海流分布一般說來，最大流速在2m/s以上的水道，海流能均有實際開發價值。潮流的流速一般2～5.5km/h，在狹窄海峽或海灣里，流速會很大。例如杭州灣海潮20～22km/h。洋流的動能非常大，如佛羅里達洋流所具有的動能，約為全球所有河流具有的總能量的50倍。世界上最大的暖流——墨西哥洋流，在流經北歐時1厘米長海岸線上提供的熱量大約相當于600噸煤所產生的熱量。海流的能量一般說來，最大流速在2m/s以上的水道，海流能均有實際開發海流能的理論蘊藏量為5億千瓦。若只有較強的海流才能利用，技術上可利用的海流能約3億千瓦。也有文獻認為，世界上可利用的海流能約為0.5億千瓦。我國潮流能理論平均功率1394萬千瓦。資源在全國沿岸的分布，在遼寧、山東、浙江、福建和臺灣沿海的海流能較為豐富。根據沿海能源密度、理論蘊藏量和開發利用的環境條件等因素，浙江舟山海域諸水道開發前景最好，其次是渤海海峽和福建的三都澳等。海流能的資源分布海流能的理論蘊藏量為5億千瓦。若只有較強的海流才能利用，技§6.2.2海流發電的原理（1）輪葉式海流發電原理和風力發電類似，利用海流推動輪葉，帶動發電機。

區別是其動力來源于海洋里的水流而不是天空的氣流。輪葉可以是螺旋槳式的，也可以是轉輪式的。輪葉的轉軸有與海流平行的（類似水平軸風力機），也有與海流垂直的（類似垂直軸風力機），如圖6.35所示?！?.2.2海流發電的原理（1）輪葉式海流發電新能源發電技術課件06海洋能輪葉可以直接帶動發電機，也可以先帶動水泵，再由水泵產生高壓水流來驅動發電機組。輪葉可以直接帶動發電機，也可以先帶動水泵，再由水泵產生高壓水（2）降落傘式海流發電多個“降落傘”串聯在環形的鉸鏈繩上。“降落傘”應有足夠的尺寸和間隔(例如長12m，間隔30m)。當海流來自“降落傘”的系繩方向時，就會把“降落傘”撐開，并帶動它們向前運動；當海流來自“降落傘”頂端時，海流的力量會迫使“降落傘”收攏。鉸鏈繩在撐開的“降落傘”帶動下轉動，帶動安裝在船上的鉸盤轉動，從而驅動發電機發電。（2）降落傘式海流發電（3）磁流式海流發電帶電粒子高速地垂直流過強磁場時，可以直接產生電流。磁流式發電裝置沒有機械傳動部件，不用發電機組，海流能的利用效率很高。如果技術成熟、成本合適，可望成為海流發電系統中的性能最優的裝置。不過，目前這種海流發電方式還處在原理性研究階段。（3）磁流式海流發電§6.2.3海流發電的發展狀況進行海流能技術研發的國家，有中、美、英、加、日、意等。其中美、日和英等發達國家進行了較多的潮流發電試驗，相對而言走在前列。日本1980～1982年在河流中進行的抽水試驗，1988

年安裝在海底的215kW海流機組，連續運行了近1年的時間，是比較成功的海流發電項目。2006年4月,加拿大第一臺并網型海流發電機已經成功并網發電,美國也計劃在舊金山橋附近利用海流來發電。在英國,海流發電已經進入商業化運作,全國性的海流發電資源調查工作已經進入實質性操作階段,規劃中的3個海流發電場將是世界上最大規模的海流發電基地。在挪威,2003年1個20臺300kW的海流發電裝置已經建成于KVALSUNDET(大橋墩項目,離橋西約80m處),此處最大流速2.5m/s,年平均流速為1.8m/s。§6.2.3海流發電的發展狀況進行海流能技術研發的國家，

中國是世界上潮流發電研究最早的國家。1978年，舟山的農民企業家何世鈞用幾千元錢造了一個試驗裝置，發電裝置采用錨系輪葉式，在潮流推動下，通過液壓傳動裝置帶動發電機，并得到了6.3kW的電力輸出。1980s，主要進行立軸直葉水輪機潮流發電裝置試驗研究。1982年開始，哈工大經過60W、100W、1kW

三個樣機研制以及10kW實驗電站方案設計，在2000年建成70kW

實驗電站，并在舟山群島的岱山港水道進行海上發電試驗。1990s以來，中國開始計劃建造海流能示范應用電站。2002年4月，我國第一座潮流試驗電站在浙江省舟山市岱山縣龜山水道建成，裝機容量為70kW。 中國是世界上潮流發電研究最早的國家。

海流發電有許多優點不必像潮汐發電那樣，修筑大壩，還要擔心泥沙淤積；也不像海浪發電那樣，電力輸出不穩。目前海流發電雖然還處在小型試驗階段，它的發展還不及潮汐發電和海浪發電，但人們相信，海流發電將以穩定可靠、裝置簡單的優點，在海洋能的開發利用中獨樹一幟。 海流發電有許多優點§6.3溫差發電海水的溫差 海水的溫度，主要取決于接收太陽的輻射的情況。海水溫度大體保持穩定，最高溫度很少超過30℃，

各處的溫度變動范圍一般在-2～3℃。不同地域、不同深度的海水，溫度是有差異的。 海水溫度的水平分布，一般隨著緯度增加而降低。 海水溫度的垂直分布，都是隨著深度增加而降低?！?.3.1海水的溫差和溫差能§6.3溫差發電海水的溫差§6.3.1海水的溫差和溫海水溫差能 由海洋表層海水和深層海水之間水溫差形成的溫差熱能，是海洋能的一種重要形式。全球的海洋溫差能分布

據估計，溫差能的理論蘊藏量為200億千瓦，技術上可利用的溫差能約20億千瓦。也有學者估計，海水溫差能可利用功率達100億千瓦。據佐賀大學海洋能源研究中心介紹，位于北緯45°至南緯40°的約100個國家和地區都可以進行海洋溫差發電。海水溫差能中國的海水溫差能分布 據《中國新能源與可再生能源1999白皮書》統計，我國南海的表層海水溫度全年平均在25～28℃，其中有300多萬km2海區，上下溫度差為20℃左右，是海水溫差發電的好地方。

南海溫差能資源理論儲藏量約為1.19×109～1.33×1019千焦，技術上可開發利用的能量（熱效率取7%）約為8.33×109～9.31×1017千焦，實際可供利用的資源潛力（工作時間取50%，利用資源10%）裝機容量達13.21～14.76億千瓦。中國的海水溫差能分布§6.3.2溫差發電的原理海洋溫差能發電，就是利用海洋表層暖水與底層冷水之間的溫度差來發電。通常所說的海洋溫差發電，大多是指基于海洋熱能轉換（OTEC,OceanThermalEnergyConversion）的熱動力發電技術， 工作方式分為開式循環、閉式循環、混合式循環三種。最近，也有研究者提出

根據溫差效應利用海水溫差直接發電的設想。§6.3.2溫差發電的原理海洋溫差能發電，就是利用海洋表§6.3.2.1開式循環系統工作原理以表層溫海水為工質。先用真空泵將循環系統內抽成真空，再用溫水泵把溫海水抽入蒸發器。系統內有一定的真空度，溫海水在蒸發器內沸騰蒸發，變為蒸汽；蒸汽經管道噴出，推動蒸汽輪機運轉，帶動發電機發電。蒸汽通過汽輪機后，被冷水泵抽上來的深海冷水冷卻，凝結成淡化水后排出。冷海水冷卻了水蒸氣后又回到海里。作為工作物質的海水，一次使用后就不再重復使用，工作物質與外界相通，因此稱為開式循環?！?.3.2.1開式循環系統工作原理§6.3.2.1開式循環系統開式循環的優點 在發電的同時，還可以獲得很多有用的副產品。例如， －溫海水在蒸發器內蒸發后所留下的濃縮水，可被用來提煉很多有用的化工產品； －水蒸氣在冷凝器內冷卻后可以得到大量的淡水。§6.3.2.1開式循環系統開式循環的優點開式循環的不足①低溫低壓下海水的蒸氣壓很低，為使汽輪發電機能在低壓下運轉，機組必須造得十分龐大。

例如，1948年非洲象牙海岸的海水溫差發電裝置，功率只有3500千瓦，而汽輪機直徑卻有14米。②開式循環的熱效率很低，一般只有2%左右，為減少損耗，不得不把各種裝置和管道設計得很大。③需要耗用巨量的溫海水和冷海水，都靠泵來泵入蒸發器和冷凝器內；為保持蒸發器的低壓裝態，也要靠泵來抽真空，耗能嚴重，發電量的1/4～1/3消耗于系統本身。④在海洋深處提取大量的冷海水，存在許多技術困難。§6.3.2.1開式循環系統開式循環的不足§6.3.2.1開式循環系統§6.3.2.2閉式循環系統1964年，美國海洋熱能發電的創始人安德森父子，提出了用低沸點液體（如丙烷和液態氨）作為工作介質，所產生的蒸氣作為工作流體的閉式循環方案。水的沸點100℃，氨水的沸點33℃，更容易沸騰。§6.3.2.2閉式循環系統1964年，美國海洋熱能發電閉式循環系統的特點缺點：蒸發器和冷凝器采用表面式交換器，耗資昂貴；

此外也不能產生淡水。優點：克服了開式循環中最致命的弱點，可使蒸汽壓力提高數倍，發電裝置體積變小，而發電量可達到工業規模。閉式循環系統一經提出，就得到廣泛的贊同和重視，成為目前海水溫差發電的主要形式?！?.3.2.2閉式循環系統閉式循環系統的特點§6.3.2.2閉式循環系統混合循環系統也是以低沸點的物質為工質。用溫海水閃蒸出來的低壓蒸汽來加熱低沸點工質。既能產生新鮮淡水，又可減少蒸發器體積，節省材料，便于維護。§6.3.2.3混合式循環系統混合循環系統也是以低沸點的物質為工質。用溫海水閃蒸出來的低壓據塞貝克效應，若將兩個不同的導體/半導體電極分別置于海洋表層溫海水和深層冷海水中，電極間即可產生電壓。這種溫差發電方法，在具體實現上仍有很多困難，還停留在設想階段?！?.3.2.4直接溫差發電據塞貝克效應，若將兩個不同的導體/半導體電極分別置于海洋表層§6.3.3溫差發電的發展狀況1881年，法國物理學家雅克·德·阿松瓦爾最早提出利用海水溫差發電的設想；1948年，法國在非洲象牙海岸阿比讓附近建造了一座7MW的開放循環式海水溫差發電站。1964年，美國海洋熱能發電的創始人安德森和他的兒子，提出了閉式循環方案。1980年，美國在夏威夷建造了一座1MW的OTEC21

實驗裝置，主要進行熱力系統研究。日本科學家從1973年開始進行海洋溫差發電的研究?！?.3.3溫差發電的發展狀況1881年，法國物理學家1981年，日本月完成100kW閉式循環溫差電站。1993年，日本建成210kW

開式循環溫差能利用裝置，凈出力為40～50kW，并可生產淡水。1994年，印度計劃用5億美元在泰米爾納德邦近海引入美國技術，建立一座10萬kW

的海洋溫差發電裝置。1995年前后，印度在太平洋的島嶼上已經建設成功6座5萬千瓦的陸基海水溫差能發電站。1980年臺灣電力公司曾計劃將第3和第4號核電廠余熱和海洋溫差發電并用。1985年中國科學院廣州能源研究所開始對溫差利用中的一種“霧滴提升循環”方法進行研究。2013年10月30日，華彬國際集團與美國洛克希德馬丁公司在北京正式簽署了海洋溫差發電聯合開發合同，在中國落地的一個10兆瓦示范電廠的概念設計?！?.3.3溫差發電的發展1981年，日本月完成100kW閉式循環溫差電站?！?.3溫差發電的世界之最最早的海水溫差發電實驗

1926年，克勞德在法蘭西科學院大廳，當眾進行了溫差發電實驗。一只燒瓶裝入28℃溫水，另一只燒瓶放冰塊，用導管連接兩個燒瓶，內部裝有汽輪發電機，抽出燒瓶內空氣后，28℃的溫水在低壓下很快就沸騰了，噴出的蒸汽形成一股強勁的氣流……。世界第一座海水溫差電站

1930年，克勞德在古巴海濱馬坦薩斯海灣建造。表層水溫28℃，400m深處的水溫10℃，管道長度超過2km，直徑約2m，預期功率為22kW，實際輸出只有10kW，甚至少于電站運行所消耗的電。盡管如此，卻證明了利用海洋溫差發電的可能。溫差發電的世界之最最早的海水溫差發電實驗目前很多海洋溫差能發電系統僅停留在紙面上，

在達到商業應用前，還有許多技術和經濟問題需要解決，包括： （1）轉換效率低。 （2）投資成本高。 （3）建設難度大。 （4）選址不容易。目前很多海洋溫差能發電系統僅停留在紙面上，

在達到商業應用前§6.4鹽差發電海水中至少有80多種化學元素，主要以種類繁多的鹽類化合物存在，在水里會電離成帶正負電荷的兩類離子。經測算，海水中各種鹽類的總含量一般為3%～3.5%，全球海水中含有5×1016噸無機鹽；在1km3的海水中，含有氯化鈉2700多萬噸，氯化鎂320萬噸，碳酸鎂220萬噸，硫酸鎂120萬噸。鹽差能就是指海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學電位差能，是以化學能形態出現的海洋能。§6.4.1海水的鹽差和鹽差能全球海洋的海水鹽度分布§6.4鹽差發電海水中至少有80多種化學元素，主要以種據聯合國教科文組織1981年的估計，全球鹽差能的理論蘊藏量為300億千瓦。假設只有降雨量大的地域的鹽度差才能利用，估計技術上可利用的約30億千瓦。也有文獻認為，世界各河口區的鹽差能達300億千瓦，可利用的鹽度差能約26億千瓦。我國鹽差能資源理論蘊藏量約3.9×1015kJ，理論功率為1.25×105MW，主要集中在各大江河的出海處。同時，我國青海省等地還有不少內陸鹽湖可以利用。據聯合國教科文組織1981年的估計，全球鹽差能的理論蘊藏在半透膜(水能通過,鹽不能通過)隔開的有濃度差別的溶液之間，低濃度溶液透入高濃度溶液的現象，稱為滲透現象。發生滲透現象時，若在濃度大的溶液上施加機械壓強，恰好能阻止稀溶液向濃溶液發生滲透，這個機械壓強就等于這兩種溶液之間的滲透壓強（簡稱滲透壓）。海水與河水之間的鹽濃度明顯不同。利用滲透壓形成水位差，就可以直接驅動水輪發電機發電。§6.4.2滲透和滲透壓在半透膜(水能通過,鹽不能通過)隔開的有濃度差別的溶液之間，§6.4.3鹽差能發電方法滲透壓法，就是利用半透膜兩側的滲透壓，將不同鹽濃度的海水之間的化學電位差能轉換成水的勢能， 使海水升高形成水位差，然后利用海水從高處流向低處時提供的能量來發電，其發電原理及能量轉換方式與潮汐發電基本相同。關鍵技術是半透膜技術和膜與海水介面間的流體交換技術，技術難點是制造有足夠強度、性能優良、成本適宜的半透膜?！?.4.3.1滲透壓法§6.4.3鹽差能發電方法滲透壓法，就是利用半透膜兩側的滲（1）強力滲壓發電在河水與海水之間建兩座水壩，壩間挖一個低于海平面約200m的水庫。前壩內安裝水輪發電機組，使河水與水庫相連；后壩底部安裝半透膜滲流器，使水庫與海水相通。水庫的水通過半透膜不斷流入海水中，水庫水位不斷下降，這樣河水就可以利用它與水庫的水位差沖擊水輪機旋轉，并帶動發電機發電。（1）強力滲壓發電在河水與海水之間建兩座水壩，壩間挖一個低于（1）強力滲壓發電強力滲壓發電系統的投資成本要比燃煤電站高，而且也存在技術上的難點，其中最難的是要在低于海平面200m的地方建造一個巨大的電站，能夠抵抗腐蝕的半透膜也很難制造，因此發展的前景不大。（1）強力滲壓發電強力滲壓發電系統的投資成本要比燃煤電站高，（2）水壓塔滲壓發電水壓塔與淡水間用半透膜隔開，并通過水泵連通海水。先由海水泵向水壓塔內充入海水，運行時淡水從半透膜向水壓塔內滲透，使水壓塔內水位不斷上升，從塔頂水槽溢出，海水(經管道)沖擊水輪機旋轉，帶動發電機發電。在運行過程中，為了使水壓塔內的海水保持一定的鹽度，海水泵不斷向塔內打入海水。（2）水壓塔滲壓發電水壓塔與淡水間用半透膜隔開，并通過水泵連（2）水壓塔滲壓發電發出的電能，有一部分要消耗在裝置本身，如海水補充泵所消耗的能量、半透膜洗滌所消耗的能量。據試驗，扣除各種消耗后的總效率約為20%~25%。若每秒能滲入1m3的淡水，約可得到500千瓦電力輸出。濃差發電要投入實際使用，尚需要解決許多困難。例如若期望得到1萬kW的電力輸出，需要4萬m2的半透膜，如果半透膜的高度為4米，則其長度需10千米，相應的攔水壩要超過10千米，投資將是十分驚人的。而且，半透膜要承受2MPa的滲透壓，也難以制造。（2）水壓塔滲壓發電發出的電能，有一部分要消耗在裝置本身，如（3）壓力延滯滲透發電壓力泵先把海水壓縮再送入壓力室。運行時淡水透過半透膜滲透到壓力室同海水混合?；旌虾蟮暮Ｋ偷c海水比