當人類進入21世紀，各種各樣的挑戰便接踵而至，在全球人口、資源以及環境這三大熱點挑戰中，人們越來越重視海洋的作用，以便在未來大陸有限的資源無法滿足人類發展時，能夠在浩瀚的海洋中尋得持續前進的動力。

海洋資源包括海水、海洋生物、海洋能源、海底礦物資源，特別是海底油氣資源的開發利用，潛力將會是非常巨大的，但是目前最引人注目的是綠色環保的海洋能源。

圖源：長沙海底世界

海洋環保能源有自己獨特的方式與形態，比如用潮汐、波浪、海流、溫度差、鹽度差、風能、太陽能等方式表達的動能、勢能、熱能、物理化學能等能源，這種再生性能源，永遠不會枯竭，也不會造成任何污染，將是人類今后重點探索的能源領域之一。

一、波浪能

浩瀚的大海中蘊藏著一種取之不盡用之不竭的能量——波浪能。

海洋上的波浪無處不在，波浪能主要是由風的作用引起的海水沿水平方向周期性運動而產生的能量。

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當波浪沖擊海岸時會激起大量浪花，劇烈的垂直和水平運動蘊含大量動能，海浪越大，動力越強。波浪能便是海洋表面所具有動能和勢能的總和。

據有關人員研究顯示，在一米長的波峰片上就有3120千瓦的能量，全球海洋的波浪能達700億千瓦，可供開發利用的為20-30億千瓦，每年發電量可達9萬億度，由此可以想象整個海洋的波浪所具有的能量是多么驚人。

二、潮汐能

潮汐能是以勢能形態出現的海洋能，是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能與動能。它包括潮汐和潮流兩種運動方式所包含的能量，潮水在漲落中蘊藏著巨大能量，這種能量是永恒的、無污染的能量。

潮汐能的利用方式主要是發電。潮汐發電是利用海灣、河口等有利地形，建筑水堤，形成水庫，以便于大量蓄積海水，并在壩中或壩旁建造水利發電廠房，通過水輪發電機組進行發電。

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世界上潮差的較大值約為13-15m，但一般說來，平均潮差在3m以上就有實際應用價值。

三、海洋溫差能

海洋溫差能又稱海洋熱能，是由于受太陽能輻射的表層海水與較冷的深層海水之間的溫度差而產生的能量。

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由于海水是一種熱容量很大的物質，海洋體積又如此之大，海水容納的熱量也將是巨大的，這些熱能總體可轉換為電能的約為20億千瓦。海洋溫差能有三種發電方式：開放循環式，封閉循環式以及混合循環式。

但截至目前，海洋溫差能還只是一項概念大于實際應用的海洋能源項目。因其科技含量比較高，涉及許多耐壓、絕熱、防腐材料問題，以及熱能利用效率問題（效率現僅2%），且投資巨大，一般的國家無實力支持。

四、鹽度差能

在江河入海口，淡水與海水之間存在著鹽度差，這種鹽度差也可以作為能量使用。目前全世界可利用的鹽度差能約26億千瓦，其能量甚至比溫差能還要大。

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鹽度差能發電原理實際上是利用濃溶液擴散到稀溶液中釋放出的能量，但目前距離實際應用還有很長的一段距離要走。

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五、海流能

海流能指的是海底水道和海峽中較為穩定的流動以及由于潮汐導致的有規律的海水流動所產生的能量，是一種以動能形態出現的海洋能。

海流能的能量與流速的平方和流量成正比。相對波浪而言，海流能的變化要平穩且有規律得多。潮流能隨潮汐的漲落，每天兩次改變大小和方向。

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一般來說，最大流速在2m/s以上的水道，其海流能均有實際開發的價值，據估計全球海流能高達10億千瓦。

六、海上光伏

通常大型陸上光伏項目需要占用較多的土地面積和土地資源，而海上光伏發電是一種新的能源利用方式和資源開發模式，是將“光伏發電站”從陸地搬到了海上，在海洋上利用光伏技術建立起發電站，具有發電量高、土地占用少、易與其它產業相結合等特點。

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光伏發電系統，主要依靠半導體材料來產生光伏效應，將接收到的太陽能直接轉化成為電能。

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海上光伏已經成為全球普遍認可的應用形式，據統計，全球海上光伏潛在容量約40億千瓦，我國海岸線漫長，海上光伏理論可安裝量超0.7億千瓦。

七、海上風電

風電原理是利用風力帶動風車葉片旋轉，促使發電機發電。由于陸地上經濟可開發的風資源越來越少，全球風電場建設已出現從陸地向近海發展的趨勢。

與陸地風電相比，海上風電風能資源的能量效益比陸地風電場高20%~40%，還具有不占地、風速高、沙塵少、電量大、運行穩定以及粉塵零排放等優勢，同時能夠減少機組的磨損，延長風力發電機組的使用壽命，適合大規模開發。

圖源：長沙海底世界

水深小于60米的水域擁有80%的海上風能資源潛力，深水位置的風能資源更好，漂浮式海上風電機組可以更好地利用這些潛力，GWEC即全球風能協會對漂浮式海上風電的預測為0.165億千瓦。