本書詳細(xì)地介紹了各種海洋綠色能源的原理和開發(fā)技術(shù)：波浪能、潮汐能、溫差能、鹽差能、近岸風(fēng)能，同時對中國近海地海洋綠色能源地蘊(yùn)藏量、開發(fā)現(xiàn)狀和前景進(jìn)行細(xì)致分析。本書是在南京信息工程大學(xué)海洋數(shù)值模擬與觀測實驗室完成的。實驗室主任董昌明教授主持了本書的全部撰寫工作。參加各個章節(jié)的具體撰寫是本實驗室的一支年輕的科研隊伍。在書籍編著的過程中，團(tuán)隊成員廣泛參讀海量外文文獻(xiàn)書籍，親手繪制書中大量說明性圖表，協(xié)同合作進(jìn)行細(xì)致的撰寫與后期核讀。海洋綠色能源開發(fā)是中國發(fā)展戰(zhàn)略至關(guān)重要的組成部分。但是，目前我國關(guān)于此方向的研究仍處于初始階段。本書的出版將成為中國的綠色能源開發(fā)的重要參考，同時也有助于提升海洋學(xué)子以及社會大眾對于海洋綠色能源的關(guān)注
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人類在地球上已經(jīng)繁衍生息了幾百萬年，可最近一百多年來，人類過度燃燒煤炭和石油燃料，大氣層中的溫室氣體（如二氧化碳）含量急劇增高，引起溫室效應(yīng)，導(dǎo)致全球變暖、海平面上升、惡劣天氣頻發(fā)。另一方面，地球上煤炭、石油等不可再生資源的儲藏量是有限的，尋找可以替代煤炭和石油的可再生能源已經(jīng)成為人類繼續(xù)在這個星球上生存的重要前提條件。
海洋約占地球表面積的2/3，蘊(yùn)藏了大量的可再生能源，又稱綠色能源。本書從物理海洋學(xué)的基本理論出發(fā)，在海洋能源原理、開發(fā)技術(shù)、對環(huán)境的影響等幾個方面詳細(xì)介紹各種海洋綠色能源：波浪能、潮汐能、溫差能、鹽差能、近岸風(fēng)能，同時還對中國近海海洋綠色能源的蘊(yùn)藏量、開發(fā)現(xiàn)狀和前景進(jìn)行介紹。
第1章波浪能，包括海面波浪中的動能和勢能。波浪的能量主要來源于海表上空的風(fēng)能，波浪能的傳遞速率取決于風(fēng)速大小，同時還取決于風(fēng)和海水的作用距離。目前波浪能主要轉(zhuǎn)化為電能使用，或者為遠(yuǎn)海的國防和海洋建筑設(shè)施提供能量，另外波浪能還可用來供熱、抽水、制氫和淡化海水。
第2章潮汐能，指在漲潮和落潮過程中產(chǎn)生的勢能。潮汐能的強(qiáng)度和潮頭數(shù)量與落差有關(guān)，通常潮頭落差大于3m的潮汐才具有開發(fā)利用價值。潮汐能是一種綠色清潔的海洋能源，分布廣泛，蘊(yùn)藏量巨大，沒有季節(jié)變化，是一種可持續(xù)發(fā)展的穩(wěn)定能源。
第3章溫差能，指海洋表層海水和深層海水之間水溫差的熱能，是海洋能源中的一種重要形式，溫差能的主要利用方式為發(fā)電，也可利用海水的溫差對海洋探測儀器中電池進(jìn)行持續(xù)充電。
第4章鹽差能，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(xué)電位差能，是以化學(xué)能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能，主要存在于江河與海洋的交接處。鹽差能是海洋能中能量密度最大的一種可再生能源。
第5章近岸風(fēng)能，是地球表面大量空氣流動所產(chǎn)生的動能。在海洋上，風(fēng)力比陸地上更加強(qiáng)勁，方向也更加單一，據(jù)專家估測，一臺同樣功率的海洋風(fēng)電機(jī)在一年內(nèi)的產(chǎn)電量比陸地風(fēng)電機(jī)高70%。風(fēng)能發(fā)電是將風(fēng)力作用于葉輪，將動能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，從而推動葉輪旋轉(zhuǎn)，再通過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。
第6章介紹了中國近海海洋綠色能源的分布和開發(fā)情況。
本書是在南京信息工程大學(xué)海洋數(shù)值模擬與觀測實驗室完成的，該實驗室團(tuán)隊是一支有志于海洋事業(yè)的朝氣蓬勃的科研隊伍。除實驗室主任董昌明教授外，參與各個章節(jié)撰寫的還有：曹玉晗和余洋（第1章），蔣琳和董蔚遠(yuǎn)（第2章），秦丹迪和高曉倩（第3章），王青玥和蔣琳（第4章），張宇彤、崔靜璇和劉嫻（第5章），徐廣珺（第6章），余洋、孫軼和蔣星亮負(fù)責(zé)最后文獻(xiàn)的整理和初稿的排版，余洋同時負(fù)責(zé)本書出版聯(lián)系事宣。
本書得到了國家自然科學(xué)基金項目（項目編號：41476022）、國家海洋局國際合作項目（項目編號：GASI-IPOVAI-05）以及江蘇省創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊項目等的大力支持。
海洋綠色能源的開發(fā)是中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個重要樂章，然而有關(guān)這個方向的研究還處于初始階段，本書的出版希望能為中國海洋綠色能源開發(fā)提供參考，也為有志于海洋事業(yè)的學(xué)子打開一扇窗戶。本書難免存在這樣或那樣的缺憾，敬請讀者批評指正。
董昌明，南京信息工程大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，海洋數(shù)值模擬與觀測實驗室主任，海洋科學(xué)系主任，衛(wèi)星海洋環(huán)境動力國家重點(diǎn)實驗室海星學(xué)者。分獲中國科學(xué)院及美國哥倫比亞大學(xué)博士，普林斯頓大學(xué)博士后。長期在美國加州大學(xué)洛杉磯分校和加州埃爾凱米諾學(xué)院從事科研與教學(xué)工作，擔(dān)任國際大型石油服務(wù)公司海洋環(huán)境咨詢專家。
董昌明教授長期從事物理海洋學(xué)研究，研究方向為區(qū)域海洋動力學(xué)、海洋數(shù)值模擬、中尺度海氣耦合、海洋環(huán)境評估及其檢測等。并開發(fā)了可直接應(yīng)用于探測歐拉和拉格朗日類型海洋渦旋的軟件及商業(yè)用途海洋耦合預(yù)報模塊。在科技期刊發(fā)表文章60余篇，出版專著《海洋渦旋探測與分析》。
目錄
前言
第1章 波浪能1
1.1波浪1
1.1.1波浪的分類1
1.1.2波浪的簡諧波形式3
1.1.3波浪的要素4
1.1.4簡單波浪運(yùn)動理論5
1.1.5近岸環(huán)境對波浪的影響7
1.1.6海浪譜概念12
1.2波浪能理論16
1.2.1波浪能定義16
1.2.2波浪能的傳輸17
1.2.3波浪能的分布18
1.2.4波浪能可行性評估19
1.2.5波浪的觀測20
1.3波浪能技術(shù)22
1.3.1波浪能技術(shù)發(fā)展沿革22
1.3.2波浪能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀25
1.3.3波浪能技術(shù)發(fā)展前景及問題30
1.4波浪能提取的環(huán)境影響32
1.4.1概述32
1.4.2波浪能的區(qū)域資源概況可行性分析33
1.4.3波浪能的開發(fā)對環(huán)境的影響34
第2章 潮汐能37
2.1潮汐理論和潮汐能理論37
2.1.1潮汐37
2.1.2潮流40
2.1.3潮汐能40
2.1.4潮汐能的分布情況41
2.2潮汐能發(fā)電技術(shù)43
2.2.1發(fā)電技術(shù)43
2.2.2潮汐能資源的計算方法50
2.2.3發(fā)展現(xiàn)狀及前景55
2.2.4潮汐能發(fā)電的優(yōu)勢和局限性57
2.3潮汐能發(fā)電站的環(huán)境效應(yīng)58
2.3.1潮汐能開發(fā)的環(huán)境效應(yīng)58
2.3.2環(huán)境影響因子61
2.3.3環(huán)境受體66
2.3.4挑戰(zhàn)與建議70
第3章 溫差能72
3.1理論概述72
3.1.1海洋溫度的分布特征72
3.1.2海洋溫差能的分布75
3.2技術(shù)原理與工廠設(shè)置76
3.2.1溫差能的技術(shù)原理76
3.2.2海洋溫差能電力工廠的設(shè)置和分類79
3.3OTEC循環(huán)系統(tǒng)性能指標(biāo)的計算81
3.3.1循環(huán)系統(tǒng)簡介81
3.3.2相關(guān)性能指標(biāo)的計算82
3.4發(fā)展現(xiàn)狀85
3.4.1國際研究進(jìn)展85
3.4.2國內(nèi)研究進(jìn)展89
3.5對環(huán)境的影響90
3.5.1存在問題90
3.5.2應(yīng)對措施92
3.6展望93
3.6.1發(fā)展前景93
3.6.2認(rèn)識與建議96
第4章 鹽差能98
4.1理論概述98
4.1.1海洋鹽度98
4.1.2鹽差能103
4.2發(fā)電技術(shù)107
4.2.1理論裝置107
4.2.2發(fā)展現(xiàn)狀與前景110
4.3綜合影響114
4.3.1水文學(xué)與水體化學(xué)影響114
4.3.2對底棲生物的影響118
4.3.3環(huán)境影響可能性討論118
4.3.4社會影響120
第5章 沿岸風(fēng)能121
5.1海洋沿岸風(fēng)能理論121
5.1.1風(fēng)的形成121
5.1.2風(fēng)的分類122
5.1.3風(fēng)能的形成126
5.1.4風(fēng)和風(fēng)能的描述127
5.1.5海上風(fēng)能的發(fā)展128
5.2風(fēng)能的利用原理與應(yīng)用技術(shù)132
5.2.1風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)技術(shù)132
5.2.2風(fēng)帆助航137
5.2.3風(fēng)力致熱技術(shù)143
5.2.4風(fēng)力提水技術(shù)145
5.3海上風(fēng)力發(fā)電對環(huán)境的影響147
5.3.1海上風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢147
5.3.2海上風(fēng)電也是一把“雙刃劍”147
5.3.3中國海上風(fēng)電——在曲折中不斷發(fā)展152
第6章 中國近海海洋能資源154
6.1波浪能資源154
6.1.1波浪能資源分布154
6.1.2波浪能資源的開發(fā)條件157
6.1.3我國波浪能資源利用現(xiàn)狀157
6.1.4波浪能資源開發(fā)的建議158
6.2潮汐能資源158
6.2.1潮汐能資源分布159
6.2.2潮汐能資源的開發(fā)條件160
6.2.3我國潮汐能資源利用現(xiàn)狀160
6.2.4潮汐能資源開發(fā)的建議162
6.3溫差能資源162
6.3.1溫差能資源分布162
6.3.2溫差能資源的開發(fā)條件163
6.3.3我國溫差能資源利用現(xiàn)狀164
6.3.4溫差能資源開發(fā)的建議165
6.4鹽差能資源165
6.4.1鹽差能資源分布166
6.4.2鹽差能資源的開發(fā)條件166
6.4.3我國鹽差能資源利用現(xiàn)狀166
6.4.4鹽差能資源開發(fā)的建議166
6.5近海風(fēng)能資源167
6.5.1近海風(fēng)能資源分布167
6.5.2近海風(fēng)能資源的開發(fā)條件169
6.5.3我國近海風(fēng)能資源利用現(xiàn)狀169
6.5.4近海風(fēng)能資源開發(fā)的建議172
6.6海洋能資源開發(fā)的發(fā)展前景172
參考文獻(xiàn)174
后記185
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