海流湍急好发电-“动力之乡”海洋
浩瀚无际的海洋，亦像人的身体一样，有纵横交错、无以数计的“脉络”。这些“脉络”就是海流。海流种类繁多，有风吹成的“风海流”，有海水流动互补的“补偿流”，有海面高低气压造成的“倾斜流”，还有海水密度差异产生的“密度流”……海流有的在表层流，有的在深层动；有的向西行，有的朝东走；有流速湍急的，也有流速缓慢的；有长短不一，有宽窄不同；有温度高的暖流，也有水温低的寒流……正是这些川流不息，无处不见的海流，使海洋充满了活力；也正是这些奔腾不息的海流，生发着巨大的能量。
从加勒比海、墨西哥湾开始，横跨大西洋流向寒冷的北极的湾流，是世界第一大暖流，它以每小时4海里的速度快速流动，其流量约相当于全世界河川流量总和的120倍。如果从湾流中仅提取4％的能量，就可获得大约10～20亿瓦电，这相当于一座核电站的输出功率。
著名的黑潮是世界第二大暖流。它由北赤道发源，经菲律宾，紧贴我国台湾东部进入东海，然后经琉球群岛，沿日本列岛的南部流去，于东经142°、北纬32°附近海域结束行程。黑潮总行程达6000千米，平均流宽度150千米，平均流厚度300～400米，最大流速可达6～7节，比普通机帆船还要快，流量超过世界所有河流总流量的20倍。
海洋里，能量蕴含量最大的当推“中尺度涡”。“中尺度涡”是人类在20世纪70年代才发现的。它是一个高速旋转着的涡旋，直径50～200千米，深度可达2000米，类似于大气中的气旋和反气旋，其流速上层可达35厘米/秒，能量大约为大洋中平均流量的10～100倍。在世界大洋中部，几乎都有“中尺度涡”存在。目前已经知道，北太平洋西部和北大西洋西部最多，被称为“中尺度涡大观园”。“中尺度涡”的发现，被称为是70年代海洋水文物理学研究的一个重大成果，引起了人们的极大兴趣。
人类与海流关系十分密切。当人类离开陆地奔向海洋、乘船飘洋去发现新大陆时，就认识了海流，并和海流打上了交道。早在15世纪，哥伦布横渡大西洋，前往圣·萨尔瓦多时，遇到了一股向西流动的海流，这时，航船轻快地随流行驶，他才第一次知道海洋里有海流存在。他在日记里写道：“我注意到海水明显地自东向西流动，好像上帝驱使的一样。”其实，这位洋人也算是孤陋寡闻。我们的祖先早就研究过海流，秦朝时，徐福东渡采药，就懂得利用海流帮助航行了。据说，日本人曾利用黑潮从朝鲜往日本运粮食。
进入20世纪70年代，随着能源危机的出现，人们不再仅满足于利用海流行舟楫之便了，而要研究让海流发电。
把海流能量转换成电能的初次讨论，据说是在很不显眼的情况下进行的。1973年一个温暖晴朗的日子，三位海洋学家在美国斯特瓦尔特博士的办公室聚谈。他们望着窗外海面上奔流的湾流，你一言我一语，讨论起利用海流发电的问题来了。
不久以后，斯特瓦尔特和他的同事们又聚在一起，讨论在佛罗里达海峡建立电站的细节。他们设想建造巨大的螺旋桨驱动式水下能量转换器。报纸报道了这次聚会的消息，并以“水下风车”为题，刊登在头版。一位芝加哥的百万富翁约翰·麦克阿瑟看了报道，出资筹建研究海流发电的研究所，取名麦克阿瑟研究室。这个研究室在结束其研究工作时，发表了他们的看法，认为从海流中提供的电能可以采取三种方式供人们使用：一是直接以电能的方式用水下电缆输送到岸上；二是用洋流电能从海水中提取氢气，用管道输往大陆，或将氢气注入罐中运往陆地；三是用洋流电能制取压缩空气。
当时，美国的科学家们还设计了一些从海流中取电的具体方案。其中，以葛利·斯特尔曼发明的水下“降落伞”系统为好。这一装置可以将低速海流的能量转换成可以利用的能源。该装置包括两部分：一部分是安装在船上或平台上的带轴的轮子，另一部分是一根绕着轮子旋转像传送带似的环形缆。在这根缆上，装着一把一把形状似降落伞一样的帆，它们都向一个方向排列。当它们顺流而动时，这些“降落伞”在海流的冲击下，全都张开；当它们绕着环形缆转变后逆流而动时，伞便收拢起来。这样，“降落伞”的不停运动，通过环形缆带动轮子转动，而旋转的轮子就能驱使涡轮发电机发电。
利用海流发电的另一种方案是海流发电驳船。即把一艘改装的驳船拖入海流中，用锚链固定于海底。驳船的两侧分别装有1～3个大水轮，水轮在海流冲击下，不停地转动。由于海流流速不高，水轮转速也不高，通过变速机械，增速到每分钟1000转，便可以带动发电机发电了，发电量可达50兆瓦。
此后，美国加利福尼亚州的皮特·李沙曼组织设计了一个海流发电的方案，取名“科里奥利方案”，用以纪念19世纪法国的一位叫科里奥利的科学家。这位科学家提出了海流和气流运动由于受地球自转影响而发生偏向的原理。“科里奥利方案”设想将一组巨型水轮发电机布设在佛罗里达强海流区里，用以产生大量经济电力。其中心部件是一台二级转子，它由一对反向旋转的涡轮机构成，装在一种能大量搜集海流能量的导管内。涡轮机转子采用链状叶片，它除了像普通涡轮机转子一样一端固定在中心轴上外，其顶端还与环形轮轴相联接，当海流通过导流管时，带动涡轮机像风车一样转动发电。“科里奥利方案”提出后，经过了三个阶段研究，1980年设计出直径11米的样机模型，1982～1984年进入样机试验。结果表明，在实验机组长110米，管道出口直径170米，流速为2.3米/秒时，发电功率达8.3万千瓦。
日本从1975年开始了利用黑潮暖流发电的研究。到了20世纪80年代，日本进行了水池试验和海上试验。同时，还提出了水平轴对称翼型直叶片转轮等新的海流发电方法。
中国近海潮流发达，在渤海海峡、山东成山头附近、苏北沿海、长江口至舟山群岛一带海域，潮流甚大，蕴藏着丰富的海流运动能量。据估计，中国可开发利用的海流能量约0.2亿千瓦。近年来，中国一些省市开始了海流发电的研究。1978～1979年，浙江舟山地区在西垢门港海域进行了8千瓦海流发电试验机组的现场试验。1983年，在该地区马鞍航道进行了作为航标灯电源的120瓦海流发电试验。在海流发电基础研究方面也有进展，1981年以来，哈尔滨研究试验弹簧调节角度的直叶片水轮机，有较高的效率。
海流发电目前处于小型试验阶段。由于大多数地区的海流流速较低，加上海流流速不断变化，发电量很不稳定。另外技术上还有不少问题有待解决。因此，海流发电开发缓慢。富有开拓精神的人类一旦认准了的事情，是会搞出名堂来的。海流，是不会白白流淌的，它定会给人类带来光明。
