實際上波浪功率的大小還與風速、風向、連續吹風的時間、流速等等諸多因素有關。波浪能的能級一般以千瓦/m來表示，代表能量通過一條平行於波前的1m長的線的速率。南半球和北半球40°～60°緯度間的風力最強。信風區（赤道兩側30°經緯度之內）的低速風也會產生很有吸引力的波候，因為這裏的低速風比較有規律。在盛風區和長風區的沿海，波浪能的密度一般都很高。
例如，英國沿海、美國西部沿海和新西蘭南部沿海等都是風區，有著特別好的波候。而我國的浙江、福建、廣東和中國台灣沿海為波能豐富的地區。據估計全世界可開發利用的波浪能達2.5TW。我國沿海有效波高約為2～3m、周期為9秒的波列，波浪功率可達17千瓦/m～39千瓦/m，渤海灣更高達42千瓦/m。溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間水溫之差的熱能。海洋是地球上一個巨大的太陽能集熱和蓄熱器。由太陽投射到地球表麵的太陽能大部分被海水吸收，使海洋表層水溫升高。赤道附近太陽直射多，其海域的表層溫度可達25～28℃，波斯灣和紅海由於被炎熱的陸地包圍，其海麵水溫可達35℃。而在海洋深處500～1000m處海水溫度卻隻有3～6℃。這個垂直的溫差就是一個可供利用的巨大能源。在大部分熱帶和亞熱帶海區表層水溫和1000m深處的水溫相差20℃以上，這是熱能轉換所需的最小溫差。據估計，如果利用這一溫差發電，其功率可達2TW。世界上蘊藏海洋熱能資源的海域麵積達6000萬平方米，發電能力可達幾萬億W。由於海洋熱能資源豐富的海區都很遙遠。而且根據熱動力學定律，海洋熱能提取技術的效率很低，因此可資利用的能源量是非常小的。但是海洋熱能的潛力仍相當可觀，許多具有最大溫度梯度的海區都位於發展中國家的海域，可為這些國家就地提供能源。根據中國海洋水溫測量資料計算得到的中國海域的溫差能約為1.5×108千瓦，其中99％在南中國海。南海的表層水溫年均在26℃以上，深層水溫（800m深處）常年保持在5℃，溫差為21℃，屬於溫差能豐富區域。
鹽差能是以化學能形態出現的海洋能。地球上的水分為兩大類：淡水和鹹水。全世界水的總儲量為1.4×109km3，其中97.2％為分布在大洋和淺海中的鹹水。在陸地水中，2.15％為位於兩極的冰蓋和高山的冰川中的儲水，餘下的0.65％才是可供人類直接利用的淡水。海洋的鹹水中含有各種礦物和大量的食鹽，1km3的海水裏即含有3600萬噸食鹽。在淡水與海水之間有著很大的滲透壓力差（相當於240m的水頭）。從理論上講，如果這個壓力差能利用起來，從河流流入海中的每立方英尺（1立方英尺=2.83×10-2m3）的淡水可發0.65千瓦時的電。一條流量為1m3/s的河流的發電輸出功率可達2340千瓦。從原理上來說，可通過讓淡水流經一個半滲透膜後再進入一個鹽水水池的方法來開發這種理論上的水頭。如果在這一過程中鹽度不降低的話，產生的滲透壓力足可以將水池水麵提高240m，然後再把水池水泄放，讓它流經水輪機，從而提取能量。從理論上來說，如果用很有效的裝置來提取世界上所有河流的這種能量，那麼可以獲得約2.6TW的電力。更引人注目的是鹽礦藏的潛力。在死海，淡水與鹹水間的滲透壓力相當於5000m的水頭，而大洋海水隻有240m的水頭。鹽穹中的大量幹鹽擁有更密集的能量。利用大海與陸地河口交界水域的鹽度差所潛藏的巨大能量一直是科學家的理想。在20世紀70年代，各國開展了許多調查研究，以尋求提取鹽差能的方法。實際上開發利用鹽度差能資源的難度很大，上麵引用的簡單例子中的淡水是會衝淡鹽水的，因此為了保持鹽度梯度，還需要不斷地向水池中加入鹽水。如果這個過程連續不斷地進行，水池的水麵會高出海平麵240m。對於這樣的水頭，就需要很大的功率來泵取鹹海水。目前已研究出來的最好的鹽差能實用開發係統非常昂貴。這種係統利用反電解工藝（事實上是鹽電池）來從鹹水中提取能量。也可利用反滲透方法使水位升高，然後讓水流經渦輪機，這種方法的發電成本可高達10美元/千瓦時～14美元/千瓦時。還有一種技術可行的方法是根據淡水和鹹水具有不同蒸汽壓力的原理，使水蒸發並在鹽水中冷凝，利用蒸汽氣流使渦輪機轉動。這種過程會使渦輪機的工作狀態類似於開式海洋熱能轉換電站。這種方法所需要的機械裝置的成本也與開式海洋熱能轉換電站幾乎相等。但是，這種方法在戰略上不可取，因為它消耗淡水，而海洋熱能轉換電站卻生產淡水。鹽差能的研究結果表明，其他形式的海洋能比鹽差能更值得研究開發。據估計，世界各河口區的鹽差能達30TW，可能利用的有2.6TW。我國的鹽差能估計為1.1×108千瓦，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。
海流能是另一種以動能形態出現的海洋能。所謂海流主要是指海底水道和海峽中較為穩定的流動以及由於潮汐導致的有規律的海水流動。其中一種是海水環流，是指大量的海水從一個海域長距離地流向另一個海域。這種海水環流通常由兩種因素引起：首先海麵上常年吹著方向不變的風，如赤道南側常年吹著不變的東南風，而其北側則是不變的東北風。風吹動海水，使水表麵運動起來，而水的動性又將這種運動傳到海水深處。隨著深度增加，海水流動速度降低；有時流動方向也會隨著深度增加而逐漸改變，甚至出現下層海水流動方向與表層海水流動方向相反的情況。在太平洋和大西洋的南北兩半部以及印度洋的南半部，占主導地位的風係造成了一個廣闊的，也是按反時針方向旋轉的海水環流。在低緯度和中緯度海域，風是形成海流的主要動力。其次不同海域的海水溫度和含鹽度常常不同，它們會影響海水的密度。海水溫度越高，含鹽量越低，海水密度就越小。這種兩個鄰近海域海水密度不同也會造成海水環流。海水的流動會產生巨大能量。據估計，全球海流能高達5TW。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2次改變大小和方向。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。全世界海流能的理論估算值約為108千瓦量級。利用中國沿海130個水道、航門的各種觀測分析資料，計算統計獲得中國沿海海流能年平均功率理論值約為1.4×107千瓦。其中遼寧、山東、浙江、福建和中國台灣沿海的海流能較為豐富，不少水道的能量密度為15～30千瓦/m2，具有良好的開發值。值得指出的是，中國的海流能屬於世界上功率密度最大的地區之一，特別是浙江舟山群島的金塘、龜山和西侯門水道，平均功率密度在20千瓦/m2以上，開發環境和條件很好。
潮汐、波浪、潮流和海流能的利用僅需將機械能轉換為電能，一般分為3步：第一步是接受能量，如建造潮汐水庫，用以接受、蓄儲潮汐能；采用轉輪（水車）以吸收海流、潮流動能；用水柱-氣室、隨波浪升降或搖擺的浮子、可壓縮氣袋等接受波浪能。第二步是傳輸，通常用機械、液力、氣動等方法，傳輸終端一般設置水輪機或汽輪機。潮汐電站采用適應低水位差的燈泡貫流式水輪機組或全貫流式水輪機組；而波能的傳輸近年來采用對稱翼型空氣渦輪機，在波浪作用下能作單方向旋轉。第三步是轉換成電力或其他動力。通常通過發電機轉換成電力。由於海洋能不穩定，所以在整個轉換過程中一般還需備有儲能設施，如水庫、氣罐、蓄電池和飛輪等。
各種海洋能的蘊藏量是巨大的，沿海各國，特別是美國、俄羅斯、日本、法國等國都非常重視海洋能的開發。從各國的情況看，潮汐發電技術比較成熟。利用波能、鹽度差能、溫度差能等海洋能進行發電還不成熟，目前正處於研究試驗階段。這些海洋能至今沒被利用的原因主要有兩方麵：第一，經濟效益差，成本高；第二，一些技術問題還沒有過關。盡管如此，不少國家一麵組織研究解決這些問題，一麵在製定宏偉的海洋能利用規劃。從發展趨勢來看，海洋能必將成為沿海國家，特別是那些發達的沿海國家的重要能源之一。
第五節 海水鹽差能發電嗎
科學研究證明，兩種含鹽量不同的海水在同一容器中，會由於鹽類離子的擴散而產生化學電位差能。同時，利用一定的轉換方式，可以使這種化學電位差能轉換成為電能。江河入海口處是利用海水鹽差能量最理想的場所。這是因為在江河入海口處，含鹽極少的江河水總是源源不斷地湧入大海，而海水本身含有較多的鹽分，因而海水與江河水之間就會形成鹽濃度差，我們隻要將兩個電極分別插進海水和江河水裏，並且用導線把這兩個電極連接起來，那麼電流就會源源不斷。近年來迅速發展的海洋鹽差發電技術，就是利用這種原理工作的。當兩種不同鹽度的海水被一層隻能通過水分而不能通過鹽分的半透膜相分割的時候，兩邊的海水就會產生一種滲透壓，促使水從濃度低的一側通過這層膜向濃度高的一側滲透，使濃度高的一側水位升高，直到膜兩側的含鹽濃度相等。有人通過理論計算，江河入海處的海水滲透壓可以相當於240m高的水位落差。位於亞洲西部的死海，鹽度要高出一般海水的7～8倍，滲透壓可以達到500個大氣壓，相當於5000m高的大壩水頭。為了探索海水鹽差發電的效果，以色列一位名叫洛布的科學家在死海與約旦河交彙的地方進行實驗，利用滲透壓原理設計而成的壓力延滯滲透能轉換裝置，取得了令人滿意的成果。美國俄勒岡大學的科學家利用滲透原理，研製出了一種新型的滲透壓式鹽差能發電係統。這種係統把發電機組安裝在水深為228m以上的海床上，河流的淡水從管道輸送到發電機組。安裝在排出口前端的半透膜隻能通過淡水，不能通過海水。若將發電機組安裝在海麵228m以下的地方，海水的靜壓力就會超過滲透壓。這時候就會發生相反的過程，淡水向反向輸送。由於排出的淡水密度比周圍海水小，因而上浮混合，而在底部保持穩定的鹽度差。這種發電係統是一種很有發展前途的滲透壓式鹽差能發電係統。
現在，人們正在研究開發一種新型的蒸汽壓式鹽差能發電係統。在同樣的溫度下淡水比海水蒸發得快。因此海水一邊的蒸汽壓力要比淡水一邊低得多，於是在空室內，水蒸氣會很快從淡水上方流向海水上方。隻要裝上渦輪，就可以利用鹽差能進行工作。利用蒸汽壓式鹽差能發電不需要處理海水，也不用擔心生物附著和汙染。除此之外，人們還采用機械-化學式鹽差能發電係統和滲析式鹽差能發電係統等方式來獲得電能。海水鹽差能利用的轉換方法近年來才開始研究。如有一種設想是在河口入海處建造兩座堤壩，中間為緩衝水庫，在緩衝水庫與外海的通道內設置半透膜。緩衝水庫內的淡水通過半透膜滲出，其滲透壓力導致緩衝水庫的水位降低，利用緩衝水庫與河流的水位差可以發電。
這種方法由於進出水量相當大，故所需的工程規模也很大。據科學家分析，全世界海洋內儲藏的鹽差能總輸出功率可以達到35億千瓦之多。而且大部分海水在循環中會得到不斷的更新和補充，因此它那巨大的能量，正等待著人們努力探索和開發。
第六節 海水溫差能發電嗎
溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間水溫之差的熱能。一方麵，海洋的表麵把太陽輻射能的大部分轉化成為熱水並儲存在海洋的上層；另一方麵，接近冰點的海水大麵積地在不到1000m的深度從極地緩慢地流向赤道。這樣，就在許多熱帶或亞熱帶海域終年形成20℃以上的垂直海水溫差。利用這一溫差可以實現熱力循環並發電。海洋溫差發電之工作原理與目前使用之火力、核能發電原理相類似，首先利用表層海水蒸發，低蒸發溫度之工作流體如氨、丙烷或氟利昂，使其汽化推動渦輪發電機發電，然後利用深層冷海水冷卻工作流體成液態，再予反複使用。除了發電之外，海洋溫差能利用裝置還可以同時獲得淡水、深層海水等。因此，溫差能裝置可以建立海上獨立生存空間並作為海上發電廠、海水淡化廠或海洋采礦、海上城市或海洋牧場的支持係統。總之，溫差能的開發應以綜合利用為主。
海水溫差能是一種熱能。低緯度的海麵水溫較高，與深層水形成溫度差，可產生熱交換。其能量與溫差的大小和熱交換水量成正比。海水溫差能的利用是將熱能轉為機械能後，再轉換為電能。熱能轉換為機械能采取熱力循環法，通常的流程有兩種：
①閉路循環（又稱中間介質法）。采用由蒸發器、汽輪發電機、冷凝器和工質泵組成的係統，蒸發器裏通過海洋表層熱水，冷凝器裏通過海洋深層冷水，工質泵把液態氨或其他工質作為中間介質從冷凝器泵入蒸發器，液態氨因熱水作用變為高壓氨氣，驅動汽輪機發電；而從汽輪機出來的低壓氣態氨回到冷凝器又重新冷卻成液態氧，如此形成閉路循環。
②開路循環（又稱閃蒸法或擴容法）。把熱海水在部分真空的蒸發器（閃蒸器）內蒸發成蒸汽，驅動汽輪機發電；使用過的低壓蒸汽再進入冷凝器中冷卻，冷凝的脫鹽水或回收，或排入海洋。早期的實驗裝置多采取開路循環流程，由於設備易受腐蝕，20世紀60年代後改用閉路循環流程。海水溫差發電實際利用的熱效率很低，往往隻有2％左右，所處理的冷、熱水量較多，故相應的各種部件尺寸都很龐大，伸向海底深水層的長冷水管技術難度較大。首次提出利用海水溫差發電設想的，是法國物理學家阿鬆瓦爾。1926年，阿鬆瓦爾的學生克勞德試驗成功海水溫差發電。1930年，克勞德在古巴海濱建造了世界上第一座海水溫差發電站，獲得了10千瓦的功率。1979年，美國在夏威夷的一艘海軍駁船上安裝了一座海水溫差發電試驗台，發電功率53.6千瓦。1981年，日本在南太平洋的瑙魯島建成了一座100千瓦的海水溫差發電裝置，1990年又在鹿兒島建起了一座兆瓦級的同類電站。海水溫差發電涉及耐壓、絕熱、防腐材料、熱能利用效率等諸多問題，目前各國仍在積極探索中。日本一家從事環境風險投資的企業和佐賀大學共同開發了一套海洋溫差發電係統，並在印度南部的海域進行實驗，以證實海洋溫差發電的可行性。