王 燕,劉邦凡,段曉宏

(1.燕山大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 秦皇島 066004；2.河北科技師范學(xué)院工商管理學(xué)院,河北 秦皇島 066004；3.燕山大學(xué)公共管理學(xué)院,河北 秦皇島 066004)

1 理論探討

1.1 鹽差能概念界定

鹽差能，與潮汐能、波浪能、溫差能、海流能、潮汐能、海洋生物能一樣，同為海洋可再生綠色能源的一種。與其他海洋能源相比，鹽差能有著較少受氣候條件限制的優(yōu)勢(shì)，但也是眾多海洋能源中最少被開發(fā)利用的一種可再生能源。鹽差能是一種清潔的可再生綠色能源，很多西方學(xué)者稱其為“藍(lán)色能源”，它主要存在于河海交接處，淡水豐富地區(qū)的鹽湖和地下鹽礦也存在可被利用的鹽差能，因?yàn)檫@些地方都存在著淡水和鹽水之間的鹽梯度差。鹽差能的發(fā)電原理是：當(dāng)把兩種濃度不同的鹽溶液進(jìn)行混合時(shí)，濃溶液中的鹽類離子就會(huì)自發(fā)地向稀溶液中擴(kuò)散，直到兩者濃度相等為止，同時(shí)，在這一過程中會(huì)釋放出能量[1]。因此，鹽差能發(fā)電，就是利用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，并將其轉(zhuǎn)換為有效的電能，它是一種以化學(xué)形態(tài)出現(xiàn)的海洋能源。

目前，鹽差能的發(fā)電方法主要有三種，分別是滲透壓能法、反電滲析法與蒸汽壓能法。滲透壓能法的基本原理是：用半透膜將淡水和海水隔開，由于含鹽濃度不同的淡水和海水之間存在著滲透壓，在滲透壓的作用下，含鹽較低的淡水會(huì)滲入到另一側(cè)含鹽較高的海水中，海水一側(cè)的勢(shì)能會(huì)逐漸增大，從而推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)鹽差能向電能的轉(zhuǎn)換。反電滲析法的基本原理是：使用陰陽離子交換膜將海水和淡水隔開，其中陰離子交換膜只能通過陰離子，陽離子交換膜只能通過陽離子，將陰陽離子膜交替放置，陰陽離子在溶液中會(huì)定向流動(dòng)，連接上負(fù)載之后即有電流產(chǎn)生。蒸汽壓能法的基本原理是：在溫度條件相同的情況下，含鹽較高海水的蒸汽壓比含鹽較少淡水的小，因此利用淡水與海水之間的蒸汽壓力差推動(dòng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)鹽差能向電能的轉(zhuǎn)換[2]。在這三種鹽差能發(fā)電技術(shù)中，滲透壓能法和反電滲析法的前景更為可觀，但由于這兩種方法的關(guān)鍵技術(shù)在于膜，而當(dāng)前膜的制作成本十分昂貴，卻也遠(yuǎn)不能滿足高效率的鹽差能發(fā)電設(shè)想，大規(guī)模市場(chǎng)化銷售的膜至今沒有實(shí)現(xiàn)。而蒸汽壓能法雖然比膜方法具有更高的轉(zhuǎn)換率，但由于其發(fā)電裝置過于龐大，而且所需的投資費(fèi)用高昂，目前整體上還停留在理論研究階段。近年來，隨著“藍(lán)色能源”重新受到西方國(guó)家的關(guān)注，出現(xiàn)了很多開發(fā)鹽差能的新技術(shù)，如電解質(zhì)電容器、納米流體擴(kuò)散技術(shù)、雙電層電容器、法拉第電容器等，但這些技術(shù)都處于初步的研發(fā)與進(jìn)一步的完善階段。

1.2 研究綜述

國(guó)外關(guān)于鹽差能發(fā)電的設(shè)想最早是由美國(guó)人于1939年提出的，他們關(guān)于鹽差能的研究多集中在技術(shù)開發(fā)方面。1954年，英國(guó)工程師帕特爾(R.E.Pattle)在“用淡水和鹽水混合的水力發(fā)電設(shè)備的電力生產(chǎn)”一文中指出，鹽差能是一種可再生能源，并且潛力巨大，當(dāng)兩種含鹽濃度不同的液體混合時(shí)會(huì)釋放出能量。該文還介紹了反電滲析法發(fā)電裝置，并簡(jiǎn)單描述了其工作原理[3]。但由于該技術(shù)的核心部件是供離子間相互交換的膜，而當(dāng)時(shí)缺少制作半透膜的人工材料，所以帕特爾的想法并未付諸實(shí)踐，僅停留在理論設(shè)想階段。1973 年，以色列科學(xué)家西德尼·洛布(Sidney Loeb)首創(chuàng)出一臺(tái)鹽差能實(shí)驗(yàn)室發(fā)電裝置，使得利用鹽差能進(jìn)行發(fā)電的可能性得到了驗(yàn)證。隨后，洛布發(fā)表報(bào)告，名為“濃鹽水通過滲透壓能法進(jìn)行發(fā)電：初級(jí)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)間的相關(guān)性”，報(bào)告中介紹了滲透壓能法的鹽差能發(fā)電技術(shù)[4]。這篇報(bào)告也是第一份公開發(fā)表的關(guān)于滲透壓能發(fā)電的報(bào)告，被能源界公認(rèn)為是鹽差能研究的開始，洛布也使得當(dāng)年帕特爾的想法付諸實(shí)踐。此后，杰拉爾德·維克(Wick G L)在“海洋可再生能源前景分析”一文中提出，“全球江河入?？谔幙晒├玫柠}差能功率可達(dá)到2.6太瓦(TW)，占世界能源需求的近20%[5]?！眾W爾森(Olsson M)等人1979年在“鹽度梯度功率：利用蒸汽壓差”一文中介紹了鹽差能開發(fā)的蒸汽壓法技術(shù)。經(jīng)測(cè)試，它是一種比利用膜方法，具有更高轉(zhuǎn)換效率的鹽差能技術(shù)[6]。2010年，凱蒂奈·邁耶爾(Kitty Nijmeijer)等在《可持續(xù)科學(xué)與工程》一書第五章“鹽差能”中介紹了鹽差能的發(fā)展現(xiàn)狀，并主要介紹了鹽差能發(fā)電的滲透壓能法與反電滲析法兩種技術(shù)[7]。2015年，費(fèi)爾南達(dá)·赫爾佛(Fernanda Helfer)等在“鹽差能：以澳大利亞為例”中重點(diǎn)介紹了鹽差能發(fā)電技術(shù)——滲透壓能法，闡述了該方法的核心“半透膜”技術(shù)近來的發(fā)展?fàn)顩r，并指出滲透壓能法未來面臨的挑戰(zhàn)；最后以澳大利亞為例，提出在澳大利亞利用滲透壓能進(jìn)行鹽差能發(fā)電的可能性[8]。此外，還有一些學(xué)者認(rèn)為，鹽差能發(fā)電的原理雖然很簡(jiǎn)單，但實(shí)現(xiàn)其規(guī)?；蜕虡I(yè)化會(huì)面臨眾多的問題，因此對(duì)其進(jìn)行投資既在經(jīng)濟(jì)上尚無效率、也在技術(shù)上尚不可行。

總體上來看，國(guó)外關(guān)于鹽差能的研究起步較早，但研究的進(jìn)程并不十分順利，經(jīng)過了近80年的研究；目前該方面的研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，離實(shí)際的應(yīng)用階段還有一定的距離，他們的相關(guān)研究更多的是著眼于相關(guān)技術(shù)的開發(fā)與完善。

中國(guó)于1979年開始鹽差能方面的研究，1981年發(fā)表第一篇科研論文。王傳崑在“我國(guó)海洋能資源的初步分析”中，給出了中國(guó)各類海洋能資源蘊(yùn)藏量粗略的估算結(jié)果，包括鹽差能的蘊(yùn)藏量粗略估算結(jié)果[9]。吳文等在“海洋能開發(fā)及其在我國(guó)的前景”中介紹了當(dāng)時(shí)西方國(guó)家開發(fā)海洋能源的原因與采取的措施，并介紹了我國(guó)海洋能源開發(fā)的進(jìn)程、成就與前景，其中涉及一些關(guān)于鹽差能的闡述[10]。在此之后的二十多年里，國(guó)內(nèi)對(duì)鹽差能的相關(guān)研究較少。直至21世紀(jì)，紀(jì)娟等在“海水鹽差能發(fā)電技術(shù)的研究進(jìn)展”中介紹了鹽差能發(fā)電發(fā)展的歷史，重點(diǎn)介紹了利用鹽差能發(fā)電的前述三種主要方法，并對(duì)這三種方法的裝置組成、發(fā)電機(jī)理、關(guān)鍵技術(shù)和成本做了詳細(xì)介紹；最后概括了鹽差能發(fā)電的現(xiàn)狀和應(yīng)用前景[11]。劉伯羽等在“鹽差能發(fā)電技術(shù)的研究進(jìn)展”中分別介紹了不同方法的發(fā)電原理、優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)、發(fā)展前景等[2]。2011年，施偉勇等在“中國(guó)的海洋能資源及其開發(fā)前景展望”中介紹了中國(guó)鹽產(chǎn)能的蘊(yùn)藏量、分布狀況與開發(fā)條件[12]。楊捷等在“長(zhǎng)江口鹽差能發(fā)電站的選址”中對(duì)鹽差能發(fā)電技術(shù)在長(zhǎng)江口的應(yīng)用選址進(jìn)行了探討；詳細(xì)分析了長(zhǎng)江口各個(gè)主要汊道的鹽度分布特點(diǎn)及在長(zhǎng)江口建立鹽差能發(fā)電站的可能性[13]。葉愛玲等在“基于反電滲析法鹽差發(fā)電實(shí)驗(yàn)研究”中，通過改變鹽濃度差、半透膜的數(shù)量、溶液與半透膜的接觸面積等因素，對(duì)電流、電壓、鹽濃度值的影響進(jìn)行分析，提出了提高鹽差能發(fā)電效率的方法，即適當(dāng)增大鹽濃度差、增加半透膜數(shù)量并增大其與溶液的接觸面積[14]。

總體上來看，中國(guó)關(guān)于鹽差能的相關(guān)研究起步晚，與此相關(guān)的文獻(xiàn)也十分稀少，已有的相關(guān)文獻(xiàn)多以介紹國(guó)外的相關(guān)概念與研究進(jìn)展為主，自身很少有突破性進(jìn)展研究。

2 國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)實(shí)踐概況

產(chǎn)業(yè)一詞從不同的角度進(jìn)行理解，有著不同的含義。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度來看，產(chǎn)業(yè)主要是指由生產(chǎn)同一類產(chǎn)品的不同廠商，在相互競(jìng)爭(zhēng)與合作的情況下所組成的一個(gè)群體類的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，其最大的特點(diǎn)就在于它的規(guī)模性與職業(yè)化[15]。從這一角度來說，本文所要研究的鹽差能產(chǎn)業(yè)指的是以鹽差能為依托，由生產(chǎn)與鹽差能相關(guān)的設(shè)備、技術(shù)等廠商所組成的一個(gè)群體性經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。

2.1 國(guó)外產(chǎn)業(yè)實(shí)踐概況

20世紀(jì)初，西方的一些發(fā)達(dá)國(guó)家就開始了鹽差能發(fā)電的理論與實(shí)驗(yàn)研究，并制成實(shí)驗(yàn)發(fā)電裝置。盡管如此，鹽差能發(fā)電在國(guó)外始終處于實(shí)驗(yàn)階段，沒能進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。直到21世紀(jì)，鹽差能發(fā)電才略有突破性地進(jìn)入實(shí)用領(lǐng)域。

(1)挪威國(guó)家電力公司(Statkraft)。目前，挪威國(guó)家電力公司(Statkraft)在鹽差能發(fā)電領(lǐng)域是處于領(lǐng)先地位的。1997年開始，該公司就與挪威的兩位工程師索森(Southon)和霍爾特(Holt)開展合作，在公司內(nèi)設(shè)立了滲透壓能法鹽差能發(fā)電技術(shù)研發(fā)部門，并在研發(fā)中得到了接近預(yù)期值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為日后工作的開展提供了理論支撐。2003 年，該公司建成了世界上第一個(gè)專門研究鹽差能的實(shí)驗(yàn)室，致力于鹽差能開發(fā)技術(shù)的研發(fā)，尤其是對(duì)膜技術(shù)的研發(fā)。2009年11月，該公司開發(fā)的世界第一臺(tái)滲透壓發(fā)電機(jī)在托夫特河(Tofte)上投入應(yīng)用，突破了鹽差能發(fā)電的實(shí)驗(yàn)室設(shè)想。目前，雖然該發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率較低，只能滿足一臺(tái)小型咖啡機(jī)的用電量，但該電站的投產(chǎn)卻給鹽差能研究帶來新的活力，邁開了其日后大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵第一步[16]。2013年，該公司計(jì)劃在桑達(dá)爾瑟拉市(Sunndals?ra)附近修建一座“滲透壓”試用電站。并且，該公司已向挪威水資源能源局(NVE)申請(qǐng)?jiān)S可證。獲得許可后，公司將進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行投資[17]。

(2)荷蘭特文特大學(xué)納米研究所。2002年，荷蘭政府出資與克馬公司(KEMA)進(jìn)行合作，共同啟動(dòng)了“藍(lán)色能源”計(jì)劃，該計(jì)劃致力于制造低成本的電滲析膜。2014年11月底，在荷蘭特文特大學(xué)納米研究所的參與建設(shè)下，荷蘭首次在其北部的阿夫魯戴克大壩(Afsluitdijk)正式建成鹽差能試驗(yàn)電廠，并成功進(jìn)行發(fā)電。該鹽差能試驗(yàn)電廠地處含鹽濃度不同的艾瑟人工淡水湖和瓦登海之間，在湖與海之間安裝半滲透膜。當(dāng)湖中的淡水經(jīng)過電廠安裝的半滲透膜與另一側(cè)的海水相遇時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一定滲透壓，從而推動(dòng)湖中的淡水不斷向海水一側(cè)流動(dòng)，流動(dòng)過程中產(chǎn)生的水流勢(shì)能推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生電能。但就該試驗(yàn)發(fā)電廠目前的發(fā)電效果來看，其發(fā)電效率并不高，甚至不能滿足自身的用電需求，更不用說滿足解決能源危機(jī)的需求。然而值得肯定的是，荷蘭鹽差能試驗(yàn)電廠的建成為鹽差能早日進(jìn)入到實(shí)踐應(yīng)用領(lǐng)域，并在未來切實(shí)為緩解能源危機(jī)開辟一種新途徑。荷蘭也繼續(xù)加大對(duì)該試驗(yàn)電廠的運(yùn)營(yíng)與技術(shù)研發(fā)的資金投入，致力于提高半透膜的性能與發(fā)電效率[18]。

2.2 中國(guó)產(chǎn)業(yè)實(shí)踐概況

中國(guó)于1985年7月14日在西安建筑科技大學(xué)成功研制了干涸鹽湖濃差發(fā)電實(shí)驗(yàn)室裝置，在此之后的二十多年里，國(guó)內(nèi)對(duì)鹽差能發(fā)電技術(shù)的研究較少，基本處于停滯不前的狀態(tài)。因此，嚴(yán)格來說，目前中國(guó)的鹽差能并不具備產(chǎn)業(yè)化的條件。與潮汐能、潮流能、波浪能等其他海洋能源的發(fā)展相比，鹽差能的發(fā)展基本處于一種停滯狀態(tài)。表1為鹽差能在技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)化前景方面與其他海洋能源的對(duì)比[19]。

表1 國(guó)內(nèi)鹽差能與其他海洋能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展對(duì)比

中國(guó)鹽差能技術(shù)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比有著很大差距，其發(fā)展基本處于停止?fàn)顟B(tài)。究其原因，主要有以下幾個(gè)方面：第一，國(guó)內(nèi)對(duì)鹽差能發(fā)電機(jī)技術(shù)的認(rèn)識(shí)不夠全面，對(duì)其的重視程度不夠。目前我國(guó)雖然大力推進(jìn)各種新能源的開發(fā)，但卻因缺少對(duì)鹽差能的認(rèn)識(shí)，而缺少對(duì)其政策的引領(lǐng)與資金的支持。第二，面臨滲透膜技術(shù)研制的困境，鹽差能開發(fā)的關(guān)鍵在于膜技術(shù)，而目前中國(guó)較為缺少相關(guān)方面的研究。即使是西方的發(fā)達(dá)國(guó)家至今也未能突破膜技術(shù)的研發(fā)瓶頸，缺少低成本、規(guī)模性、商業(yè)化銷售的膜，這必然會(huì)阻礙鹽差能在中國(guó)的發(fā)展。第三，缺少對(duì)鹽差能發(fā)電環(huán)境條件的評(píng)估。利用鹽差能進(jìn)行發(fā)電，必然面臨選址與環(huán)境保護(hù)等問題，但由于實(shí)際應(yīng)用中淡水和海水兩種原料選取以及環(huán)境保護(hù)等問題上考慮得不夠成熟，缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的借鑒。因此，鹽差能在中國(guó)的發(fā)展還有相當(dāng)長(zhǎng)的一段距離。上述困難使得國(guó)內(nèi)鹽差能技術(shù)的研究工作一度處于擱淺狀態(tài)。隨著滲透膜技術(shù)的發(fā)展以及工業(yè)發(fā)展對(duì)新能源的迫切需求，有必要對(duì)鹽差能發(fā)電技術(shù)進(jìn)行重新的認(rèn)識(shí)，并進(jìn)行深入的研究。

其實(shí)，不僅是在國(guó)內(nèi)，從世界范圍來看，鹽差能發(fā)電的研究仍處于實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)研發(fā)階段，離大規(guī)模的商業(yè)化推廣利用仍有很大的距離。同時(shí)，由于一些不確定自然因素的限制，鹽差能發(fā)電更是面臨著重重阻力。但是，面臨對(duì)清潔、可再生能源的迫切需求，各國(guó)會(huì)大力推動(dòng)鹽差能技術(shù)取得突破性進(jìn)展。鹽差能發(fā)電的探索道路是曲折的，但未來的發(fā)展前景是廣闊的、光明的。相信，目前鹽差能發(fā)電所面臨的一系列經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境難題都會(huì)在不久的將來逐一得到解決。

3 中國(guó)鹽差能發(fā)展現(xiàn)狀分析

3.1 鹽差能蘊(yùn)藏量與空間分布情況

中國(guó)的海岸線漫長(zhǎng)，并且江河眾多，眾多大江大河流入渤海、黃海、東海和南海，因此江河入?？谔廂}差能蘊(yùn)藏量十分豐富。據(jù)估算，全國(guó)每年江河流入海中的水量約1.6×1012m3，其中23個(gè)主要河流的水量共計(jì)達(dá)1.4×1012m3，僅長(zhǎng)江的水量就達(dá)9.1×1011m3，占23個(gè)主要河流水量的近62%。沿海的鹽差能蘊(yùn)藏量高達(dá)3.58×1015kJ，理論上的發(fā)電功率達(dá)1.14 ×108kW。此外，中國(guó)鹽差能資源在地理上分布不均，主要分布在沿海城市的近海河口區(qū)，尤其以長(zhǎng)江及長(zhǎng)江以南的近海河口蘊(yùn)藏量最為豐富，該地區(qū)的鹽差能蘊(yùn)藏量約占全國(guó)的 92%。其中，長(zhǎng)江的理論儲(chǔ)藏量為2214×1012kJ，理論功率為70220MW，約占全國(guó)的61.8%；珠江的理論儲(chǔ)藏量為694.9×1012kJ，理論功率為22030MW，約占全國(guó)的19.4%。就省市而言，上海市的蘊(yùn)藏量最大，理論蘊(yùn)藏量達(dá)2214×1012kJ，其次是廣東、福建、浙江、山東、江蘇。就海區(qū)而言，東海最大，理論蘊(yùn)藏量達(dá)10520.4×1012kJ，理論功率達(dá)81051MW，占全國(guó)的 71.38%，其次是南海、渤海、黃海。同時(shí)，青海省等地還有不少內(nèi)陸鹽湖存在可以被利用的鹽差能，見表2[20]。

3.2 鹽差能發(fā)展政策環(huán)境

鹽差能作為海洋能源之一，與其他海洋能源相比發(fā)展十分緩慢。21世紀(jì)以來，我國(guó)十分重視海洋能源的開發(fā)，但卻由于技術(shù)等方面的不成熟，缺少對(duì)鹽差能發(fā)展的推動(dòng)。2003年9月，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了“908專項(xiàng)”立項(xiàng)，該立項(xiàng)目的在于對(duì)海洋進(jìn)行綜合的調(diào)查與評(píng)價(jià)，以盡可能廣泛地獲取并掌握海洋方面的信息。該項(xiàng)目于2004年3月正式啟動(dòng)，在3萬多名海洋科技工作者的努力下于2012年共同完成，并于2012年10月26日在北京順利通過驗(yàn)收。該項(xiàng)目基本摸清了中國(guó)近海海洋環(huán)境資源的家底，包括對(duì)鹽差能相關(guān)內(nèi)容的調(diào)查與數(shù)據(jù)的收集，對(duì)日后鹽差能的開發(fā)有著重要的意義。此外，我國(guó)十分重視對(duì)海洋能研究的資金支持，并于2010年5月設(shè)立海洋可再生能源專項(xiàng)資金，大力支持海洋能的研究。專項(xiàng)資金共支持96個(gè)項(xiàng)目，投入經(jīng)費(fèi)總額近10億元。但對(duì)鹽差能進(jìn)行研究的經(jīng)費(fèi)投入所占的比重十分微小。因此，我國(guó)在發(fā)展海洋能源的過程中，著力為海洋能源的開發(fā)營(yíng)造良好的政策環(huán)境。但是縱觀各種出臺(tái)的政策，卻唯獨(dú)缺少專門針對(duì)鹽差能開發(fā)的政策，國(guó)家仍缺少對(duì)該能源開發(fā)的重視。

3.3 鹽差能開發(fā)的難度

與其他海洋能源開發(fā)的進(jìn)展相比，中國(guó)鹽差能的開發(fā)最為緩慢，基本處于停滯狀態(tài)。鹽差能開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，自然因素。雖然鹽差能有著較少受氣候條件限制的優(yōu)勢(shì)，但是卻深受季節(jié)變換的影響。因?yàn)辂}差能功率的大小取決于沿海江河入海淡水流量的變化。一方面，受自然因素的影響，沿海江河入海淡水流量原本一年四季就不同。因此，鹽差能功率在不同季節(jié)以及不同年份的變化也十分顯著，具有不穩(wěn)定性。另一方面，由于一些人為的因素，一些地區(qū)江河的入海淡水流量呈現(xiàn)出逐年減少的趨勢(shì)，甚至出現(xiàn)斷流的情況，這將嚴(yán)重影響鹽差能的發(fā)電功率。因此，鹽差能開發(fā)面臨著自然與人為的雙重的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

表2 中國(guó)主要入海河流河口鹽差能資源儲(chǔ)量

第二，技術(shù)因素。中國(guó)鹽差能研究進(jìn)展緩慢的關(guān)鍵原因就在于技術(shù)方面的不成熟，這也是世界各國(guó)所共同面臨的問題。目前，鹽差能的發(fā)電方法主要是滲透壓能法和反電滲析法，這兩種方法的關(guān)鍵部件是滲透膜。但現(xiàn)在所研發(fā)的滲透膜不僅能量轉(zhuǎn)化效率低，能量密度小，而且發(fā)電成本超高。同時(shí)，鹽差能開發(fā)的其他技術(shù)更不成熟，更無法滿足鹽差能利用的商業(yè)化發(fā)展。

第三，現(xiàn)實(shí)因素。鹽差能發(fā)電的選址主要位于河海交匯處，而中國(guó)的這些地區(qū)多為經(jīng)濟(jì)活動(dòng)十分發(fā)達(dá)與活躍的地區(qū)，在這些地區(qū)開發(fā)鹽差能是否會(huì)對(duì)現(xiàn)有的正常經(jīng)濟(jì)活動(dòng)造成影響是值得思考的問題之一。此外，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中的中國(guó)鹽差能蘊(yùn)藏量為理論上的，也就是說要把江河入海的全部水量用于鹽差能發(fā)電，因此，如何提高鹽差能發(fā)電的實(shí)際功率是值得思考的問題之二。

總之，鹽差能作為一種綠色能源，有著巨大的開發(fā)潛力，但是離其商業(yè)化的實(shí)際應(yīng)用階段還有很長(zhǎng)的距離。當(dāng)前，不僅中國(guó)面臨著技術(shù)與其他方面的困境，世界上的其他國(guó)家亦是如此。

4 中國(guó)鹽差能發(fā)展的前景展望

目前世界上僅有幾個(gè)國(guó)家在初步應(yīng)用鹽差能，但仍存在發(fā)電效率極低等眾多問題。中國(guó)鹽差能的發(fā)展基本處于停止?fàn)顟B(tài)，近期應(yīng)該做以下工作：

4.1 國(guó)家要給予足夠的重視

當(dāng)今，全球需要開發(fā)可持續(xù)的、環(huán)境友好型的新型能源，這不僅可以解決全球能源的短缺問題，還可以減少很多國(guó)家對(duì)化石燃料的依賴，從而較少對(duì)環(huán)境的污染。鹽差能廣泛存在于自然界中，它的開發(fā)不會(huì)產(chǎn)生廢水、廢氣，也不會(huì)占用大片良田，更沒有輻射污染，因而被譽(yù)為21世紀(jì)的綠色能源。鹽差能的開發(fā)離不開國(guó)家的重視與支持，首先，國(guó)家應(yīng)盡快把發(fā)展鹽差能提到議事日程，充分表現(xiàn)出對(duì)發(fā)展鹽差能的足夠重視，從而吸引并激勵(lì)更多的人才投入到相關(guān)技術(shù)的研發(fā)中來；其次，國(guó)家應(yīng)加大對(duì)鹽差能技術(shù)開發(fā)的政策與資金支持，通過鼓勵(lì)性政策與金錢性支持，吸引更多相關(guān)方面的人才投入到鹽差能的開發(fā)與研究中去。在政策性支持方面，可以對(duì)鹽差能研發(fā)的核心技術(shù)進(jìn)行立項(xiàng)支持，多鼓勵(lì)相關(guān)方面的科研立項(xiàng)，并建立對(duì)科研立項(xiàng)支持的長(zhǎng)效機(jī)制，保證對(duì)某一項(xiàng)目支持的連續(xù)性，更好地促進(jìn)鹽差能核心技術(shù)早日取得突破性成果。此外，要加大對(duì)鹽差能技術(shù)研發(fā)的資金支持，設(shè)立相關(guān)的專項(xiàng)資金，專門用于相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。通過國(guó)家的政策與資金支持，為鹽差能的開發(fā)營(yíng)造一個(gè)良好的外部環(huán)境。

4.2 有針對(duì)性地提高相關(guān)技術(shù)

目前，鹽差能的主要發(fā)電方法是滲透壓能法和反電滲析法，這兩種方法的核心都是滲透膜，但由于目前滲透膜技術(shù)的不成熟，采用這兩種方法發(fā)電都面臨著高成本、低效率的局限性。因此，發(fā)展鹽差能的關(guān)鍵是發(fā)展膜技術(shù)，尤其是有針對(duì)性地提高相關(guān)技術(shù)：首先，要提高膜的能量轉(zhuǎn)換率。膜的能量轉(zhuǎn)換率低是目前鹽差能發(fā)電面臨的關(guān)鍵性問題之一，解決好這方面的問題，對(duì)于滲透壓能法來說，重點(diǎn)在于提高膜技術(shù)的透水率和工作性能，以使淡水更快、更有效地滲透到海水一側(cè)；對(duì)于反電滲析法來說，重點(diǎn)在于提高離子滲透膜的選擇性能，并盡可能降低裝置內(nèi)其他因素對(duì)滲透膜的選擇性能造成的阻礙和對(duì)能量造成的損失，以使得陰陽離子更有效地流動(dòng)；其次，降低膜的制造成本。目前，鹽差能發(fā)展緩慢的另一大主要原因在于膜材料制造成本的昂貴，尤其是反電滲析法需要耗費(fèi)大量的離子滲透膜。因此，為大力推動(dòng)鹽差能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)出廉價(jià)、能夠大量商業(yè)化銷售的膜是十分必要且關(guān)鍵的；最后，延長(zhǎng)膜的使用壽命。一方面要提高膜的抗污染性能、抗腐蝕性，盡量延緩其因長(zhǎng)期浸泡在水里而過早被污染、腐蝕的可能，另一方面要進(jìn)行預(yù)處理和定期的清洗，避免其因長(zhǎng)期的生物積垢和泥沙淤積而造成性能上的減弱。此外，對(duì)于蒸汽壓能法來說，目前它的最大優(yōu)勢(shì)是不需要使用滲透膜，這樣避免了與滲透膜有關(guān)的難題。但卻面臨著使用的裝置太過龐大、昂貴的問題。因此，蒸汽壓能法要在裝置的體積以及成本方面做重點(diǎn)研究[2]。

4.3 加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)

為確保鹽差能真正得以發(fā)展，離不開科研隊(duì)伍的建設(shè)。要鼓勵(lì)組建鹽差能技術(shù)研發(fā)隊(duì)伍，并為其研發(fā)工作提供相應(yīng)的政策與資金的支持，不斷擴(kuò)大鹽差能人才隊(duì)伍的規(guī)模，形成穩(wěn)定的科研力量。國(guó)家要通過對(duì)鹽差能開發(fā)的重視以及對(duì)核心技術(shù)進(jìn)行立項(xiàng)的支持，激勵(lì)并吸引更多相關(guān)方面的人才投入到鹽差能技術(shù)的研究中來。此外，要大力推進(jìn)產(chǎn)—學(xué)—研相結(jié)合，鼓勵(lì)高校培養(yǎng)相關(guān)方面的人才，鼓勵(lì)高校已有的相關(guān)人才繼續(xù)深入相關(guān)方面的研究，通過多種形式的產(chǎn)學(xué)研合作[21]，保證鹽差能科研隊(duì)伍建設(shè)的穩(wěn)定性與連續(xù)性，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)取得突破性進(jìn)展，從而推動(dòng)鹽差能在我國(guó)應(yīng)用與發(fā)展。

總之，鹽差能發(fā)電作為一種新興的綠色能源，有著很廣闊的開發(fā)空間與發(fā)展前景，雖然現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的技術(shù)還不是很成熟，但有關(guān)專家預(yù)測(cè)并相信，21世紀(jì)人類將步入開發(fā)海洋能源的新時(shí)代[22]，兩水相逢的鹽度差能被大規(guī)模的利用必將成為現(xiàn)實(shí)。相信在不久的將來，鹽差能發(fā)電會(huì)得到大力發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]W POST Jan，VEERMAN Joost，V M HAMELERS Hubertus，J W EUVERINK Gerrit，SYBRAND J Metz，NYMEIJER Kitty，J N BUISMAN Cees.Salinity-gradient power：evaluation of pressure-retarded osmosis and reverse electrodialysis[J].Journal of membrane science，2007(288):218-230.

[2]劉伯羽，李少紅，王剛.鹽差能發(fā)電技術(shù)的研究進(jìn)展[J].可再生能源，2010，28(2)：141-144.

[3]PATTLE R Ender.Production of electric power by mixing fresh and salt water in the hydroelectric pile[J].Nature，1954(174):660.

[4]LOEB Sidney.Production of energy from concentrated brines by pressure-retarded osmosis：I.preliminary technical and economic correlations[J].Marine technology society,1976:49-63.

[5]WICK G Lee，SCHMITT W Redd.Prospects for renewable energy from sea[J].Marine technology society,1977(11):16-21.

[6]OLSSON Mark，L WICK Gerald，D ISAACS John.Salinity gradient power：utilizing vapor pressure differences[J].Science，1979(206)：452-454.

[7]NIJMEIJER Kitty，METZ Sybrand.Chapter 5 salinity gradient energy[J].Sustainability science and engineering，2010，2(9)：95-139.

[8]HELFER Fernanda，LEMCKERT Charles.The power of salinity gradients：an Australian example[J].Renewable and sustainable energy reviews，2015,50：1-16

[9]王傳崑.我國(guó)海洋能資源的初步分析[J].海洋工程，1984(2)：58-67.

[10]吳文，劉鶴守.海洋能開發(fā)及其在我國(guó)的前景[J].海洋開發(fā)，1985(3):26-29+32.

[11]紀(jì)娟，胡以懷，賈靖.海水鹽差能發(fā)電技術(shù)的研究進(jìn)展[J].能源技術(shù)，2007，28(6):18-21.

[12]施偉勇，王傳崑，沈家法.中國(guó)的海洋能資源及其開發(fā)前景展望[J].太陽能學(xué)報(bào)，2011,32(6):913-923.

[13]楊捷，胡以懷.長(zhǎng)江口鹽差能發(fā)電站的選址[J].可再生能源，2013(01):114-116.

[14]葉愛玲，田江偉，緱成飛，羅正杰，張挺.基于反電滲析法鹽差發(fā)電實(shí)驗(yàn)研究[J].水利科技，2015(2)：20-22.

[15]皮爾斯.現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)詞典[M].宋承先，壽進(jìn)文，唐雄俊，唐振斌，章雷,譯.上海：上海譯文出版社，1988.

[16]中國(guó)水處理劑網(wǎng).時(shí)代：挪威的“鹽淡水滲透能”發(fā)電廠[EB/OL].(2013-09-26).http://www.sclj-cn.com/news/chanpinjishu/2013/0926/4502.html.

[17]中國(guó)駐挪威王國(guó)大使館經(jīng)濟(jì)商務(wù)參贊處.Statkraft公司計(jì)劃修建一座滲透壓電站[EB/OL].(2013-01-03).http://no.mofcom.gov.cn/article/jmxw/201301/20130108509331.shtml.

[18]中國(guó)新能源網(wǎng).荷蘭首家鹽差能試驗(yàn)電廠近期發(fā)電[EB/OL].(2015-02-02).http://www.newenergy.org.cn/hynxsdtrqshw/201502/t20150202_278191.html.

[19]丁瑩瑩.我國(guó)海洋能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)研究[D].哈爾濱工程大學(xué),2013.

[20]施偉勇，王傳崑，沈家法.中國(guó)的海洋能資源及其開發(fā)前景展望[J].太陽能學(xué)報(bào)，2011,32(6):913-923.

[21]馬鳴.高校產(chǎn)學(xué)研合作績(jī)效綜合評(píng)價(jià)研究——以燕山大學(xué)為例[J].燕山大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版),2016,17(02):141-144.

[22]王卓宇.巴西“能源獨(dú)立”之路:進(jìn)展與問題[J].燕山大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版),2014,15(01):28-32.