波浪是由于风和水的重力作用形成的起伏运动，它具有一定的势能和动能。波浪在江河湖海一切水面都会产生，但是海洋面积大，受风的影响也大，俗话说“海上无风三尺浪”，可见海洋的波浪最经常，也最大。据观测，地球南半球的波浪比北半球大，在北半球的海洋中波浪较多的区域为太平洋和大西洋北纬30°—50°之间。中国的波浪能以南海较大，平均浪高大于1.5米，东海浪高1—1.5米。全国波浪能的总蕴藏量约为7000万千瓦，目前尚未很好开发利用。
国际上，日本、美国、澳大利亚、英国和北欧一些国家对波浪能的研究开发较为重视，基础研究工作早就开始。1799年，国外就有关于波浪能装置的报道。曾有过各种利用波浪能的设想。1965年，日本人益田善雄研制成功用于导航灯的气动式波力发电装置，后来逐步发展成商品化的小型波力发电器。20世纪70年代以后，日本、英国和挪威等国大力推进波力发电，日本首先建造了一艘兆瓦级的“海明号”波力发电船。80年代中期，挪威在卑尔根附近一个岛上建成了一座500千瓦的岸式波力发电站。从此波力发电更引起世人的注意。中国在20世纪70年代中期开始研制小型波力发电装置，主要用于海上浮标灯，功率15—20瓦，已有小批量生产，在广东和东南沿海的一些港口试用。1990年，中国科学院广州能源研究所和广州海上安全监督局合作试制了一条“中水道一号”航标灯波力发电船，用于琼州海峡作导航船。同时广州能源研究所还在珠江口的大万山岛建了一座3千瓦的岸式波力发电站。
波能利用的基本原理
利用波能的关键是波能转换装置。通常波能要经过三级转换：第一级为受波体，它是把大海的波浪能接受进来，一般为一对实体，即受能体和固定体，受能体直接与波浪接触，将波浪能转换为机械运动。往往水体本身就是受能载体，如设置库室或流道，就可容纳这些受能体，这样可以使受能体翻越堤坝，构成水库，然后用水力发电。当然也可利用波力去压迫水体，使水体去挤压空气，构成空腔内的水柱作振荡运动，同样能够获得机械能。第二级转换叫中间转换，它是将第一级转换与最终转换沟通。因为第一级转换往往达不到最终转换推动机械运动的要求，例如水头低，速度不够，或稳定性差等等，通过中间转换才能传输足够稳定的能量。中间转换包括机械传动式、水动式、气动式。机械式多用齿轮、杠杆和离合器等部件。水动式是利用液压原理或水轮机做功。气动式则是利用空气泵室，以空气动力推动涡轮机做功。现在波能利用多以气动式作中间转换，因为它是用水体做活塞，空气作介质，能避免海水的直接腐蚀作用。而且空气密度小，限流流速高，可使涡轮机有较高的转换，整机体积也较小。特别是近年来出现的无阀涡轮机，如对称翼型转子、S型转子、双盘式转子等，其转换效率都较高，调节也简便，在波能利用中有优势。波浪能的最终转换主要是发电，它与其他发电设备一样。
海洋温差能
海水的比热大，是一个巨大的吸热体。太阳辐射到地球表面的热能，很大一部分被海水吸收，且长期被贮存在海水的上层。人们不难发现，辽阔的海洋，除了地球南北的极地和部分浅海，一般是不会结冰的，特别是赤道附近一带海域，海水表面温度几乎是恒温的，所以人们常形容海洋是温暖的。其实海洋很深，有的可深达几千米，在海洋深处的海水却是很冷，它终年温度只有摄氏几度，无论如何，太阳也没有办法把它晒热，这与海洋上层的温水比较，相差可有20℃左右。在热力学上，凡有温度差异，都可用来做功，这就叫海洋温差能。为什么海水会有如此的温差呢？原来还是太阳能在此作怪。太阳不仅把表面海水晒热了，同时它也把地球两极的冰雪融化了不少，冰冷的雪水由两极向海洋的深处流来。冷水密度大，这些冰冷的水就沉积在海底。海洋越深，水越冷。据海洋水深测量，地球沿南北回归线之间的海洋最深，深海的水最冷。然而这一带的海面却最温暖，于是海洋温差能就富集在这一带。在地球的东半球，从东经130°—180°，北纬20°—南纬20°之间的海洋温差最大，约在21—24℃；西半球西经110°—160°和西经10°—40°，北纬20°—南纬20°之间的海洋温差也很大，约在20—22℃之间。通常海洋温差是指南纬25°至北纬32°之间海域中海水深层与表层的温度差。我国位于东半球，海洋温差条件较好，尤其是台湾附近海水温差更大。
海洋温差能的利用主要是温差发电。早在1881年，法国物理学家阿松瓦尔（J.D′Arsonval）就提出了海洋温差发电的设想。直到1929年才由法国工程师克劳德（G.Claude）建立起试验装置，证实了海洋温差发电的可能性。但是当时限于技术、材料和资金等诸多问题，未能真正建造海洋温差发电站。又过去了半个多世纪，到1979年，世界出现第二次石油危机，美国能源部不惜重金在太平洋中心海洋温差条件最佳的夏威夷着手进行海洋热能转换，由夏威夷自然能源实验室负责，利用一艘268吨的海军驳船安装海洋温差发电试验台。采用液氨为工质，以闭式朗肯循环方式，完成了中间介质法的海洋温差发电，设计功率50千瓦，实际发电53.6千瓦，减去水泵等自耗电35.1千瓦，净输出功率18.5千瓦，占总功率的34％。当时表面海水温度28℃，海深663米的冷水温度为7℃。为此，美国政府决定继续向万千瓦级海洋温差发电努力。美国的试验结果，引起了日本、英国、法国、瑞典、荷兰等国的兴趣。1981年，日本东京电力事业公司在南太平洋的瑙鲁岛也建起了一座100千瓦的海洋温差发电装置。接着1990年又在鹿儿岛建起了一座兆瓦级的同类电站。日本这两座海洋温差发电装置都是岸式电站，鹿儿岛取用370米深处的海水为15℃，因此，再利用柴油发电的余热将表面海水加温到40℃，使温差达到25℃。
目前，海洋温差发电仍是一项高科技项目，它涉及许多耐压、绝热、防腐材料问题，以及热能利用效率问题（效率现仅2％），且投资巨大，一般国家无力支持。但海洋温差资源丰富，对大规模开发海洋来说，它可以在海上就近供电，并可同海水淡化相结合，从长远观点看，海洋热能转换是有战略意义的。从技术发展前景看，除现有闭式朗肯循环路线外，还有开式和混合式循环，以及新概念的泡沫提升法和雾滴提升法等技术。因此，技术潜力较大。现在我国除台湾省曾在东部樟原做过一点小实验外，基本处于空白。
海流能
海水不是静止的，它受天体运动和潮水涨落，以及海水温度变化等多种因素的影响，总是在流动着。有的海流比较规则，流速较大，有一定的方向性，如：大西洋暖流、墨西哥湾流、太平洋黑流等。有的则局限于小范围的流动。这些川流不息的海流，就像江河的水流一样，也带着巨大的能量，所以称它为海流能。可惜时至今日，海流尚未被人驯服，在茫茫的大海，不像江河那样容易建设水电站。当然，水能利用最好是通过水轮机组发电，但是大海如何安装水轮机呢？更无法在海中筑坝挡水，因为建潮汐电站的海堤就不容易，何况在海流湍急的大海之中。尽管国内外已有不少关于利用海流能的设想，如像美国人提出的降落伞式海流集能方式，我国舟山提出的海中风车式水轮机等，但始终未在海中进行试验，还是纸上谈兵。这个难题可能将留给聪明的工程师们。
盐度差能
陆地上大大小小的河流，除少数内陆河外，多数都要汇流归大海。它们不断将淡水流入海洋，然后靠太阳的辐射蒸发，水蒸气变成云，变成雨和雪，再降落到大地，这就构成水的循环。然而，河水尽管是淡的，但总要夹带不少矿物盐类流进大海。水可以蒸发，矿物盐却只能被存留在海洋中。日久天长，海水变浓变咸了。这样一来，海水和河水的浓度大不相同。海水含盐浓度大，与河水就形成了盐度差。科学家告诉我们，当两种不同浓度的溶液混合在一起时，淡的溶液就会向浓的方向渗透，直至浓度平衡时才会停止。这种渗透，就带有压差。据测定，当海水含盐浓度达到3.5％时，淡水的渗透压可高达25个大气压（相当于25×100千帕），浓度越大，渗透压越大。如果利用一种装置，把浓淡水隔开，并有控制地使其渗透，建立渗透压差发电，岂不是件大好事。现在有人设想，利用化学渗透膜来构成这种电站。虽然还没有试验，但这是非常吸引人的设想。现在也只能留给后来人开发利用。
海中藏万宝
海洋中蕴藏着各种矿物和能源，真是数不胜数。除了上述各种可再生的海洋能资源外，还有人所共知的石油和天然气等化石能源。这些暂不多讲。
值得再提一下的是作为核燃料的铀。据普查，陆地上的铀资源有限，世界总贮量约300万吨左右，而且分布极不均匀，主要在前苏联、美国、加拿大、澳大利亚、巴西、南非和中国。但是海洋中却蕴藏着非常丰富的铀资源，总量估计可达40多亿吨，相当于陆地铀矿总贮量的上千倍。此外，海水中还含有大量氢的同位素氘和氚，这是核聚变的宝贵资源。
至于前面提到的海底甲烷冰，如果被开发利用起来，也是了不起的能源资源。总之，海洋博大的胸怀，它容纳着人类取之不尽的能源资源，它将伴随人们向美好的未来前进。
