主编 ： 郑永春（中国）审定 ： 陈金秀（中国，中国科学院电工研究所）绘图 ： 南宁市金号角文化传播有限责任公司（中国）
神奇的新能源水能主编 ： 郑永春（中国）审定 ： 陈金秀（中国，中国科学院电工研究所）绘图 ： 南宁市金号角文化传播有限责任公司（中国）总公司：66, Jalan Pingai, Taman Pelangi,80400 Johor Bahru, Johor Darul Takzim, Malaysia.Tel: 07-3316 288Email: [email protected]销售处：Lot 8, Jalan P10/10, Kawasan Perusahaan Bangi,Bandar Baru Bangi, 43650 Bangi,Selangor Darul Ehsan, Malaysia.Tel: 03-8922 3993Enquiry: [email protected]《神奇的新能源》（水能）by 郑永春Copyright © 2023 by Guangxi Education Publishing House Co., Ltd.The Original Simplified Chinese edition published by Guangxi Education Publishing House Co., Ltd., Nanning.This Malaysian edition copyright © 2025 by Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. Published by arrangement with Guangxi Education Publishing House Co., Ltd., Nanning.ALL RIGHTS RESERVEDISBN 978-629-498-012-92025 年初版印刷： The Commercial Press Sdn. Bhd.Lot 8, Jalan P10/10, Kawasan Perusahaan Bangi, Bandar Baru Bangi, 43650 Bangi, Selangor Darul Ehsan.Cataloguing-in-Publication DataPerpustakaan Negara MalaysiaA catalogue record for this book is available from the National Library of MalaysiaISBN 978-629-498-012-9
20 世纪六七十年代，“人类终将面临能源危机”的论调十分流行。那时，作为“工业血液”的石油，是人类主要的能源之一。石油的形成至少需要两百万年的时间。科学家预测，在不久的将来，石油会消耗殆尽。然而，半个世纪过去了，当时预测的能源危机并没有到来。当中，科技进步所带来的新能源及传统能源的新发现起到了不可估量的作用。 一、传统能源的新发现。传统能源包括煤、石油、天然气等。随着科技的发展，人们发现，除了曾被世界公认为石油产量最高的中东地区外，在南美洲、北极和许多海域的海底均发现了新的大油田。除了油田，有些岩石里也藏着石油（页岩油）。美国因为页岩油的发现，而从石油进口国变成了出口国。与此同时，俄罗斯、中国等国家也发现了千亿立方米级的天然气田，天然气已经成为重要的能源之一。 二、新能源的开发。随着科技的发展，人们发现了一些不同于传统能源的新能源。科学家在海底发现了一种可以燃烧的“冰”（天然气水合物），这种保存在深海低温环境下的天然气水合物一旦开采成功，可为人类提供大量的能源。氢是自然界最丰富的元素之一，氢能作为一种清洁能源，有望消除矿物经济所造成的弊端，进而发展成一种新的经济体系。核电站利用原子核裂变释放的能量进行发电，清洁高效，可以大大降低碳排放量。只是，核电站也面临铀矿资源枯竭与核燃料废弃物处理及辐射防护等问题，给社会长远发展带来一定的风险。除了已成熟的核裂变发电技术外，人类还在积极开发像太阳那样的核聚变反应技术，绿色无污染的可控核聚变将能为解决人类能源危机提供终极方案。 三、可再生能源的利用。可再生能源包括我们熟悉的太阳能、风能、水能、生物质能、地热能等。一些自然条件比较恶劣的地区，如中—写给孩子们的新能源科普绘本序言新能源，新希望iii
国西北的戈壁荒漠地区，往往是风能和太阳能资源丰富的地方。在这些地区进行风力和太阳能发电，有助于发展当地经济和提高人们生活水平。在房子的阳台和屋顶，可以安装太阳能发电装置和太阳能热水器，供家庭使用。大海不仅为人类提供优质的海产品，还蕴藏着丰富的能源，如海上的风、海面的波浪、海边的潮汐等都可以用来发电。地球上的植物利用太阳光进行光合作用，茁壮生长。每到秋天，森林里会有大量的枯枝落叶，田间地头堆积着大量的秸秆、玉米芯、稻壳等农林废弃物，这些被称为生物质的东西通常会被烧掉，不仅污染空气，还会造成资源的浪费。如今，科学家正在将这些生物质变废为宝，生产酒精、柴油、航空燃油、诸多化学品等。 四、储能技术与节能减排。除了开发新能源和新技术外，能源的高效储存、节能减排和能源的综合利用也一样重要。在现代生活中，计算机等行业已经成为耗能大户。然而，计算机在运行时，大量的能源消耗并没有用于计算，而是变成了热量，还需要耗电为计算机降温。科学家正在研发新的计算技术，以减少计算机产生的热量。我们可以提升房屋的保温性能，以减少采暖和空调用电，也可以将白炽灯换为节能灯，并将垃圾分类进行回收利用，践行绿色低碳的生活方式。 总之，对于未来能源，我们持乐观态度。这套新能源主题的科普彩绘图书，就是专门写给孩子们的，内容包括太阳能、风能、水能、核能、地热能、可燃冰、生物质能、氢能等。我们希望通过这套图书，告诉孩子们发展新能源的原因、新能源的开发和利用的现状、未来会面临的问题等。 希望孩子们学习新能源的科学知识，从小养成节约能源的习惯，为保护地球作出贡献。因为，我们只有一个地球。郑永春 徐莹 2020 年 10 月iv
水资源和水能 / 1水力发电 / 8目 录海浪发电 / 24潮汐发电 / 16海流发电 / 30水能的潜力 / 38v
郑永春，中国科学院国家天文台研究员、行星科学专家、科普作家、中国科协月球与深空探测领域全国首席科学传播专家、“典赞·2016 科普中国”十大科学传播人物。先后担任中国科普作家协会副理事长、青年科学家社会责任联盟理事长、义务教育科学课程标准修订组成员和果壳网科学顾问。2016 年，他获得卡尔·萨根奖，成为获得该奖的第一位中国科学家。 他长期致力于太空探索与科学教育。自 2015 年以来，在大中小学进行了 300 多场的科普报告，并撰写了 200 多篇的科普文章。著有《火星叔叔太空课堂》《飞越冥王星》《火星零距离》《太空地图》，合著有《星际探险少年》，编著有《月球全图》《火星全图》《太阳系全图》《宇宙全图》，合译有《火星移民指南》《冥王星沉浮记》《寻找宜居行星》《我在太空的一年》《火星全书》等。vi
在太阳系八大行星之中，只有地球是被液态水所覆盖的星球，且地球上水域面积大于陆地面积。从遥远的太空看，地球像一个美丽的蓝色水球。水与我们的生活息息相关。那么，你对水的了解有多深呢？从尼罗河流域到黄河流域，人类文明起源于水；从汪洋大海到涓涓细流，人类的生存依赖于水；从水车灌溉到水力发电，人类社会的发展离不开水。水不仅是生命之源，赋予万物生机，它还蕴藏着宝贵的能源，为社会发展提供源源不断的动力。1
丰富的水资源 冰川、河流、湖泊、海洋、地下水等都是水在地球上的不同展现形式。它们在地球表面组成了一个不完全连续的圈层 —— 水圈。 地 球 水 圈 中， 水 的 总 量 大 约 为13.86 亿立方公里。96.53% 的水资源储藏在海洋中，还有部分水资源分布在南北两极的冰山和高山冰川中。 湖泊、河流、地下水，大气中和生物体内的水，全部加起来还不足全球水量的 1%。2
黄河水系 流经九个省、自治区。“泾渭分明”一词中的泾河与渭河都是黄河的主要支流。珠江水系 由西江、北江、东江及珠江三角洲河网等组成。长江水系 流域广阔，支流众多。支流主要有嘉陵江、汉江、岷江等。海河水系 中国华北地区最大的水系，由五大支流组成，汇合的流段被称为海河，向东流入渤海。淮河水系 位于长江与黄河之间，包括众多汇入淮河的支流。这些支流的南北分布很不平衡。此外，中国的另外两大水系是辽河水系和松花江水系。中国七大水系 中国国土辽阔，江河众多，其中流域面积超过1 000 平方公里的河流就有 1 500 多条，蕴藏着丰富的水资源。3
NaCINaCINaCINaCINaCI形式多样的水能水蕴藏着巨大的能量。水能是一种可再生能源，也是清洁能源。水能 水能中，最主要的是水力能，包括水的动能和势能。此外，海水中蕴藏的丰富热能、与海水含盐量有关的化学能、与海水成分相关的核能等，都是水资源中可供开发利用的重要能源。水力能潮汐能波浪能 海流能热能 化学能 核能 当前，我们利用水力能的最主要方式是在河流上修建水力发电站。随着社会与科技的发展，其他水力能的开发利用也日益受到重视，如海水运动所产生的潮汐能、波浪能、海流能等能量资源。形式多样的水能4
水力资源的开发为人们的生活带来了很多好处。 水力发电设施的建设使一些生态环境脆弱的地区以电代柴，减少了砍伐，保护了生态。 同时，可以有效地提高河流的防洪能力，改善农业灌溉、工业生产等方面的条件。 此外，还可带动当地旅游、环保等各项事业的发展，实现经济效益和社会效益的统一。5
根据中国水力资源复查结果显示，中国水力资源的理论蕴藏量年电量约为 6.08 万亿千瓦时，技术可开发量和经济可开发量等均居世界第一。若称中国水力资源“富甲天下”也不为过。 中国第一座水电站在 1910 年兴建于云南。 新中国成立前，全国已建成和在建的水电站共 42座。 1950 年后，大中小型水电站并举，建设了一大波骨干水电站。 在 1979年， 乌 江 渡水电站大坝创造了当时中国的坝高之最。 在 2006年建成的三峡水电站，是目前世界上规模最大的水电站。 中国的水力资源尽管蕴藏量丰富，但在使用方面仍存有不足。 中国是世界上受季风影响最显著的国家之一，河流冬枯夏盈，流量变化大。 虽然中国的水力资源总量丰富，但因人口众多，所以人均资源量低。 中国的经济重心主要在东部，水力资源却主要分布在西部。中国的水力资源6