潮汐發電

在海灣或感潮河口,可見到海水或江水每天有兩次的漲落現象,早上潮汐發電的稱為潮,晚上的稱為汐。潮汐作為一種自然現象,為人類的航海、捕撈和曬鹽提供了方便。這種現象主要是由月球、太陽的 引潮力 以及 地球自轉 效應所造成的。漲潮時,大量海水洶涌而來,具有很大的動能;同時,水位逐漸升高, 動能 轉化為 勢能 。落潮時,海水奔騰而歸,水位陸續下降,勢能又轉化為動能。海水在運動時所具有的動能和勢能統稱為 潮汐能 。

潮汐是一種蘊藏量極大、取之不盡、用之不竭、不需開采和運輸、潔凈無污染的 可再生能源 。建設潮汐電站,不需要移民,不淹沒土地,沒有環境污染問題,還可以結合潮汐發電發展圍墾、水生養殖和海洋化工等綜合利用項目。

利用 潮汐能的主要利用方式是潮汐發電。潮汐發電與普通水利發電原理類似,通過出水庫,在漲潮時將海水儲存 在水庫內,以勢能的形式保存,然后,在落潮時放出海水,利用高、低潮位之間的落差,推動水輪機旋轉,帶動 發電機 發電。差別在于海水與河水不同,蓄積的海水落差不大,但流量較大,并且呈 間歇性 ,從而潮汐發電的水輪機結構要適合低水頭、大流量的特點。

潮汐發電是水力發電的一種。在有條件的海灣或感潮口建筑堤壩、閘門和廠房,圍成水庫,水庫水位與外海潮位之間形成一定的潮差(即工作水頭),從而可驅動水輪發電機組發電。

與潮汐發電相關的技術進步極為迅速,已開發出多種將潮汐能轉變為 機械能 的機械設備,如螺旋漿式水輪機、 軸流式水輪機 、開敞環流式水輪機等,日本甚至開始利用人造衛星提供潮流信息資料。利用潮汐發電日趨成熟,已進入實用階段。

潮汐發電,作為一種清潔能源,在大力發展海洋經濟的今天,不僅得到政府部門的重視,更成為裝備制造企業進軍戰略性新興產業的新商機。潮汐能作為一種可再生能源,已成為"十二五"戰略性新興產業規劃中新能源的重要組成部分。與風能和太陽能相比,潮汐能更為可靠,其發電量不會產生大的波動,而且不占用農田、不污染環境,成本只有火電的八分之一,而中國的潮汐資源豐富,為發展潮汐發電提供了充足的機遇。隨著煤、石油、天然氣等傳統化石能源日益減少,能源短缺現象日益加重,人們紛紛將能源發展要點轉向面積更加遼闊的大海。潮汐發電具有資源豐富、儲備量大、可再生等特點,而且環保、無污染,成為開發"藍色能源"的要點。在大力發展海洋經濟的背景下,潮汐發電已經被我國列為"十二五"戰略新興產業規劃中新能源的重要組成部分,更是為裝備制造業進軍戰略性新興產業提供了巨大商機,發展潛力巨大。潮汐發電對自然條件和設備條件要求都比較高。潮汐發電是利用有潮汐的海灣、河口等有利地形,通過建筑攔水堤壩形成水庫,在壩中或壩旁放置水輪發電機組,利用潮汐漲落時潮位的落差推動水輪機旋轉,將海水的勢能和動能轉化為電能。此外,由于潮汐發電是以海水為介質,發電設備常年泡在海水中,因此對設備防腐蝕、防海生物附著等方面有嚴格要求。

我國潮汐能資源豐富,長達18000多公里的大陸 海岸線 ,北起 鴨綠江口 ,南到 北侖河口 ,加上5000多個島嶼的14000多公里海岸線,共約32000多公里的海岸線中蘊藏著豐富的潮汐能資源。據不完全統計,全國潮汐能蘊藏量為1.9億千瓦,其中可供開發的約3850萬千瓦,年發電量870億千瓦時,大約相當于40多個 新安江水電站 。目前我國 汐電站總裝機容量已有1萬多千瓦。根據中國海洋能資源區劃結果,我國沿海潮汐能可開發的潮汐電站壩址為424個,以浙江和福建沿海數量***多。

國外情況

國家或地區

地點

裝機容量(兆瓦)

年發電量(萬兆瓦·小時)

機組(臺)

潮差(米)

法國

朗斯

240

4.8

24

8

英國

塞泣河口灣

7200

1300

230

9.3

默西河口灣

620

120

21

6.7

斯特蘭福德灣

53

53

31

3.1

愛爾蘭

香農河口灣

318

71.5

30

3.8

印典

卡奇灣

600

160

43

5.2

韓國

加露林灣

480

120

32

4.6

巴西

巴岡加

30

5.5

2

4.1

美國

尼克灣

2220

550

80

7.8

加拿大

坎伯蘭灣

1147

342

37

10.5

魁北克灣

4028

1260

106

12.4

安納波利斯羅爾

20

5

1

6.7

俄羅斯

倫博夫斯基

400




緬珍斯卡亞

15000

5000

800

9

品仁

87000

20000


13.5

前景

潮汐發電是一項潛力巨大的事業,據 海洋學家 計算,世界上潮汐能發電的 資源量 10億千瓦以上,也是一個天文數字。經過多年來的實踐,在工作原理和總體構造上基本成型,可以進入大規模開發利用階段。潮汐發電的前景是廣闊的。

據估計到2000年全世界潮汐發電站的年發電量可達到3X10106X1010kw·h。潮汐電站除了發電外還有著廣闊的綜合利用前景,其中***大的效益是 圍海造田 、增加土地,此外還可進行海產養殖及發展旅游。正由于以上原因潮汐發電已倍受世界各國重視。

世界上適于建設潮汐電站的20幾處地方,都在研究、設計建設潮汐電站。其中包括:美國阿拉斯加州的 庫克灣 、加拿大芬地灣、英國塞文河口、阿根廷圣約瑟灣、澳大利亞達爾文范迪門灣、印度坎貝河口、俄羅斯遠東 鄂霍茨克海 品仁灣、韓國仁川灣等地。隨著技術進步,潮汐發電成本的不斷降低,進入21世紀,將不斷會有大型現代潮汐電站建成使用。

優點

1、潮汐能是一種清潔、不污染環境、不影響 生態平衡 的可再生能源。潮水每日漲落,周而復始, 取之不盡,用之不竭 。它完全可以發展成為沿海地區生活、生產和國防需要的重要補充能源。

2、它是一種相對穩定的可靠能源,很少受氣候、水文等自然因素的影響,全年總發電量穩定,不存在豐、枯水年和豐、枯水期影響。

3、潮汐電站不需淹沒大量農田構成水庫,因此,不存在人口遷移、淹沒農田等復雜問題。而且可用攔海大壩,促 淤圍墾大片海涂地,把水產養殖、水利、海洋化工、交通運輸結合起來,大 搞綜合利用。這對于人多地少、農田非常寶貴的沿海地區,更是個突出的優點。

4、潮汐電站不需筑高水壩,即使發生戰爭或地震等自然災害,水壩受到破壞,也不至于對下游城市、農田、人民生命財產等造成嚴重災害。

5、潮汐能開發一次能源和 二次能源 相結合,不用燃料,不受一次能源價格的影響,而且運行費用低,是一種經濟能源。但也和河川水電站一樣,存在一次投資大、發電成本低的特點。

6、機組臺數多,不用設置備用機組。

缺點

1、潮差和水頭在一日內經常變化,在無特殊調節措施時,出力有間歇性,給用戶帶來不便。但可按潮汐預報提前制定運行計劃,與大電網并網運行,以克服其間歇性。

2、潮汐存在半月變化,潮差可相差二倍,故保證出力、裝機的 年利用小時數 也低。

3、潮汐電站建在港灣海口,通常水深壩長,施工、地基處理及防淤等問題較困難。故土建和機電投資大,造價較高。

4、潮汐電站是低水頭、大流量的發電形式。漲落潮水流方向相反,故水輪機體積大,耗鋼量多,進出水建筑物結構復雜。而且因浸泡在海水中,海水、海生物對金屬結構物和海工建筑物有腐蝕和沾污作用,放需作特殊的防腐和防海生物粘附處理。

5、潮汐變化周期為太陰日(24h50min),月循環約為14天多,每天高潮落后約50min,故與按太 陽日給出之日需電負荷圖配合較差。潮汐發電雖然存在以上不足之處,但隨著現代技術水平的不斷提高,是可以得到改善的。如采用雙向或多水庫發電、利用抽水蓄能、納人電網調節等措施,可以彌補******個缺點;采用現代化浮運沉箱進行施工,可以節約土建投資;應用不銹鋼制作機組,選用乙烯樹脂系列涂料,再采用陰極保護,可克服海水的腐蝕及海生物的粘附。