新能源(潮汐能发电)

潮汐能发电的现状和发展 摘要：随着社会及经济的高速发展，能源竞争日趋激烈，在能源日趋紧张的今天，世界把目光投向了海洋。海洋能的开发利用将进入一个新时期。潮汐能发电早已问世，了解潮汐能发电的原理、优缺点、和技术现状，明确我国的发展方向。 关键词：海洋能，潮汐发电，能源优势，开发利用，资源特点 海洋的潮汐中蕴藏着巨大的。在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低，势能又转化为动能。世界上潮差的较大值约为13—15m，但一般说来，平均潮差在3m以上就有实际应用价值。潮汐能是因地而异的，不同的地区常常有不同的潮汐系统，他们都是从深海潮波获取能量，但具有各自独特的特征。潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能，其利用原理和水力发电相似。潮汐能是以势能形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能。它包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量，潮水在涨落中蕴藏着巨大能量，这种能量是永恒的、无污染的能量。海水江水每天两次的涨落，早为潮，晚为汐。好多人认为，潮汐能比风能更不靠谱，其不可预测性与开发成本的落差，将导致其成为失败的产物，这种看法未免太过消极。 但是 ，此就对潮汐发电灰心丧气可早了点。人们已经看到，潮汐能蕴藏量极大，可以说只要太阳、月球、地球还在转，它几乎取之不尽 ；也不需开采运输，洁净而无污染，也因此虽然存在一次投资大的问题，但运营成本相对较低 ；另外建造潮汐电站不需改田迁人、不需筑高水坝，前者对于人多地少、农田非常宝贵的沿海地区来说拥有绝对的吸引力，而后者使得即便发生地震等自然灾害，水坝严重受损，也不至于对下游城市、农田、居民等带来严重灾害。   早在1967年，世界第一座具有商业实用价值的潮汐电站已经建成，数十年来该行业技术的进步，可能远超你的想象。现在，这个名为郎斯的电站仍在法国圣马洛湾郎斯河口兢兢业业，该河口最大潮差13.4米，平均潮差8米，郎斯电站的机房中安装有24台双向涡轮发电机，能操作两个方向的水流，涨潮、落潮都能发电，装机容量已达240兆瓦，发电量已并入国家电网。  　 而在纽约市东海岸的水下，安装的一组涡轮机起初无法承受水的近恒力，轮片与集线器都折断了。但在几次技术革新与尝试后，这组设备在2008年的测试中连续运行超过9000个小时，为两处终端用户交付了每小时70兆瓦的电力。 利用潮汐能发电与普通水利发电原理类似。通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。某种角度来看，潮差会在一日内经常变化，月循环的半个月内变化可相差两倍，无特殊调节措施时，出力有波动和间歇性 ；而潮汐电站的建设位置必须选择有利的海岸地形 ；涨落潮时完全相反的水流方向和长期水下发电的特点，要求了水轮机的技术与耗材。这些都造成投入的价格不菲。 1海洋能发展前景 随着对海洋能发电优势和常规能源紧张的深入认识，在我国沿海地区因地制宜地利用海洋能发电是未来大力发展的一项可再生能源发电项目。虽然目前在技术和推广上还存在着诸多困难，与国外也有很大差距，但是逐步增强海洋能发电在能源结构中的战略地位，是未来发展的主要方向。以下就结合海洋能发电的现状，对其发展作一个展望。 海洋能发电技术是未来利用海洋能发电的核心动力，也是降低其电成本和加大我国的海洋能利用程度的关键所在。海洋能发电技术主要包括发电机组性能、水工建筑、电站运行和海洋环境等方面，尤其要深入研究海底的生态环境和机组的控制方式，以不断提高机组性能，确保其良好的发电能力和发电效率。改变海洋能技术落后的现状，一方面要广泛参与国际合作以提高研发水平，但更重要的是提高自主开发能力。我国未来将来加大对潮汐发电领域的研究与投入，并深入开展潮流能发电;针对开发利用波浪发电的难度，专家指出，今后我国可再生能源产业化发展的扶持方向，应根据需要和可能有选择地支持波浪发电企业，通过给予更多优惠政策和技术扶持，促进波浪发电产业的发展。对于温差发电也应做进一步的研究，为其早日用于实际奠定基础。 2潮汐能发电概述 2.1潮汐能的定义及意义 潮汐能是由潮汐现象产生的能源，它与天体引力有关，地球－月亮－太阳系统的吸引力和热能是形成潮汐能的来源。 　　潮汐能是由日、月引潮力的作用，使地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化的总称。固体地球在日、月引潮力作用下引起的弹性—塑性形变，称固体潮汐能。 　　作为完整的潮汐科学，其研究对象应将地潮、海潮和气潮作为一个统一的整体，但由于海潮现象十分明显，且与人们的生活、经济活动、交通运输等关系密切，因而习惯上将潮汐能一词狭义理解为海洋潮汐。潮汐能的利用方式主要是发电。潮汐发电是利用海湾、河口等有利地形，建筑水堤，形成水库，以便于大量蓄积海水，并在坝中或坝旁建造水利发电厂房，通过水轮发电机组进行发电。只有出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方，从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有，但世界各国都已选定了相当数量的适宜开发潮汐电站的站址。 发展像潮汐能这样的新能源，可以间接使大气中的CO2含量的增加速度减慢。潮汐是一种世界性的海平面周期性变化的现象，由于受月亮和太阳这两个万有引力源的作用，海平面每昼夜有两次涨落。潮汐作为一种自然现象，为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便，更值得指出的是，它还可以转变成电能，给人带来光明和动力。 2.2发电原理 真实月球引力和平均引力的差值称为干扰力，干扰力的水平分量迫使海水移向地球、月球连线并产生水峰。对应于高潮的水峰，每隔24小时50分钟（即月球绕地球一周所需时间）发生两次，亦即月球每隔2小时25分钟即导致海水涨潮一次，此种涨潮称为半天潮。 潮汐导致海水平面的升高与降低呈周期性。每一月份满月和新月的时候，太阳、地球和月球三者排列成一直线。此时由于太阳和月球累加的引力作用，使得产生的潮汐较平时高，此种潮汐称为春潮。当地球、月球和地球、太阳成一直角，则引力相互抵消，因此而产生的潮汐较低，是为小潮。 各地的平均潮距不同，如某些地区的海岸线会导致共振作用而增强潮距，而其他地区海岸线却会降低潮距。影响潮距的另一因素科氏力，其源自流体流动的角动量守恒。若洋流在北半球往北流，其移动接近地球转轴，故角速度增大，因此，洋流会偏向东方流，即东部海岸的海水较高；同样，若北半球洋流流向南方,则西部海岸的海水较高 　　潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。 3能源优势 潮汐能利用的主要方式是发电。潮汐发电的工作原理与常规水力发电的原理类似，它是利用潮水的涨、落产生的水位差所具有的势能来发电。差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机的结构要适合低水头、大流量的特点。具体地说,就是在有条件的海湾或感潮河口建筑堤坝、闸门和厂房，将海湾(或河口)与外海隔开围成水库，并在闸坝内或发电站厂房内安装水轮发电机组。海洋潮位周期性的涨落过程曲线类似于正弦波。对水闸适当地进行启闭调节，使水库内水位的变化滞后于海面的变化，水库水位与外海潮位就会形成 一定的高度差(即工作水头) ，从而驱动水轮发电机组发电。从能量的角度来看， 就是将海水的势能和动能，通过水轮发电机组转化为电能的过程。 4中国潮汐能资源特点 4.1蕴藏量十分可观 我国大陆海岸线长达1.8×104km，据全国沿海普查 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 ，全国有近200个海湾、河口可开发潮汐能，可开发的潮汐能年总发电量达600亿kWh，可装机总容量可达20GW。东南沿海有很多能量密度较高，平均潮差 4-5m，最大潮差7-8m，自然环境条件优越的坝址，如钱塘江口，最大潮差7.5m，据估计能建5000MW 级潮汐电站有上海的长江口北支，最大潮差6m，具有建造700MW 级潮汐电站的潜力。 4.2中国潮汐能资源的地理分布十分不均匀 沿海潮差以东海为最大，黄海次之，渤海南部和南海最小。河口潮汐能资源以钱塘江口为最丰富，其次为长江口，以下依次为珠江、晋江、闽江和瓯江等河口。以地区而言，主要集中在华东沿海，其中以福建、浙江、上海 HYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/4185.htm" \t "_blank" 长江北支为最多，占中国可开发潮汐能的88%。 4.3开发难度大 地形地质方面，中国沿海主要为平原型和港湾型两类，以杭州湾为界，杭州湾以北，大部分归平原海岸，海岸线平直，地形平坦，并由沙或淤泥组成，潮差较小，且缺乏较优越的港湾坝址；杭州湾以南，港湾海岸较多，地势险峻，岸线岬湾曲折，坡陡水深，海湾、海岸潮差较大，且有较优越的发电坝址。但渐、闽两省沿岸为淤泥质港湾，虽有丰富的潮汐能资源，但开发存在较大的困难，需着重研究解决水库的泥沙淤积问题。 5开发利用 潮汐能是一种不消耗燃料、没有污染、不受洪水或枯水影响、用之不竭的再生能源。在海洋各种能源中，潮汐能的开发利用最为现实、最为简便。中国早在20世纪50年代就已开始利用潮汐能，在这一方面是世界上起步较早的国家。1956年建成的福建省浚边潮汐水轮泵站就是以潮汐作为动力来扬水灌田的。到了1958年，潮汐电站便在全国遍地开花。据1958年10月份召开的“全国第一次潮力发电会议”统计，已建成的潮汐电站就有41座，在建的还有88座。装机容量有大到144千瓦的，也有小到仅为5千瓦的。主要都用于照明和带动小型农用设施。如1959年建成的浙江温岭县沙山潮汐动力站，1961年进一步建为电站，装机容量仅40千瓦，每年可发电10万千瓦·时，原建和改建总投资仅4万元（人民币，下同）。据1986年统计，其发电累计收入已超过投资的10多倍。中国尚在运行的潮汐电站还有近10座，其中浙江乐清湾的江厦潮汐电站，造价与600千瓦以下的小水电站相当，第一台机组于1980年开始发电，1985年底全面建成，年发电量可达1070万千瓦·时，每千瓦·时电价只要0.067元。每年自身经济效益，包括发电67万元，水产养殖74万元和农垦收入190万元，共计可达330万元。社会效益，以每千瓦·时电可创社会产值5万元计，可达5000万元。这是中国，也是亚洲最大的潮汐电站，仅次于法国 HYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/148880.htm" \t "_blank" 朗斯潮汐电站和加拿大安纳波里斯潮汐电站，居世界第三位。 　　潮汐能是潮差所具有的势能，开发利用的基本方式同建水电站差不多：先在海湾或河口筑堤设闸，涨潮时开闸引水入库，落潮时便放水驱动水轮机组发电，这就是所谓“单库单向发电”。这种类型的电站只能在落潮时发电，一天两次，每次最多5小时。为提高潮汐的利用率，尽量做到在涨潮和落潮时都能发电，人们便使用了巧妙的回路设施或双向水轮机组，以在涨潮进水和落潮出水时都能发电，这就是“单库双向发电”，像上述江厦潮汐电站就属这种类型。 　　然而，这两种类型都不能在平潮（没有水位差）或停潮时水库中水放完的情况下发出电压比较平稳的电力。于是人们又想出了配置高低两个不同的水库来进行双向发电，这就是“双库双向发电”。这种方式不仅在涨落潮全过程中都可连续不断发电，还能使电力输出比较平稳。它特别适用于那些孤立海岛，使海岛可随时不间断地得到平稳的电力供应。像浙江省玉环县茅蜒岛上的海山潮汐电站就属这种类型。它有上下两个蓄潮水库，并配有小型抽水蓄能电站。这样，它每月可发电25天，产电10000千瓦·时。为了抽水蓄能，它每月要以3千瓦·时换1千瓦·时的代价用去5000千瓦·时电来获得供电的持续性和均衡性，故有一定的电力损失。 　　从总体上看，现今潮能开发利用的技术难题已基本解决，国内外都有许多成功的实例，技术更新也很快。 　　作为国外技术进步标志的法国朗斯潮汐发电站，1968年建成，装有24台具有能正反向发电的灯泡式发电机组，转轮直径为5.35米，单机容量1万千瓦，年发电量达5.4亿千瓦·时。1984年建成的加拿大安纳波利斯潮汐电站，装有1台容量为世界最大的2万千瓦单向水轮机组，转轮直径为7.6米，发电机转子设在水轮机叶片外缘，采用了新型的密封技术，冷却快，效率高，造价比法国灯泡式机组低15％，维修也很方便。 中国自行设计的潮汐电站中，江厦电站比较正规，技术也较成熟。该电站原设计装6台单机容量为500千瓦的灯泡式机组，实际上只安装了5台，总容量就达到了3200千瓦。单机容量有500千瓦、600千瓦和700千瓦三种 规格 视频线规格配置磁共振要求常用水泵型号参数扭矩规格钢结构技术规格书 ，转轮直径为2.5米。在海上建筑和机组防锈蚀、防止海洋生物附着等方面也以较先进的办法取得了良好效果。尤其是最后两台机组，达到了国外先进技术水平，具有双向发电、泄水和泵水蓄能多种功能，采用了技术含量较高的行星齿轮增速传动机构，这样既不用加大机组体积，又增大了发电功率，还降低了建筑的成本。 潮汐发电利用的是潮差势能，世界上最高的潮差也不过10多米，在我国潮差高才达9米，因此不可能像水力发电那样利用几十米、百余米的水头发电，潮汐发电的水轮机组必须适应“低水头、大流量”的特点，水轮做得较大。但水轮做大了，配套设施的造价也会相应增大。于是，如何解决这个问题，就成为反映其技术水平高低的一种标志。1974年投产的广东甘竹滩洪潮电站就是一个成功的代表。它的特点是洪潮兼蓄，只要有0.3米高的落差就能发电，甘竹滩电站的总装机容量为5000千瓦，平均年发电1030万千瓦·时。它的转轮直径为3米，加上大量采用水泥代用构件，成本较低，对民办小型潮汐电站很有借鉴意义。 6总结说明 目前制约潮汐能发电的因素主要是成本因素，到目前为止，由于常规电站廉价电费的竞争，建成投产的商业用潮汐电站不多。然而，由于潮汐能蕴藏量的巨大和潮汐能发电的许多优点，人们还是非常重视对潮汐能发电的研究和试验。潮汐能发电是一项潜力巨大的事业，经过多年来的实践，在工作原理和总体构造上基本成型，可以进入大规模开发利用阶段，随着科技的不断进步和能源资源的日趋紧缺,潮汐能发电在不远的将来将有飞速的发展，潮汐能发电的前景是广阔的。