潮汐发电
在海湾或感潮河口,可见到海水或江水每天有两次的涨落现象,早上潮汐发电的称为潮,晚上的称为汐。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。这种现象主要是由月球、太阳的引潮力以及地球自转效应所造成的。涨潮时,大量海水汹涌而来,具有很大的动能;同时,水位逐渐升高,动能转化为势能。落潮时,海水奔腾而归,水位陆续下降,势能又转化为动能。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。
潮汐是一种蕴藏量极大、取之不尽、用之不竭、不需开采和运输、洁净无污染的可再生能源。建设潮汐电站,不需要移民,不淹没土地,没有环境污染问题,还可以结合潮汐发电发展围垦、水生养殖和海洋化工等综合利用项目。
利用潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。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。
潮汐发电是水力发电的一种。在有条件的海湾或感潮口建筑堤坝、闸门和厂房,围成水库,水库水位与外海潮位之间形成一定的潮差(即工作水头),从而可驱动水轮发电机组发电。
与潮汐发电相关的技术进步极为迅速,已开发出多种将潮汐能转变为机械能的机械设备,如螺旋浆式水轮机、轴流式水轮机、开敞环流式水轮机等,日本甚至开始利用人造卫星提供潮流信息资料。利用潮汐发电日趋成熟,已进入实用阶段。
潮汐发电,作为一种清洁能源,在大力发展海洋经济的今天,不仅得到政府部门的重视,更成为装备制造企业进军战略性新兴产业的新商机。潮汐能作为一种可再生能源,已成为"十二五"战略性新兴产业规划中新能源的重要组成部分。与风能和太阳能相比,潮汐能更为可靠,其发电量不会产生大的波动,而且不占用农田、不污染环境,成本只有火电的八分之一,而中国的潮汐资源丰富,为发展潮汐发电提供了充足的机遇。随着煤、石油、天然气等传统化石能源日益减少,能源短缺现象日益加重,人们纷纷将能源发展要点转向面积更加辽阔的大海。潮汐发电具有资源丰富、储备量大、可再生等特点,而且环保、无污染,成为开发"蓝色能源"的要点。在大力发展海洋经济的背景下,潮汐发电已经被我国列为"十二五"战略新兴产业规划中新能源的重要组成部分,更是为装备制造业进军战略性新兴产业提供了巨大商机,发展潜力巨大。潮汐发电对自然条件和设备条件要求都比较高。潮汐发电是利用有潮汐的海湾、河口等有利地形,通过建筑拦水堤坝形成水库,在坝中或坝旁放置水轮发电机组,利用潮汐涨落时潮位的落差推动水轮机旋转,将海水的势能和动能转化为电能。此外,由于潮汐发电是以海水为介质,发电设备常年泡在海水中,因此对设备防腐蚀、防海生物附着等方面有严格要求。
我国潮汐能资源丰富,长达18000多公里的大陆海岸线,北起鸭绿江口,南到北仑河口,加上5000多个岛屿的14000多公里海岸线,共约32000多公里的海岸线中蕴藏着丰富的潮汐能资源。据不完全统计,全国潮汐能蕴藏量为1.9亿千瓦,其中可供开发的约3850万千瓦,年发电量870亿千瓦时,大约相当于40多个新安江水电站。目前我国潮汐电站总装机容量已有1万多千瓦。根据中国海洋能资源区划结果,我国沿海潮汐能可开发的潮汐电站坝址为424个,以浙江和福建沿海数量***多。
国外情况
******或地区 | 地点 | 装机容量(兆瓦) | 年发电量(万兆瓦·小时) | 机组(台) | 潮差(米) |
法国 | 朗斯 | 240 | 4.8 | 24 | 8 |
英国 | 塞泣河口湾 | 7200 | 1300 | 230 | 9.3 |
默西河口湾 | 620 | 120 | 21 | 6.7 | |
斯特兰福德湾 | 53 | 53 | 31 | 3.1 | |
爱尔兰 | 香农河口湾 | 318 | 71.5 | 30 | 3.8 |
印典 | 卡奇湾 | 600 | 160 | 43 | 5.2 |
韩国 | 加露林湾 | 480 | 120 | 32 | 4.6 |
巴西 | 巴冈加 | 30 | 5.5 | 2 | 4.1 |
美国 | 尼克湾 | 2220 | 550 | 80 | 7.8 |
加拿大 | 坎伯兰湾 | 1147 | 342 | 37 | 10.5 |
魁北克湾 | 4028 | 1260 | 106 | 12.4 | |
安纳波利斯罗尔 | 20 | 5 | 1 | 6.7 | |
俄罗斯 | 伦博夫斯基 | 400 | | | |
缅珍斯卡亚 | 15000 | 5000 | 800 | 9 | |
品仁 | 87000 | 20000 | | 13.5 |
前景
潮汐发电是一项潜力巨大的事业,据海洋学家计算,世界上潮汐能发电的资源量在10亿千瓦以上,也是一个天文数字。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。潮汐发电的前景是广阔的。
据估计到2000年全世界潮汐发电站的年发电量可达到3X1010~6X1010kw·h。潮汐电站除了发电外还有着广阔的综合利用前景,其中***大的效益是围海造田、增加土地,此外还可进行海产养殖及发展旅游。正由于以上原因潮汐发电已倍受世界各国重视。
世界上适于建设潮汐电站的20几处地方,都在研究、设计建设潮汐电站。其中包括:美国阿拉斯加州的库克湾、加拿大芬地湾、英国塞文河口、阿根廷圣约瑟湾、澳大利亚达尔文范迪门湾、印度坎贝河口、俄罗斯远东鄂霍茨克海品仁湾、韩国仁川湾等地。随着技术进步,潮汐发电成本的不断降低,进入21世纪,将不断会有大型现代潮汐电站建成使用。
优点
1、潮汐能是一种清洁、不污染环境、不影响生态平衡的可再生能源。潮水每日涨落,周而复始,取之不尽,用之不竭。它完全可以发展成为沿海地区生活、生产和国防需要的重要补充能源。
2、它是一种相对稳定的可靠能源,很少受气候、水文等自然因素的影响,全年总发电量稳定,不存在丰、枯水年和丰、枯水期影响。
3、潮汐电站不需淹没大量农田构成水库,因此,不存在人口迁移、淹没农田等复杂问题。而且可用拦海大坝,促 淤围垦大片海涂地,把水产养殖、水利、海洋化工、交通运输结合起来,大 搞综合利用。这对于人多地少、农田非常宝贵的沿海地区,更是个突出的优点。
4、潮汐电站不需筑高水坝,即使发生战争或地震等自然灾害,水坝受到破坏,也不至于对下游城市、农田、人民生命财产等造成严重灾害。
5、潮汐能开发一次能源和二次能源相结合,不用燃料,不受一次能源价格的影响,而且运行费用低,是一种经济能源。但也和河川水电站一样,存在一次投资大、发电成本低的特点。
6、机组台数多,不用设置备用机组。
缺点
1、潮差和水头在一日内经常变化,在无特殊调节措施时,出力有间歇性,给用户带来不便。但可按潮汐预报提前制定运行计划,与大电网并网运行,以克服其间歇性。
2、潮汐存在半月变化,潮差可相差二倍,故保证出力、装机的年利用小时数也低。
3、潮汐电站建在港湾海口,通常水深坝长,施工、地基处理及防淤等问题较困难。故土建和机电投资大,造价较高。
4、潮汐电站是低水头、大流量的发电形式。涨落潮水流方向相反,故水轮机体积大,耗钢量多,进出水建筑物结构复杂。而且因浸泡在海水中,海水、海生物对金属结构物和海工建筑物有腐蚀和沾污作用,放需作特殊的防腐和防海生物粘附处理。
5、潮汐变化周期为太阴日(24h50min),月循环约为14天多,每天高潮落后约50min,故与按太 阳日给出之日需电负荷图配合较差。潮汐发电虽然存在以上不足之处,但随着现代技术水平的不断提高,是可以得到改善的。如采用双向或多水库发电、利用抽水蓄能、纳人电网调节等措施,可以弥补第一个缺点;采用现代化浮运沉箱进行施工,可以节约土建投资;应用不锈钢制作机组,选用乙烯树脂系列涂料,再采用阴极保护,可克服海水的腐蚀及海生物的粘附。