潮汐能開(kāi)發(fā)利用

1、摘要人類(lèi)為了生存和開(kāi)展，必須從自然資源中索取資源以供自身利用。人類(lèi)進(jìn)入 工業(yè)化時(shí)代后，人口不斷增長(zhǎng)，對(duì)自然資源索取的規(guī)模越來(lái)越大，自然資源正以 驚人的速度逐漸耗竭。海洋占地球面積的3/4左右，蘊(yùn)藏著豐富的無(wú)污染的可再 生能源，其可開(kāi)發(fā)局部估計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出地球能源總消耗量。其中，潮汐能蘊(yùn)藏豐富， 利用潛力巨大，開(kāi)發(fā)潮汐能已成為解決能源危機(jī)的一個(gè)重要方面。關(guān)鍵詞潮汐能，潮汐發(fā)電，潮汐電站，正文由于不合理的資源開(kāi)發(fā)，惡化了人類(lèi)的環(huán)境。因此開(kāi)展清潔能源和可再生能 源對(duì)可持續(xù)開(kāi)展戰(zhàn)略具有重大的意義。潮汐能正是目前備受人們重視的清潔能源, 對(duì)潮汐能的研究正如火如荼的進(jìn)行。一、潮汐能的概述潮汐一種世界性的海平面

2、周期性自然變化現(xiàn)象，由于受月亮和太陽(yáng)這兩個(gè)萬(wàn) 有引力源的作用，海平面每晝夜有兩次漲落。潮汐能是指海水在運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的 動(dòng)能和勢(shì)能。大量海水在漲潮的過(guò)程中，洶涌澎湃而來(lái)，具有很大動(dòng)能，隨著水 位的逐步升高，巨大的動(dòng)能就轉(zhuǎn)化為勢(shì)能；在落潮的過(guò)程中，海水奔騰而去，水 位逐漸降低，勢(shì)能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。人們對(duì)潮汐能的利用也就是對(duì)勢(shì)能與動(dòng)能相互 轉(zhuǎn)化過(guò)程的利用。以下對(duì)潮汐能的各個(gè)方面分點(diǎn)做出簡(jiǎn)要概述：（一）潮汐能的優(yōu)缺點(diǎn)潮汐能是一種不消耗燃料、沒(méi)有污染、用之不竭的可再生能源。它不受氣候 條件的限制，可以持久的利用，最重要的還是它對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響較小，但也不 可防止，潮汐能也有其缺點(diǎn)，潮汐能有間歇性，這主要是

3、源于潮汐的形成機(jī)理， 潮差和水頭在一天之內(nèi)經(jīng)常變動(dòng)。而且，新建潮汐電站對(duì)壩址的要求較高，投資 力度大，造價(jià)高，建設(shè)過(guò)程中要求較高的技術(shù)水平。盡管有這些缺點(diǎn)，但隨著現(xiàn) 代科技的不斷開(kāi)展，這些問(wèn)題都可以得到很好的解決。潮汐能依然是前景廣闊， 開(kāi)發(fā)價(jià)值巨大的可再生能源。（二）潮汐能資源的分布世界上的潮汐能約有十億多萬(wàn)千瓦。這些潮汐能主要集中在淺海和狹窄地帶, 像英吉利海峽就約有8000萬(wàn)千瓦，馬六甲海峽5500萬(wàn)千瓦，黃海有5500萬(wàn)千 瓦，芬迪灣2000萬(wàn)千瓦等。在我國(guó)潮汐能的蘊(yùn)藏也是十分豐富的。我國(guó)國(guó)土遼 闊，不僅包括廣袤的土地，還擁有大面積的海洋國(guó)土。我國(guó)大陸四海的總面積達(dá) 470多萬(wàn)平方公里

4、，大陸架廣闊，資源豐富，開(kāi)發(fā)前景巨大。在我國(guó)沿海，特別 是東南沿海有很多能量密度較高，平均潮差45m,最大潮差78m。浙閩兩省 潮汐能最為豐富，理論蘊(yùn)藏量占全國(guó)的81%,其中錢(qián)塘江潮汐蘊(yùn)藏量據(jù)1982 年海洋技術(shù)年鑒為每年590億kW - ho（三）我國(guó)潮汐能資源的特點(diǎn)1、潮汐能蘊(yùn)藏量非常豐富。中華人民共和國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)對(duì)沿海的潮汐能進(jìn)行了兩次普查，理論蘊(yùn)藏 量為1. 1億KWo據(jù)水電部1985年普查，我國(guó)東南沿?？砷_(kāi)發(fā)的潮汐能源達(dá)2100 萬(wàn)kW ,年發(fā)電量620億kW - h,其中92%分布于華東沿海。2、中國(guó)潮汐能資源地理分布不均勻從沿海的潮差分布來(lái)看，東海為最大，黃海次之，渤海南部和

5、南海最小。也 可以說(shuō)主要集中在華東沿海，尤其以福建、浙江最多。除了沿海潮汐能分布不均 勻外，河口潮汐能的分布也不均勻。錢(qián)塘江口最為豐富，其次是長(zhǎng)江口，珠江， 晉江，閩江和甌江等河口。我國(guó)潮汐能分布不均勻的這一特點(diǎn)也是我國(guó)潮汐電站 壩址選擇需考慮的一個(gè)重要因素。二、潮汐能的開(kāi)發(fā)利用（一）潮汐能的利用歷史1、我國(guó)潮汐能開(kāi)發(fā)利用的演進(jìn)我國(guó)對(duì)潮汐能的研究利用有著十分悠久的歷史，可以追溯到距今約1000多 年前，當(dāng)時(shí)就有了潮汐磨。潮汐能還應(yīng)用于橋梁的施工。現(xiàn)當(dāng)代，我國(guó)也一直重 視潮汐能的開(kāi)發(fā)研究。尤其是在二十世紀(jì)五十年代后，我國(guó)出現(xiàn)了興辦潮汐電站 的高潮。那是新建的潮汐電站據(jù)不確切統(tǒng)計(jì)有42處，總裝機(jī)容

6、量約有500余千 瓦。2、國(guó)外潮汐能開(kāi)發(fā)利用的演進(jìn)潮汐能對(duì)國(guó)外來(lái)說(shuō)也是古老能源的一種。據(jù)記載，早在公元前1000多年， 英國(guó)、法國(guó)、西班牙沿海有了潮汐磨坊，這些磨坊一直沿用幾個(gè)世紀(jì)。二十世紀(jì) 五十年代，世界各國(guó)開(kāi)始重視潮汐能發(fā)電技術(shù)的開(kāi)發(fā)。其中投入運(yùn)行的最早的也 是最大的潮汐電站是法國(guó)1968年建成的朗斯電站。而后，1984年加拿大在安那 波利斯建成裝機(jī)容量為1。78萬(wàn)千瓦的世界第二大潮汐電站。近20年來(lái)，美、 英、印度、韓國(guó)、俄羅斯等也相繼投入相當(dāng)大的力量進(jìn)行潮汐能開(kāi)發(fā)。其中包 括：美國(guó)阿拉斯加的庫(kù)克灣、英國(guó)賽文河口、阿根廷圣約瑟灣、澳大利亞達(dá)爾 文范迪灣、印度坎貝河口、韓國(guó)仁川灣等地潮汐電

7、站的興建出現(xiàn)了一股新的開(kāi)展 勢(shì)頭。（二）潮汐能發(fā)電的原理潮汐發(fā)電的工作原理與常規(guī)水力發(fā)電的原理類(lèi)似，它是利用潮水的漲、落產(chǎn) 生的水位差所具有的勢(shì)能來(lái)發(fā)電。差異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(fā)電的水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)要適合低水頭、 大流量的特點(diǎn)。具體地說(shuō)，就是在有條件的海灣或感潮河口建筑堤壩、閘門(mén)和廠 房，將海灣（或河口）與外海隔開(kāi)圍成水庫(kù)，并在閘壩內(nèi)或發(fā)電站廠房?jī)?nèi)安裝水輪 發(fā)電機(jī)組。海洋潮位周期性的漲落過(guò)程曲線類(lèi)似于正弦波。對(duì)水閘適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行啟 閉調(diào)節(jié)，使水庫(kù)內(nèi)水位的變化滯后于海面的變化，水位與外海潮位就會(huì)形成一定 的高度差（即工作水頭），從而驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)

8、組發(fā)電。（三）潮汐能的利用潮汐能的利用方式主要是發(fā)電。全球海洋中所蘊(yùn)藏的潮汐能約有27億kW, 可供開(kāi)發(fā)的約占2%,即約5400萬(wàn)kW。前蘇聯(lián)的伯恩斯坦指出利用這種晝夜間斷 斷續(xù)續(xù)、一個(gè)月內(nèi)波動(dòng)起伏的潮汐能發(fā)電可以獲得能量。在有條件利用潮汐能的 國(guó)家和地區(qū)，建設(shè)潮汐電站不失為解決能源危機(jī)的一種方案 1、潮汐能的利用現(xiàn)狀世界上潮汐能資源較豐富的國(guó)家?guī)缀醵荚谶M(jìn)行開(kāi)發(fā)利用研究，尤以法國(guó)、英 國(guó)、美國(guó)、加拿大等國(guó)開(kāi)展較早。我國(guó)也是潮汐能豐富的國(guó)家，我國(guó)沿海多港灣、 島嶼，大陸岸線長(zhǎng)達(dá)613419km,島嶼岸線長(zhǎng)1167319km,沿岸分布著眾多的潮汐 電站庫(kù)址。我國(guó)先后建造了幾十座潮汐電站， 總裝機(jī)容

9、量為6000 kWo其中， 江廈潮汐試驗(yàn)電站是以國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)成果轉(zhuǎn)化建成的我國(guó)最大、最先進(jìn)的潮 汐電站，其裝機(jī)容量位居國(guó)內(nèi)第一、世界第三，規(guī)模僅次于法國(guó)郎斯潮汐電站、 加拿大芬地灣安那波利斯潮汐電站。當(dāng)前世界上主要運(yùn)行的大型潮汐電站主要有 4個(gè)：法國(guó)在朗斯河口建成朗斯潮汐電站，前蘇聯(lián)在巴倫支海建成基斯洛潮汐電 站，加拿大在芬地灣建成了取名為安那波利斯的潮汐發(fā)電站，最后是中國(guó)的江夏 潮汐電站。當(dāng)前世界上還有許多大型潮汐電站擬建計(jì)劃。綜上，潮汐能的開(kāi)發(fā)利 用正在如火如荼的進(jìn)行。2、利用潮汐能遇到的難題潮汐發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)主要包括低水頭、大流量、變工況水輪機(jī)組設(shè)計(jì)制造； 電站的運(yùn)行控制；電站與海洋

10、環(huán)境的相互作用，包括電站對(duì)環(huán)境的影響和海洋環(huán) 境對(duì)電站的影響，特別是泥沙沖淤問(wèn)題；電站的系統(tǒng)優(yōu)化，協(xié)調(diào)發(fā)電量、間斷發(fā) 電以及設(shè)備造價(jià)和可靠性等之間的關(guān)系；電站設(shè)備在海水中的防腐等。我國(guó)的潮 差與世界上對(duì)潮汐能研究利用較多的國(guó)家相比擬低些，這樣就意味著電站水頭低, 機(jī)組轉(zhuǎn)速慢，水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的重量，造價(jià)以及廠房尺寸投資大。所以，必須不 斷研究超低水頭大容量水輪機(jī)組解決這一難題。對(duì)于世界上的其他國(guó)家，也面臨 各種各樣的技術(shù)難題。為此，各國(guó)一直都在努力研究中，企圖找到更好的解決方 式。有關(guān)潮汐電站壩址也是人們擔(dān)憂的問(wèn)題，這主要基于對(duì)環(huán)境影響的考慮。潮 汐電站的綜合經(jīng)濟(jì)效益和潮汐電站的環(huán)境影響也一直是

11、困擾潮汐發(fā)電的障礙。總 之，雖然在大方面上技術(shù)難題已克服，但還是有許多技術(shù)需要就一步開(kāi)發(fā)改進(jìn)， 以便獲得更大的效益。3、潮汐能利用的進(jìn)展潮汐電站技術(shù)已在過(guò)去30年間向成熟階段邁出了一大步，但為了更好的降 低工程造價(jià)，提高潮汐發(fā)電效率，盡可能的減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，各國(guó)一直在 需找有效的方法來(lái)利用潮汐能，尋求技術(shù)上的新進(jìn)展，并已取的了一定的成就。 下面重點(diǎn)介紹兩個(gè)重要的進(jìn)展：(1)潮流發(fā)電技術(shù)經(jīng)過(guò)這幾年的努力研究，潮流發(fā)電技術(shù)是作為一種“年輕”的發(fā)電技術(shù)應(yīng)運(yùn) 而生，這是近幾年來(lái)取得的一項(xiàng)重大進(jìn)展。相對(duì)于傳統(tǒng)的水庫(kù)式發(fā)電方式，它只 起步于21世紀(jì)初，但開(kāi)展迅速，在近幾年內(nèi)已逐步趨于成熟。潮流發(fā)電技

12、術(shù)直 接利用漲落潮水的水流沖擊葉輪等機(jī)械裝置進(jìn)行發(fā)電，其中大局部設(shè)備“浸沒(méi)” 海底，此外，由于潮流發(fā)電機(jī)組的葉輪轉(zhuǎn)速較低，因此對(duì)水文環(huán)境以及海洋水生 物的影響不大，具有良好的生態(tài)友好性。并且，它無(wú)需建設(shè)攔海堤壩，大大縮短 了建設(shè)周期，降低了建設(shè)投資，經(jīng)濟(jì)效益也好。正因如此，這一技術(shù)收到了關(guān)注 并取得了長(zhǎng)足開(kāi)展。(2)潮汐柵欄和潮汐渦輪技術(shù)到目前為止，利用潮汐能的發(fā)電廠絕大多數(shù)都是在河流入?？谛藿ň薮蟮恼?礙壩，但這無(wú)疑會(huì)給環(huán)境帶來(lái)不良影響。為此，科學(xué)家和工程師把注意力集中在 近岸潮汐能的開(kāi)發(fā)上。潮汐柵欄和潮汐渦輪技術(shù)是兩項(xiàng)近岸潮汐能開(kāi)發(fā)技術(shù)，這 兩種技術(shù)目前形成了競(jìng)爭(zhēng)的局面。潮汐柵欄是一種更為

13、有效的封閉式攔河壩，被放置在小島之間或小島和大陸架之間，具有巨大的發(fā)電能力。潮汐渦輪看上去很 像水下風(fēng)力渦輪，它對(duì)環(huán)境的影響更小，而且更經(jīng)濟(jì)。三、潮汐能的開(kāi)展前景在全球能源危機(jī)的大背景之下，能源危機(jī)亟待解決。潮汐能作為一種清潔的 可再生能源，其利用價(jià)值越來(lái)越引起世界范圍的關(guān)注。在化石能源消耗殆盡、關(guān) 切減緩溫室效應(yīng)、減少環(huán)境危害影響的驅(qū)動(dòng)下，各國(guó)都總結(jié)潮汐電站運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn), 論證其綜合效應(yīng)及采用新技術(shù)，實(shí)行鼓勵(lì)新能源和綠色能源開(kāi)發(fā)的政策以降低潮 汐電站本錢(qián)，掀起了新一輪開(kāi)發(fā)潮汐電站的熱潮。一座大中型潮汐電站的建立， 伴隨著大電網(wǎng)通達(dá)和增進(jìn)水陸交通的便利，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)開(kāi)展和科學(xué)技術(shù)的傳播。換 句話說(shuō)，不僅可以解決電力危機(jī)，而且還可以促進(jìn)本地區(qū)工農(nóng)業(yè)的開(kāi)展，帶來(lái)巨 大的社會(huì)效益。由此可見(jiàn)，潮汐能前景廣闊。綜上，開(kāi)發(fā)利