潮汐能發(fā)電技術(shù)

1、第一節(jié) 潮汐和潮汐能一、海洋能簡介 潮汐能是海洋能的一種。海洋是個龐大的能源寶庫，它既是吸能器，又是貯能器，蘊(yùn)藏著巨大的動力資源。海水中蘊(yùn)藏著的這一巨大的動力資源的總稱就叫做海洋能，它包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能和海水鹽差能等各種不同形態(tài)的能源。1潮汐能是指海水漲潮和落潮形成的水的動能和勢能。波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能。海流能（潮流能）是指海水流動的動能，主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動，以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動。海水溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間水溫之差的熱能。海水鹽差能是指海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的電位差能。2在海洋能中，除潮

2、汐能和潮流能來源于星球間的引力作用以外，其余各類均來源于太陽輻射能。海洋能按其賦存形式，可分為機(jī)械能、熱能和化學(xué)能，其中潮汐能、海流能、波浪能為機(jī)械能，海水溫差能為熱能，海水鹽差能為化學(xué)能。海洋能具有如下特點(diǎn)：能量蘊(yùn)藏量大，并且可以再生；能量密度低；穩(wěn)定性比其他自然資源好；發(fā)生在廣袤無垠的海洋環(huán)境中。3二、潮汐和潮汐能定義由于太陽和月球?qū)Φ厍蚋魈幰Φ牟煌鸬暮Ｋ幸?guī)律的、周期性的漲落現(xiàn)象，就叫做海洋潮汐。潮汐現(xiàn)象在垂直方向上表現(xiàn)為潮位的升降，在水平方向上則表現(xiàn)為潮流的進(jìn)退。每次潮汐的潮峰與潮谷的水位差，叫做潮差。從漲落的周期來說，可以把潮汐分為3種類型：半日潮：一個太陽日內(nèi)出現(xiàn)兩次高潮和

3、兩次低潮，半日完成一個周期的潮汐。全日潮：一個太陽日里僅出現(xiàn)一次高潮和一次低潮?；旌铣保好看紊祪纱魏鸵淮位祀s出現(xiàn)的潮汐。4第二節(jié)潮汐能發(fā)電潮汐發(fā)電，就是利用海水漲落及其所造成的水位差來推動水輪機(jī)，再由水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)來發(fā)電。其發(fā)電的原理與一般的水力發(fā)電差別不大。潮汐發(fā)電首先是把潮汐的動能和位能通過水輪機(jī)變成機(jī)械能，然后再由水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。按能量形式的不同分兩種：一種是利用潮汐的動能發(fā)電，就是利用漲落潮水的流速直接去沖擊水輪機(jī)發(fā)電；一種是利用潮汐的勢能發(fā)電，就是在海灣或河口修筑攔潮大壩，利用壩內(nèi)外漲、落潮時的水位差來發(fā)電。5潮汐能發(fā)電按其開發(fā)方式的不同又可分為如下種型式。

4、（）單庫單向式。也稱單效應(yīng)潮汐電站，這種電站僅建一個水庫調(diào)節(jié)進(jìn)出水量，以滿足發(fā)電的要求。電站運(yùn)行時，水流只在落潮時單方向通過水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。其具體運(yùn)動方式為：在漲潮時打開水庫，到平潮時關(guān)閉閘門，落潮時打開水輪機(jī)閥門，使水通過水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。在整個潮汐周期內(nèi)，電站的運(yùn)行按下列個工況進(jìn)行：充水工況等候工況發(fā)電工況等候工況。6（）單庫雙向式。與單庫單向式潮汐能發(fā)電站一樣，也只用一個水庫，但不管是在漲潮時或是在落潮時均可發(fā)電。只是在平潮時，即水庫內(nèi)外水位相平時，才不能發(fā)電。單庫雙向式潮汐電站有等候、潮汐發(fā)電、充水、等候、潮汐發(fā)電、泄水個工況。（）雙庫單向式。這種水電站需要建造兩座相互毗鄰的水庫，一

5、個設(shè)有進(jìn)水閘，僅在潮位比庫內(nèi)水位高時引水進(jìn)庫；另一個水庫設(shè)有泄水閘，僅在潮位比庫內(nèi)水位低時泄水出庫。7（）發(fā)電結(jié)合抽水蓄能式這種電站的工作原理是：在潮汐電站水庫水位與潮位接近并且水頭小時，用電網(wǎng)的電力抽水蓄能。漲潮時將水抽入水庫，落潮時將水庫內(nèi)的水往海中抽，以增加發(fā)電的有效水頭、提高發(fā)電量。以上四種形式的電站各有特點(diǎn)、各有利弊，在建設(shè)時，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐某毙汀⒊辈?、地形、電力系統(tǒng)的負(fù)荷要求、發(fā)電設(shè)備的組成情況以及建筑材料和施工條件等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，綜合進(jìn)行考慮。8潮汐能發(fā)電站的組成：（）攔水堤壩：建于河口或港灣水域與外海隔開，作用是利用堤壩構(gòu)成水庫內(nèi)、外的水位差，可分為土壩、石壩和鋼筋混凝土壩等。（

6、）水閘：用來調(diào)節(jié)水庫的進(jìn)出水量，在漲潮時向水庫進(jìn)水，在落潮時從水庫往外放水，以調(diào)節(jié)水庫的水位，加速漲、落潮時水庫內(nèi)、外水位差的形成，從而縮短電站的停機(jī)時間，增加發(fā)電量。同時滿足防洪、排澇、擋潮、抗旱、航運(yùn)等多方面的水利要求。9 （）發(fā)電廠。發(fā)電廠的設(shè)備主要包括水輪發(fā)電機(jī)組、輸配電設(shè)備、起吊設(shè)備、中央控制室和下層的水流通道及閥門等。它是直接將潮汐能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿臋C(jī)構(gòu)。其中最關(guān)鍵的設(shè)備是水輪發(fā)電機(jī)組。它一般有種基本結(jié)構(gòu)型式：豎軸式機(jī)組；臥軸式機(jī)組；貫流式機(jī)組。 10三、潮汐能可開發(fā)資源量計算潮汐能發(fā)電站的實(shí)際裝機(jī)容量和發(fā)電量，一般用經(jīng)驗(yàn)公式計算。如下：.單向潮汐電站裝機(jī)容量年發(fā)電量式中平均潮差，；水

7、庫面積，.雙向潮汐電站裝機(jī)容量年發(fā)電量11四、潮汐發(fā)電的若干技術(shù)問題.潮汐發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)問題潮汐發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)，主要有：低水頭、大流量、變工況水輪發(fā)電機(jī)組的設(shè)計與制造；電站的運(yùn)行控制；電站的系統(tǒng)優(yōu)化，包括協(xié)調(diào)發(fā)電量、間斷發(fā)電以及設(shè)備造價和可靠性等之間的關(guān)系；電站設(shè)備在海水中的防腐蝕等。海洋環(huán)境問題對于潮汐發(fā)電站來說是一個重要且復(fù)雜的課題。主要有兩方面：一是建造電站對于環(huán)境產(chǎn)生的影響，如水溫、水流、鹽度分層以及水浸到海濱產(chǎn)生的影響等。二是海洋環(huán)境對于電站的影響，主要是泥沙沖淤問題。12. 潮汐能發(fā)電要進(jìn)一步研究解決的技術(shù)問題泥沙淤積問題。海工結(jié)構(gòu)物的防腐蝕和防海洋生物附著問題。電力的補(bǔ)償問題。.

8、確定建設(shè)潮汐能發(fā)電應(yīng)考慮的問題應(yīng)從當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活用電的需要出發(fā)。必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件。建筑材料條件。13五、潮汐能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)潮汐能發(fā)電具有許多優(yōu)點(diǎn)，如下：能量可以再生，取之不盡、用之不竭，不消耗化石燃料。潮汐的漲落具有規(guī)律性，可以作出準(zhǔn)確的長期預(yù)報，因而供電穩(wěn)定可靠，沒有枯水期，可常年發(fā)電。清潔干凈，沒有環(huán)境污染。運(yùn)行費(fèi)用低。建站時沒有淹地、移民等問題。除發(fā)電外，還可進(jìn)行圍墾農(nóng)田、水產(chǎn)養(yǎng)殖、蓄水灌溉等項(xiàng)事業(yè)，收到綜合利用效益。14 潮汐發(fā)電目前存在的主要問題有：單位投資大，造價較高。水頭低，機(jī)組耗鋼多。發(fā)電具有間斷性。在工程技術(shù)上尚存在泥沙淤積以及海水、海生物對金屬結(jié)構(gòu)和海工建筑

9、物的腐蝕等問題，需要進(jìn)一步研究解決。15第三節(jié)世界潮汐能發(fā)電近些年，由于擴(kuò)大能源來源的要求日益增長，法國、英國、前蘇聯(lián)、加拿大、美國等潮汐能資源豐富的國家，都在進(jìn)行潮汐能發(fā)電的開發(fā)建設(shè)。目前，世界潮汐能發(fā)電站總裝機(jī)容量為265MW，年發(fā)電量約達(dá)億kwh，是海洋能中技術(shù)最成熟和利用規(guī)模最大的一種。據(jù)統(tǒng)計，全世界約有近百個站址可建設(shè)大型潮汐能發(fā)電站，能建設(shè)小型潮汐能發(fā)電站的地方則更多。16第四節(jié)中國潮汐能發(fā)電中國潮汐能資源十分豐富，利用條件也較好。一般潮差在m以上、平均潮差達(dá)m、每公里堤長能量為0.5億kwh、規(guī)模在億kwh以上的潮汐能資源，總計能量達(dá)2310億kwh，占潮汐能理論蘊(yùn)藏總量的80%

10、以上；潮差3m以下、每公里堤長能量為1億kwh、規(guī)模在1億kwh以上的潮汐能資源，總計能量達(dá)1940億kwh，占潮汐能理論蘊(yùn)藏總量的70%。從地理分布來看，全國有11個省、市、自治區(qū)擁有潮汐能資源，其中浙江和福建兩省蘊(yùn)藏量最大，約占全國潮汐能總資源量的80.9%，并且崗位那地形優(yōu)越，潮差較大。17中國潮汐能發(fā)電現(xiàn)狀 中國的小型潮汐能發(fā)電站，數(shù)量多，效率高。截止至2002年底，中國正在運(yùn)行發(fā)電的潮汐能發(fā)電站有8座，潮洪電站有1座，分布在浙江、江蘇、廣東、廣西、山東、福建等地區(qū)，總裝機(jī)容量10650kw。 主要的潮汐能發(fā)電站有：江廈潮汐能發(fā)電站白沙口潮汐能發(fā)電站沙山潮汐能發(fā)電站岳浦潮汐能發(fā)電站海山潮汐能發(fā)電站瀏河潮汐能發(fā)電雜很難甘竹潭洪潮發(fā)電站.18中國潮汐能發(fā)電前景 目前，中國已能生產(chǎn)幾十千瓦到幾百千瓦的潮汐能發(fā)電機(jī)組，并積累了建設(shè)