潮汐能利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

1、潮汐能的利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景摘要：當今世界，能源問題已成為全世界的焦點，節(jié)約能源，開發(fā)利用可再生、 無污染的新能源已成為人類亟待解決的問題。潮汐能作為其一種清潔的 新能源得到了廣泛的重視。本文總結(jié)了國內(nèi)外潮汐能利用利用狀況，并 簡要介紹我國潮汐能開發(fā)利用的意義及其開發(fā)可行性情況，同時指出我國潮汐能大規(guī)模開發(fā)利用所面臨的問題在此基礎(chǔ)上提出未來研究的方 向并給出相應建議。關(guān)鍵詞：潮汐能；潮汐發(fā)電：潮汐能利用世界經(jīng)濟的現(xiàn)代化，得益于化石能源，如石油、天然氣煤炭與核裂變能的廣 泛的投入應用，因而它是建筑在化石能源基礎(chǔ)之上的一種經(jīng)濟。然而由于化石能 源屬于不可再生資源隨著其量的減少， 能源供應的鏈條將會出

2、現(xiàn)中斷，這必將導 致世界經(jīng)濟危機和沖突的加劇，最終葬送現(xiàn)代市場經(jīng)濟?；剂系氖褂脤Νh(huán)境 的破環(huán)效應日益受到人們的關(guān)注。我國作為一個能源消耗大國近年來一直努力減少對化石燃料的依賴。尋求可替代性能源，同時積極改變經(jīng)濟增長模式降低環(huán)境污染， 走可續(xù)發(fā)展道路。潮汐 能作為一種潔凈的，可再生資源對其進行開發(fā)利用可以有效的緩解我國能源緊缺 問題和環(huán)境污染問題。針對該種情況，本文通過對潮汐發(fā)電現(xiàn)狀的總結(jié)， 結(jié)合我 國自身開發(fā)潮汐能的可行性現(xiàn)狀，指出我國擁有巨大的潮汐能開發(fā)利用潛力為我 國今后的潮汐能開發(fā)利用研究提供合理參考。.潮汐能概述潮汐能是月球和太陽等天體的引力使海洋水位發(fā)生潮汐變化而產(chǎn)生的能量。 潮

3、汐能利用的主要方式是發(fā)電。潮汐發(fā)電的工作原理與常規(guī)水力發(fā)電的原理類 似，它是利用潮水的漲落產(chǎn)生的水位差所具有的勢能來發(fā)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(fā)電的水 輪機的結(jié)構(gòu)是適合低水頭、大流量的特點。具體的說，就是在有條件的海灣或感 潮河口建筑堤壩、閘門和廠房，講海灣（或河口）與海隔開圍成水庫，并在閘壩 內(nèi)或發(fā)電站廠房內(nèi)安裝水輪發(fā)電機組。海洋潮位周期性的張璐過程曲線類似于正 弦波。對水閘適當?shù)捏@醒啟閉調(diào)節(jié)，使水庫內(nèi)水位的變化滯后于海面的變化， 水 庫水位與外海潮位就會形成一定的高度差（即工作水頭），從而驅(qū)動水輪發(fā)電機 組發(fā)電。從能量的角度來看，

4、就是將海水的勢能和動能，通過水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)化 為電能的過程。由于潮水的流動方向是不斷改變的，因此就使得潮汐發(fā)電出現(xiàn)不 同的形式，即單庫單向型、單庫雙向型和雙庫單向型三種電機組轉(zhuǎn)化為電能的過 程。.國內(nèi)外潮汐能利用現(xiàn)狀國外潮汐能利用情況世界上第一座潮汐發(fā)電站始建于德國，1912年德國在胡蘇姆興建的一座小 型潮汐電站，開創(chuàng)了潮汐發(fā)電的新紀元。其后潮汐電站事業(yè)蓬勃發(fā)展，英國、美 國、法國、加拿大、印度、韓國等都對其投入大量人力物力?，F(xiàn)今，世界上運行 的著名電站主要有法國朗斯潮汐電站、美國阿拉斯加尼克灣、加拿大芬地灣、英國賽文河口、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

5、茨克海品仁灣、韓國仁川灣等地的潮汐電站。1966年法國建成了朗斯潮汐電站，該電站最大潮差為13.4m,平均8m,水庫面積22km2,攔潮拔高12m,長750m。其機容量為24kW,年發(fā)電量為5.44 億度，是當時世界上最大的潮汐電站。其技術(shù)創(chuàng)新是采用了與常規(guī)水電站不同的， 具有正反向發(fā)電、泄水和抽水的燈泡式貫流水輪發(fā)電機組， 不但提高了潮汐能的 利用效率，同時降低了電站的造價。加拿大于1984年年在芬地灣建成了取名為安納波利斯的潮汐發(fā)電站。該電 站采取落潮發(fā)電運行，該區(qū)平均潮差為 4.28.5m,年發(fā)電量為50GWh芬地灣 是世界上潮汐能最大的地方，該處潮差最大可達18m。該潮汐電站總裝機容量

6、1.9萬kW,采用新型全貫流式水輪發(fā)電機組，減少投資 20%,取得良好的經(jīng)濟 效益。該電站是建設(shè)芬迪灣大型潮汐電站坎伯蘭和科別庫依德的試驗電站，它的建成和良好效益，證明了芬迪灣建大型潮汐電站的可行性， 加拿大因此計劃推進 大型潮汐電站的興建。英國、印度、澳大利亞和阿根廷等國對規(guī)模數(shù)十萬到數(shù)百萬千瓦的潮汐電站 建設(shè)方案作了不同深度的研究。預計到 2030年，世界潮汐電站的年發(fā)電總量將 達 600 億 kW - h02.2國內(nèi)潮汐能利用情況我國大陸海岸線長達1.8X 104km,據(jù)全國沿海普查資料，全國有近200個海灣、 河口可開發(fā)潮汐能，可開發(fā)的潮汐能年總發(fā)電量達600億kWh,可裝機總?cè)萘靠蛇_

7、20GW。東南沿海有很多能量密度較高，平均潮差4-5m,最大潮差7-8m,自然環(huán)境條件優(yōu)越的壩址，如錢塘江口，最大潮差7.5m,據(jù)估計能建5000MW級 潮汐電站有上海的長江口北支，最大潮差 6m,具有建造700MW級潮汐電站的 潛力。我國是世界上建造潮汐電站最多的國家， 先后建造了幾十座潮汐電站，但由于各 種原因，目前只有8個電站在正常運行發(fā)電，總裝機容量為 6000kW年發(fā)電量 1000多萬kW h,僅次于法國、加拿大。近年來我國潮汐能發(fā)電的研究工作也一直在進行， 我國學者翻譯介紹了較多國外 潮汐能開發(fā)利用的相關(guān)文章，引進國外先進技術(shù)和經(jīng)驗。這些文章涉及面較廣， 幾乎涵蓋潮汐發(fā)電的各個方面

8、，為我國的潮汐能開發(fā)利用提供了寶貴的指導意見 和參考價值。同時國內(nèi)也進行了相應研究，陳金松等描述了潮汐發(fā)電的國內(nèi)外現(xiàn) 狀并在此基礎(chǔ)上提出潮汐發(fā)電的應用前景。張發(fā)華綜合分析潮汐電站的優(yōu)缺點， 提出潮汐電站的未來研究方向。范波芹等提出在現(xiàn)有資源的情況下應該重視潮汐 能資源的開發(fā)，未來潮汐能利用前景廣闊。黃軍輝從自然因素、環(huán)境影響和社會 效應等方面分析潮汐電站的開發(fā)前景。楊愛菊等介紹國內(nèi)外典型潮汐電站概況， 淺析潮汐電站選址所要考慮的基本要素，包括海洋水文、地域地形、泥沙特性、 地質(zhì)特性、樞紐布置和社會經(jīng)濟等，指出潮汐電站選址的前期工作應根據(jù)其基本 要素做充分研討論證。張紹正等分析了電化學腐蝕和空蝕

9、兩種主要腐蝕的機理， 并結(jié)合江廈潮汐試驗電站介紹了國內(nèi)外潮汐電站的先進防護技術(shù)。朱春英主要介紹江廈新型潮汐試驗電站防腐防污措施、外加電流陰極保護系統(tǒng)海岸工程第1期的組成與特性及機組防腐防污配套漆等。 王東輝等從構(gòu)成潮汐電站工程投資主 要部分的土建工程和機電設(shè)備兩方面入手， 探求降低潮汐電站造價的技術(shù)，力圖 推進潮汐電站的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?？傊毕艿拈_發(fā)利用還在繼續(xù)研究之中。.潮汐能發(fā)電的優(yōu)缺點潮汐能發(fā)電的優(yōu)點1、能源清潔可靠，可以經(jīng)久不息地利用，且不受氣候條件的影響。2、雖然有周期性間歇，但有準確規(guī)律，可用電子計算機預報，并有計劃納入電 網(wǎng)運行。3、一般離用電中心近，不必遠距離送電。4、潮汐電站

10、興建后的最高庫水位總是低于建站前最高潮水位，因此潮汐電站庫 區(qū)不但不淹沒土地，還可以促淤圍墾，發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖。以浙江江廈潮汐試驗電站 為例，電站年上網(wǎng)電量500*104千瓦時，按0.5元/千瓦時電價計，年售電收入 扣除稅收后約200萬元。但水庫圍墾了 366hn2農(nóng)田，年收入超過1000萬元：提 供1.37km2面積的海產(chǎn)品養(yǎng)殖區(qū)域，年產(chǎn)值在 1500萬元以上。5、潮汐電站的主要部分建在水下，不污染環(huán)境，而且還美化環(huán)境，提高旅游效益。如法圍朗思潮汐電站建成后，高水位比天然潮位降低了0.5-1.0 m,原波濤洶涌的朗斯河三角灣變成了平靜的湖泊，成了人們旅游休閑場所。止匕外，通過 700m長的壩頂公

11、路連接城市，使城市之間的距離縮短了30km,每年從壩上通過的汽車達50萬輛。潮汐能發(fā)電的缺點1、潮差和水頭在一日內(nèi)經(jīng)常變化，在無特殊調(diào)節(jié)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(wǎng)并網(wǎng)運行，以克服其 間歇性。2、潮汐發(fā)電存在半月變化，潮差可相差二倍，故保證出力、裝機的年利用小時 數(shù)也低。3、潮汐電站建在港灣?？?，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(fā)電形式。漲落潮水流方向相反，敵水輪機體 積大，耗鋼量多， 進出水建筑物結(jié)構(gòu)復雜。而且因浸泡在海水中，海水、海生 物對金屬結(jié)構(gòu)物和海工建筑

12、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(huán)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(fā)電雖然存在以上不足之處，但隨著現(xiàn)代技術(shù)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(fā)電、利用抽水蓄能、納人電網(wǎng)調(diào)節(jié)等措施， 可以彌補第一個缺點；采用現(xiàn)代化浮運沉箱進行施工，可以節(jié)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。.潮汐能的發(fā)展前景全球潮汐能發(fā)展前景全球潮汐能的理論蘊藏量大約在萬億 2030kW- h/a,相當于所有河

13、川水力 發(fā)電總量，但可供開發(fā)程度比較低，不同國家情況不一。初期研究表明：全球經(jīng) 濟型潮汐電站年供電能力在1萬億kW h左右，最高為2萬億kW h,但這僅 僅只占未來電力需求的一小部分。河川水力發(fā)電潛力較低，大約是1000億kW h。據(jù)海洋學家計算，世界上潮汐能發(fā)電的資源量在10億千瓦以上，也是一個天文數(shù)字。潮汐能普查計算的方法是，首先選定適于建潮汐電站的站址， 再計算 這些地點可開發(fā)的發(fā)電裝機容量，疊加起來即為估算的資源量。世界上適于建設(shè)潮汐電站的20幾處地方，都在研究、設(shè)計建設(shè)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、

14、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。我國潮汐能發(fā)展前景我國海岸線曲折漫長，北起中朝交界的鴨綠江口，南達中越相交的北侖河口， 大陸岸線長達18000多km,加上6500多個海島的岸線，岸線長度超過32000km。 以杭州灣為界，以北主要是平原型海岸（除遼東半島、山東半島外） ，由厚而松 散的粉砂或淤泥組成，岸線平直，潮差較小，良好的潮汐發(fā)電港灣壩址較少；以 南主要為基巖港灣形海岸，岸線曲折，海岸坡度陡，水深潮大，有優(yōu)良的潮汐發(fā) 電壩址。據(jù)對全國開發(fā)裝機容量200kW以上的424處港灣壩址的調(diào)查資料表明， 我國的潮汐能蘊藏量為1.1億kW。我國沿海地區(qū)以杭州灣為界，以北主要

15、是平原型海岸（除山東半島和遼東半 島），由厚而松散的粉砂或淤泥組成，岸線平直，潮差較小，良好的潮汐發(fā)電港 灣壩址較少；以南主要為基巖港灣型海岸，岸線曲折，海岸坡度陡，水深潮大， 有優(yōu)良的潮汐發(fā)電壩址。我國可建萬kW級電站的港址有杭州灣、象山灣等數(shù)十 處。.結(jié)語與展望我國潮汐能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)取得了很大進展，以后的研究重點應該從以下幾方 面入手：首先，做好先期規(guī)劃工作，主要有潮汐能調(diào)查、壩址選擇、社會可行性 分析等，在電站建設(shè)之前充分論證其可行性。 其次，提高電站建設(shè)的質(zhì)量及經(jīng)營 管理水平等主觀因素，提高電站的運行壽命。再次，要加大對國外已有潮汐能發(fā) 電技術(shù)的研究及開發(fā)潮汐能利用的新技術(shù)， 我國可以

16、借鑒俄羅斯、英國等潮汐發(fā) 電技術(shù)先進國家的先進技術(shù)和經(jīng)驗， 學以致用，在此基礎(chǔ)之上，積極研發(fā)自主技 術(shù)，力求我國躋身于潮汐發(fā)電技術(shù)先進國家行列。 最后，積極拓展潮汐電站的其 他功能，分擔潮汐電站建設(shè)成本，例如開展水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游等，充分利用電站。雖然潮汐能開發(fā)利用未形成規(guī)模且依舊面臨諸多待解決問題，但隨著人類社會的發(fā)展，化石能源將會逐步消失，同時人類對新能源的要求將會越加趨向環(huán)保 化，以此維護人類賴以生存的環(huán)境。 在這樣的背景下，我國應該積極總結(jié)潮汐電 站的運行經(jīng)驗，充分借鑒國外的先進經(jīng)驗和技術(shù)，同時，政府應該發(fā)揮主導作用， 重視潮汐能的開發(fā)利用，可以設(shè)立專項基金用于潮汐能開發(fā)利用研究工作以及相

17、 關(guān)人員培訓工作，同時應該給予潮汐能開發(fā)利用的優(yōu)惠條件， 制定相應的扶持政 策，如稅收減免和電價補貼等來吸收投資者，并制定和完善相應的電力競爭制度， 使投資者更注重技術(shù)和管理的改革，從而使潮汐電站得以健康發(fā)展。1陳金松，王東輝，呂朝陽.潮汐發(fā)電及其應用前景J.海洋開發(fā)與管理，2008,25(11):84-86.2謝秋菊，廖小青，盧冰等.國內(nèi)外潮汐能利用綜述J.水利科技與經(jīng)濟， 2009,15(8):670-671.3劉全根.世界海洋能開發(fā)利用狀況及發(fā)展趨勢J.能源工程，1999,(2)5-8.4郭成濤.潮汐能利用的新概念J.海洋學報.1994,16(1)142-147.5魏萊普.波浪和潮汐能開發(fā)技術(shù)的研發(fā)進展J.水利水電快報，2010,31(4):11-186黃軍輝.淺析潮汐電站的開發(fā)前景J.水利工程，2010(10):233.7王東輝，陳金松，呂朝陽等.推進潮汐發(fā)電技術(shù)進步，加快抄襲利用產(chǎn)業(yè)化 進程J.海洋開發(fā)與管理，2009,26,(1):97-100.8郭成濤，建議研