什么是潮汐能:
潮汐能是從海水面晝夜間的漲落中獲得的能量。潮汐能包括潮汐和潮流兩種運動方式所包含的能量,潮水在漲落中蘊藏著巨大能量,這種能量是永恒的、無污染的能量。潮汐導致海水平面周期性地升降,因海水漲落及潮水流動所產生的能量成為潮汐能。
潮汐能的來源:
潮汐能是由潮汐現象產生的能源,它與天體引力有關,地球-月亮-太陽系統的吸引力和熱能是形成潮汐能的來源。潮汐能是由日、月引潮力的作用,使地球的巖石圈、水圈和大氣圈中分別產生的周期性的運動和變化的總稱。固體地球在日、月引潮力作用下引起的彈性—塑性形變,稱固體潮汐能。
作為完整的潮汐科學,其研究對象應將地潮、海潮和氣潮作為一個統一的整體,但由于海潮現象十分明顯,且與人們的生活、經濟活動、交通運輸等關系密切,因而習慣上將潮汐能一詞狹義理解為海洋潮汐。
潮汐能的應用:
潮汐作為一種自然現象,為人類的航海、捕撈和曬鹽提供了方便,早在11世紀,英國、法國和西班牙就有利用潮汐能的水車,當時的潮汐水車被用來吸取總潛能中的一小部分能量,生產約30—100千瓦的機械能。
目前,潮汐能的利用方式主要是發電。潮汐發電是利用海灣、河口等有利地形,建筑水堤,形成水庫,以便于大量蓄積海水,并在壩中或壩旁建造水利發電廠房,通過水輪發電機組進行發電。世界上潮差的較大值約為13—15m,但一般說來,平均潮差在3m以上就有實際應用價值。潮汐能是因地而異的,不同的地區常常有不同的潮汐系統,他們都是從深海潮波獲取能量,但具有各自獨特的特征。
只有出現大潮,能量集中時,并且在地理條件適于建造潮汐電站的地方,從潮汐中提取能量才有可能。雖然這樣的場所并不是到處都有,但世界各國都已選定了相當數量的適宜開發潮汐電站的站址。
潮汐發電的原理:
潮汐發電與普通水利發電原理類似,通過出水庫,在漲潮時將海水儲存在水庫內,以勢能的形式保存,然后,在落潮時放出海水,利用高、低潮位之間的落差,推動水輪機旋轉,帶動發電機發電。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,從而潮汐發電的水輪機結構要適合低水頭、大流量的特點。具體地說,就是在有條件的海灣或感潮河口建筑堤壩、閘門和廠房,將海灣(或河口)與外海隔開圍成水庫,并在閘壩內或發電站廠房內安裝水輪發電機組。海洋潮位周期性的漲落過程曲線類似于正弦波。對水閘適當地進行啟閉調節,使水庫內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) ,從而驅動水輪發電機組發電。
利用潮汐發電必須具備兩個物理條件。
第一,潮汐的幅度必須大,至少要有幾米。
第二,海岸的地形必須能儲蓄大量海水,并可進行土建工程。
潮汐發電的形式:
潮水的流動與河水的流動不同,它是不斷變換方向的,潮汐發電有以下三種形式:
1)單池單向發電;
2)單池雙向發電;
3)雙池雙向發電。
潮汐發電的應用現狀與前景:
由于常規電站廉價電費的競爭,建成投產的商業用潮汐電站不多。然而,由于潮汐能蘊藏量的巨大和潮汐發電的許多優點,人們還是非常重視對潮汐發電的研究和試驗。
據海洋學家計算,世界上潮汐能發電的資源量在10億千瓦以上,也是一個天文數字。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的發電裝機容量,疊加起來即為估算的資源量。
20世紀初,歐、美一些國家開始研究潮汐發電。第一座具有商業實用價值的潮汐電站是1967年建成的法國郎斯電站。該電站位于法國圣馬洛灣郎斯河口。郎斯河口最大潮差13.4米,平均潮差8米。一道750米長的大壩橫跨郎斯河。壩上是通行車輛的公路橋,壩下設置船閘、泄水閘和發電機房。郎斯潮汐電站機房中安裝有24臺雙向渦輪發電機,漲潮、落潮都能發電。總裝機容量24萬千瓦,年發電量5億多度,輸入國家電網。
1968年,前蘇聯在其北方摩爾曼斯克附近的基斯拉雅灣建成了一座800千瓦的試驗潮汐電站。1980年,加拿大在芬地灣興建了一座2萬干瓦的中間試驗潮汐電站。試驗電站、中試電站,那是為了興建更大的實用電站做論證和準備用的。
世界上適于建設潮汐電站的二十幾處地方,都在研究、設計建設潮汐電站。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、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。隨著技術進步,潮汐發電成本的不斷降低,進入2l世紀,將不斷會有大型現代潮汐電站建成使用。
中國潮汐能的理論蘊藏量達到1.1億千瓦,在中國沿海,特別是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。其中浙江、福建兩省蘊藏量最大,約占全國的80.9%。我國的江夏潮汐實驗電站,建于浙江省樂清灣北側的江夏港,裝機容量3200kW,于1980年正式投入運行。
中國水力資源的蘊藏量達6.8億kW,約占全世界的1/6,居世界第1位,建成后的長江三峽水電站將是世界上最大的水力發電站,裝機容量1820萬kW。
中國的潮汐能資源:
中國海岸線曲折,全長約1.8*104km,沿海有6000多個大小島嶼,組成14000km的海島岸線。漫長的海岸蘊藏著十分豐富的潮汐能資源和很多優越的潮汐電站站址。全國潮汐能理論蘊藏量大約為0.11TW,年發電量約為2750*108kw·h;可供開發的約3580*104kw,發電量為870*108kw·h/a。如果把港灣面積和潮差更小一些的地點計算在內,其數字則會更大。中國潮汐動力資源的開發條件較好,一般潮差都在1m以上,平均潮差達2m,堤長能量為0.5*108kw·h/km。規模在1*108kw·h以上的潮汐總能量為2310*108kw·h,占潮汐能資源總量的80%以上。潮差3m以上,堤長能量為l*108kw·h/km,規模在1*108kw·h以上的潮汐能資源總能量達1940*108kw·h,占7%。
(一)蘊藏量十分可觀。
(二)中國潮汐能資源的地理分布十分不均勻。沿海潮差以東海為最大,黃海次之,渤海南部和南海最小。河口潮汐能資源以錢塘江口為最豐富,其次為長江口,以下依次為珠江、晉江、閩江和甌江等河口。以地區而言,主要集中在華東沿海,其中以福建、浙江、上海長江北支為最多,占中國可開發潮汐能的88%。
(三)地形地質方面,中國沿海主要為平原型和港灣型兩類,以杭州灣為界,杭州灣以北,大部分歸平原海岸,海岸線平直,地形平坦,并由沙或淤泥組成,潮差較小,且缺乏較優越的港灣壩址;杭州灣以南,港灣海岸較多,地勢險峻,岸線岬灣曲折,坡陡水深,海灣、海岸潮差較大,且有較優越的發電壩址。但浙、閩兩省沿岸為淤泥質港灣,雖有豐富的潮汐能資源,但開發存在較大的困難,需著重研究解決水庫的泥沙淤積問題。

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