新能源发电修订稿

新能源发电

Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】

摘要随着世界能源的日益紧张，潮汐发电成为一种新能源的来源，受到世界

各国的重视。潮汐能是洁净的可再生能源。开发和利用潮汐能，对于缓

解我国能源危机具有重大意义。近几年，实践探索和理论知识结合并

用，使得潮汐发电技术发展日益迅速。本文主要介绍了潮汐发电原理，

潮汐发电站的形式以及潮汐发电的发展现状与我国潮汐发电前景等相关

的内容。

关键词：潮汐潮汐发电潮汐发电站

海洋被认为是地球的资源宝库，也被称作为能量之海。从技术及经济上的可行性，可持续发展的能源资源以及地球环境的生态平衡等方面分析，海洋能中的潮汐能作为成熟的技术将得到更大规模的利用。

一、潮汐发电的原理

潮汐能是月球和太阳等天体的引力使海洋水位发生潮汐变化而产生的能量。潮汐能利用的主要方式是发电。潮汐发电的工作原理与常规水力发电的原理类似，它是利用潮水的涨、落产生的水位差所具有的势能来发电。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的结构要适合低水头、大流量的特点。具体地说，就是在有条件的海湾或感潮河口建筑堤坝、闸门和厂房，将海湾(或河口)与外海隔开围成水库，并在闸坝内或发电站厂房内安装水轮发电机组。海洋潮位周期性的涨落过程曲线类似于正弦波。对水闸适当地进行启闭调节，使水库内水位的变化滞后于海面的变化，水库水位与外海潮位就会形成一定的高度差(即工作水头)，从而驱动水轮发电机组发电。从能量的角度来看，就是将海水的势能和动能，通过水轮发电机组转化为电能的过程。

二、潮汐发电的形式

由于潮汐电站在发电时贮水库的水位和海洋的水位都是变化的（海水由贮水库流出，水位下降，同时，海洋水位也因潮汐的作用而变化）。因此，潮汐电站是在变功况下工作的，水轮发电机组和电站系统的设计要考虑变功况，低水头、大流量以及防海水腐蚀等因素，远比常规的水电站复杂，效率也低于常规

水电站。潮汐电站按照运行方式和对设备要求的不同，可以分成单库单向型、单库双向型和双库单向型三种。

1、单库单向电站：这种发电站仅建造1个水库调节进出水量，来满足发电要求。一般在连接海湾的河口修建水坝使河口内形成水库。在涨潮时使海水进入水库；落潮时则让海水通过大坝里的涡轮电机向海湾泄水，从而发电。这种电站修建容易，但不能连续发电。在整个潮汐周期内，电站的运行按下列4个工况进行：（1）充水工况：电站停止发电，开启闸门，潮水经闸门和水轮机进入水库，至水库内水位齐平为止。（2）等候工况：关闭闸门，水

轮机停止过水，保持水库水位不变，外海侧则因落潮水位下降，直到水库内外水位差达到水轮机组的启动水头。（3）发电工况：开动水轮发电机组进行发电，水库的水位逐渐下降，直到水库内外水位差小于机组发电所需的最小水头为止。（4）等候工况：机组停止运行，水轮机停止过水，保持水库水位不变，外海侧水位因涨潮而逐渐上升，直到水库内外水位齐平，转入下一个周期。2、单库双向式。单裤双向式潮汐能发电站与单库单向式潮汐能发电站一样，也只有一个水库，但不管是潮涨还是落潮均在发电。涨潮时外海水位要高于水库水位，落潮时水库水位要高于外海水位。通过控制，在使内外水位差大于水轮发电机所需要的最小水头时才能发电。若保证涨潮，落潮均能发电，一是采用双向水轮发电机组，以适应涨潮，落潮时相反的水流方向；二是建造适用于水流变向的流通结构。由于单库双向发电站在涨潮，落潮过程中均能发电，因此，每日发电时间延至14—16小时，较充分地使用了潮汐能量，电站效率可提高至34%。

3、双库（高，低库）式。这种潮汐发电方式需要建造毗邻水库，一个水库设进水阀，仅在潮水位比水库内水位高时引水进库；另一个水库设泄水阀，仅在潮水位比枯内水位低时泄水出库。其电站布置如图所示。这样，前一个水的水位始终较后一个水库的水位高。故前者称为高位水库，后者称为低位水库，高位水库和低位水库之间终日保持着水位差，水轮发电机组放置于两水库之间的隔坝内，水流即可终日通过水轮发电机组不断地发电。潮汐电站的建造有许多设计方案，采用何种形式最佳，要根据当地湖型，潮差，地形条件，电力系统负荷要求，发电设备，建造材料和施工条件等技术指标进行选择

三、潮汐发电的发展现状

目前,世界上有几座商业运行的潮汐电站:法国朗斯电站(1966年投运)、俄罗斯基斯拉雅试验电站(1968年投运)、加拿大安纳波利斯电站(1984年投运)以及中国的8座微型潮汐电站。韩国的始华(Sihwa)潮汐工程正在施工中,英国和加拿大已经开展了大型潮汐电站的设计工作。印度、澳大利亚和俄罗斯也在设计潮汐电站。俄罗斯的潮汐工程有:白海的梅津电站、鄂霍茨克海南部的图古尔电站和巴伦支海的科尔斯克电站。表1示出了世界上部分已建、在建和拟建的潮汐电站。世界潮汐能的理论蕴藏量估计为4 000 GW,与可利用的水电蕴藏量相当。当前研究的139座沿海潮汐电站的总装机容量估计为810 GW,可能发电量为2 000 TW·h,其中俄罗斯分别占115 GW和260 TW·h。近50 年来,工程技术人员一直致力于将潮汐发电形成工业规模的研究,其技术关键在于设计出适应海水腐蚀的涡轮机。另一项关键措施——浮运法施工技术的推广避免了在很深的水中及在易遭受风暴潮威胁的坝址修建昂贵且复杂的围堰，从而使工程造价降低了 25%～38%。

四、我国潮汐发电的前景

随着我国经济的不断发展，电力不足的问题已越来越严重。特别是东部沿海地区为我国的电力负荷中心所在，每年的电力消费约占全国的 40%。而这些地区煤、石油等常规能源资源比较贫乏，可再生能源蕴藏量大。因此，立足于本地区的可再生清洁能源的开发利用成为解决电力供应不足的重要途径。我国海岸线曲折漫长，北起中朝交界的鸭绿江口，南达中越相交的北仑河口，大陆岸线长达 18 000 多km，加上 6 500 多个海岛的岸线，岸线长度超过 32 000 km。以杭州湾为界，以北主要是平原型海岸（除辽东半岛、山东半岛外），由厚而松散的粉砂或淤泥组成，岸线平直，潮差较小，良好的潮汐发电港湾坝址较少；以南主要为基岩港湾形海岸，岸线曲折，海岸坡度陡，水深潮大，有优良的潮汐发电坝址。据对全国可开发装机容量 200 kW 以上的 424 处港湾坝址的调查资料表明，我国的潮汐能蕴藏量为 1.1 亿 kW，可开发总装机容量为 2 179×104 kW，年发电量 624×108 kW?h。容量在 500 kW 以上的站点共 191 处，可开发总装机容量为 2 158×104 kW。主要集中在福建、浙江两省，潮汐能资源占全国的 88%。两省平均潮差分别为 4.2 m 和 4.29 m。适合潮汐发电