潮汐发电 新能源技术 课程论文

浅析潮汐发电的开发与利用

摘要：在综合分析潮汐发电的必要性及国内外研究进展的基础上，阐述了潮汐发电的原理，最后提出中国的潮汐电站应走综合利用之路。

关键字：潮汐发电，新能源，必要性，进展，潮汐能

Analysis of exploitation and utilization of tidal power plants in our country Abstract：This paper comprehensive analyses the importance of tidal power in china and recent progress in research at home and abroad，elaborate the principle of tidal power，and puts up complex utilization for tidal power plants in china．

Key words: tidal power, new energy, importance, progress,tidal energy

正文：

一、利用潮汐能的必要性

1974年能源会议统计，全球海洋中所蕴藏的潮汐能约有30亿kW，可供开发的约占2％，即约6400万kW。全球电力市场到2000年已达8 000亿美元并继续呈上升趋势。但是，仍有2亿人的用电需求得不到满足，发展中国家的用电量以每8年翻一番的速度在增长。在满足用电需求的同时，降低石油等非再生资源的消耗，减少环境污染，开发新型环保电站迫在眉睫。我国至今开发的潮汐能不足可开发量的l‰，潮汐能是一种洁净无污染、蕴藏量丰富的可再生新能源。我国海岸线漫长曲折，蕴藏着丰富的潮汐能资源，开发和利用潮汐能，对于缓解我国能源危机具有重大意义。经过多年来对潮汐电站建设的研究和试点，不仅在技术上日趋成熟，而且在降低成本、提高经济效益方面也取得了很大进展。潮汐发电前景广阔。

二、国内外研究进展

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。

表1世界部分已建、在建和拟建潮汐电站

国家电站装机容量

/GW 年发电量

/TW·h

水轮机类

型

转轮直径

/m

状态

法国朗斯0.240 0.50 灯泡式 5.30 1966年投

运

俄罗斯基斯拉亚0.400 0.10 灯泡式 3.30 1968年投

运

加拿大安纳波利

斯0.019 0.03 全贯流式8.60 1984年投

运

韩国始华0.254 0.55 灯泡式 5.82 在建

英国塞文8.640 17.00 灯泡式9.10 1989年设

计报告

英国摩西0.700 1.40 轴流式8.00 1992年设

计报告

俄罗斯图尔占8.000 19.50 轴流式10.00 1994年可

行性报告

5.180 1

6.00 正交式 5.00 2006年可

行性报告俄罗斯梅津11.400 38.90 正交式10.00 1999年可

行性报告

正交式 5.00 2006年可

行性报告我国是世界建造潮汐电站最多的国家，在20世纪50"70年代先后建造了近50座。但据20世纪80年代统计，只有8座尚在工作，总装机6 120 kW，其中最大的是浙江江厦潮汐试验电站，为3 900 kW。单机容量500 kW和700 kW的灯泡贯流式水轮发电机组全由我国自己研制。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，在机组可靠性、水库泥沙防淤、连续供电、防腐和防污、浮运法施工、操作系统自动化和优化调度等方面取得了显著成果。

2002年提出利用近海浅滩人工筑库的潮汐电站，可以不占用宝贵的港湾、河口，不干扰海洋自然环境，英国威尔士已有三处在论证。我国沿海大陆架宽广，有大片倾斜平缓的浅滩，又有具有研发价值的潮差，可以考虑此种方法开发潮汐能。

三、潮汐发电原理

潮汐是海水在天体(主要是月球和太阳)的引潮力作用下所产生的周期性运动，海面垂直方向的涨落称为潮汐。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。由于蓄积的海水流量较大，但落差不大，并且呈间歇性，因此潮汐发电的水轮机的结构要适合低水头、大流量的特点。

开发潮汐能，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。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。库侧水位与海侧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(图1)。从能量的角度来看，潮汐发电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。可开发的潮汐能量和装机容量可按下列经验公式估算：

E a=0．55 x 106H2S(1-1)

P=200H2S(1-2)

式中：E a 为潮汐电站年发电量（单位kWh）;

P为潮汐电站装机容量（单位kW）；

H为潮差（单位m）；

S为同一水深下的海域面积（单位km2）

○1○2○3○4○5○6○7○8○1

图l 双向运行潮汐电站工作原理示意图

注：本图系考虑水泵抽水工况下的双向潮汐电站工况示意图．

四、潮汐电站的综合利用

潮汐发电的主要优点是具有月平均规律性。另一方面，潮汐发电的主要特点