潮汐能的发展和应用

潮汐能的发展和应用

The development and application of tidal power

摘要尽管寻找新能源的工作已经有相当的历史了，但是世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中，人

们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。

Abstract Although humans have been looking for new energy for many years, environmental pollution and shortages of energy all over the world have

forced more people to stuggle for new energy . During this , people focus their

eyes on all kinds of renewable alternative energy sources eventally.

关键词原理单水库双水库选址条件优缺点潮汐电站环境影响

Keywords principle single reservoir double reservoir l ocation conditions advantages and disadvantages tidal power station environmental impact

1.潮汐能概述

潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能，其利用原理和水力发电相似。潮汐能是以势能形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能。它包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量，潮水在涨落中蕴藏着巨大能量，这种能量是永恒的、无污染的能量。因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量称为潮汐能。潮汐能的能量与潮量和潮差成正比，或者说，与潮差的平方和水库的面积成正比。和水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。

2.潮汐能的发电原理

潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。潮汐电站可以是单水库或双水库。

2.1 单水库

单库单向运行发电:单水库只筑一道堤坝和一个水库，老的单水库潮汐电站是涨潮时使海水进入水库，落潮时利用水库与海平面的潮差推动水轮机发电。它不能连续发电，因此又称为单水库单程式潮汐式电站。

单库双向运行发电:新的单水库潮汐电站利用水库的特殊设计和水闸作用既可涨潮时

发电，又可以在落潮时运行，只是在水库内外水位相同时的平潮时才不能发电。这种电站称之为单水库双程式潮汐电站，它大大提高了潮汐能利用率。

2.2 双水库

双库单向运行发电:为了潮汐电站能够全日连续发电就必须采用双水库的潮汐电站。这种电站建有两个相邻的水库，水轮发电机组放在两个水库之间的隔坝内。一个水库只在潮涨时进水（高位水库），一个水库（低位水库）只在落潮时泄水；这两个水库之间始终保持有水位差，因此可以全日发电。

抽水增能发电方式:上述运行方式中均存在着停止发电期，只要水位低于水轮机最小发电水头则发电就会停止。停止发电时期，水坝两侧的水位非常接近。如果此时开始抽水进库，或抽水出库，就可以继续发电了，而且发电量也会大大增加。虽然抽水时需要耗费一定的电量，但根据实际计算，发电量比耗电量可大一倍以上。现有水轮机在技术上已经具备发电、抽水、排水、过流四种功能。所以在抽水、排水过程里不用额外增加抽水、排水设备，节约了成本。

3.水轮机

在潮汐能发电过程中，水轮机是转换的关键设备。适用于潮汐电站的水轮机主要有两种，分贝为贯流式和轴流转桨式，也称卡普兰式。贯流式机组为非轴式，流道如管状，厂房、流道体积较小，水流较顺畅；而轴流转桨式属主轴型，流道及厂房结构体积较大，工程量及造价也比较大，且功率、技术性能都不如贯流式机组。由于海水潮汐的水位差远低于一般水电站的水位差，所以潮汐电站应采用低水头、大流量的水轮发电机组。目前全贯流式水轮发电

机组由于其外形小、重量轻、管道短、效率高已在各潮汐电站得到广泛使用。

4.著名潮汐电站

4.1 国外已运行的著名潮汐电站

法国朗斯潮汐电站：建成于1966年，总装机容量为240MW，单机功率为10MW，共24台水轮机，年发电5.4亿度，是当时世界上最大的海洋能发电工程。其技术创新是采用了与常规水电站不同的，具有正反向发电、泄水和抽水的灯泡式贯流水轮发电机组，不但提高了潮汐能的利用效率，同时降低了电站的造价。该电站总的基建费用为5.7亿法郎（约1亿美元），若按1973年的实际发电量计算，每度电的成本大概是水力发电的2倍。由于潮汐发电是波动和间歇的，输出功率变化大，全年平均输出的电量为额定装机能力的25%。

加拿大安纳波利斯潮汐电站：座落在芬地湾口安纳波利斯-罗亚尔，该地潮差为4.2～8.5米。电站采用全贯流水轮发电机组。

爱尔兰斯特兰福特湾的潮汐电站：斯特兰福特湾潮汐电站是世界上十大可再生能源工程之一，也是目前为止，海洋上最大的潮汐发电站。不过该记录将在2015年被建在韩国Wando Hoenggan Waterways的工程打破，该工程投资8.2亿美元，装机容量有300兆瓦，60英尺高(18米)的涡轮靠自身重力固定于海底。

4.2国内已运行的著名潮汐电站：

中国江厦潮汐电站：位于我国浙江省乐清湾北端的江厦港。该电站是1974年在原“七一”塘围垦工程的基础上建造的，集发电、围垦造田、海水养殖和发展旅游业等各种功能为一体。该电站的特点是采用类似法国朗斯电站的双向发电的灯泡贯流式水轮发电机组。该站址最大潮差8.39m，平均潮差5.1m，原设计为6台500kW机组，有6个机坑，实际安装了5台机组，第一台为500kW，在1980年5月投入运行；第二台为600kW，其余3台为700kW，最后一台于1986年投入运行。目前总装机为3200kW，为当时世界第三大潮汐电站。坝址以上港湾面积约8000亩，由于库区原计划围垦造田5600亩，当地农民私自占地围垦或养殖，可供发电的水面积不足2000亩。1986年五台机组年发电量约600万度，低于1070万度的原设计年发电量，发电的的经济效益不高。多年来，电厂计划加高围堰，提