大工14春《新能源发电》辅导资料六

新能源发电辅导资料六

主题：第四章潮汐能与潮汐发电

学习时间：2014年5月5日—5月11日

内容：

我们这周主要学习潮汐能与潮汐发电。

一、学习要求

了解人类认识和利用潮汐历史

了解或掌握潮汐资源的特征及其分布

掌握潮汐发电的基本原理和潮汐电站的构成

了解潮汐发电的发展应用情况

二、主要内容

第一节人类对潮汐的认识和利用

（一）人类对潮汐的认识

我国古人把白天的海水涨落叫做“潮”，夜间的海水涨落叫做“汐”，合起来称为“潮汐”。

潮汐是由于太阳和月球对地球各处引力的不同所引起的海水有规律的、周期性的涨落现象。太阳和月球引起的海水上涨，分别称为太阳潮和太阴潮。俗话说：初一、十五涨大潮；初八、二十三，处处见海滩。农历每月初一，太阳和月球位于地球同侧，三者近似在一条直线上，日月的引力方向相同，合力最大，形成大潮。每月十五，日月在地球的两侧，太阳潮和太阴潮也能共同形成大潮。

当太阳和月球对地成直角方向时，太阳潮的落潮和太阴潮的涨潮，二者共同

作用，相互抵消，形成潮势较弱的小潮。

（二）人类对潮汐的早期利用

潮汐是人类最早认识和利用的海洋动力资源。

我国对潮汐能的利用最早，可追溯到1300多年前的唐朝。

6～7 世纪，我国就有沿海居民利用潮汐磨来碾磨谷物。近些年在山东蓬莱地区发现了这种早期的潮汐磨。

10 世纪左右，在波斯湾，人们开始以潮汐能为动力驱动水车进行面粉加工。

11～12 世纪，大西洋沿岸也出现了潮汐磨坊，有些一直沿用到20 世纪。英国至今仍保留着一个12 世纪的潮汐磨，碾谷子供游客参观。

16 世纪，俄国沿海居民也使用过类似的潮汐能水磨，18 世纪，俄国还出现了以潮汐能为动力的锯木厂。

欧洲西海岸的潮汐磨房使早期工业国家走上发财至富的道路，并把它带到美洲新大陆。

到了20 世纪，潮汐能的魅力达到了高峰，人们开始懂得利用潮差能来发电。第二节潮汐能资源

（一）潮汐的描述和分类

海面的一涨一落两个过程为一个潮汐循环。

相邻的两次高潮（或低潮）间隔的平均时间，称为潮汐的平均周期。按照一个太阴日里有几个涨落周期，潮汐可分为半日潮、全日潮和混合潮三种类型。

用于描述潮汐的各个要素如下图所示：

（二）潮汐能资源及其分布

海水涨落及潮水流动所产生的动能和势能称为潮汐能。很多时候，将潮水流动所具有的动能称为潮流能，而潮汐能特指海水涨落形成的势能。

在各种海洋能资源中，潮汐能不是最多的，但却是目前经济技术条件下最为现实的一种。

1、世界潮汐能资源

联合国教科文组织数据，全世界潮汐能的理论蕴藏量约为30亿千瓦，是目前全球发电能力的1.6倍。估计技术上允许利用的约1亿千瓦。

潮汐能大小直接与潮差有关，潮差越大，能量也就越大。

实践证明，平均潮差≥3m 才有经济效益，否则难于实用化。

2、我国的潮汐能资源

据初步统计，全国潮汐能蕴藏量约为2.9亿千瓦，年发电量可达2750 亿度。

《中国新能源与可再生能源1999 白皮书》资料显示我国可开发潮汐能资源装机容量达2000多万千瓦，年发电量可达600 多亿度。

第三节潮汐发电原理和电站构成

和内陆河川的水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。世界上平均潮差（是多次潮差的平均值，不是各地潮差的平均值）的较大值约为13～15m。

潮汐发电和水力发电的基本原理是一样的，所用设备也大致相同。

（一）潮汐发电的原理

1、潮汐发电的方式

广义的潮汐发电，按能量利用的形式分为两种：一种是利用潮汐时流动的海水所具有的动能驱动水轮机带动发电机发电，称为潮流发电；一种是在河口、海湾处修筑堤坝形成水库，利用水库与海水之间的水位差所蓄积的势能来发电，称为潮位发电。

潮流发电置于海底，采用类似风力机的水轮机潮汐发电

涨潮和落潮时，潮汐发电的原理如下图所示。

2、潮汐电站的装机容量和发电量

电站的可能装机容量，理论上可根据潮汐势能大小计算。例如，半日潮的潮汐电站装机容量P，可用公式计算：

式中H ——平均潮差（m）；

S ——水库平均面积（km2）。

建潮汐电站时，年发电量可利用下面公式进行计算：

式中a——单向发电时取0.40，双向发电时取0.55；

可用这个公式估算潮汐能蕴藏量和潮汐电站的年发电量。

（二）潮汐电站的结构

1、潮汐电站的选址：

潮汐电站可建在三角洲、河口、海滩或其它的受潮汐影响的海水伸展地带，最好选在“口小肚大”的海湾上，这样只要修建一个短短的大坝，就可以围住很多海水，成为一个大水库。

2、潮汐电站的构成：

潮汐能电站是综合的建设工程，主要由拦水堤坝、水闸和发电厂三部分组成。有通航要求的潮汐能电站还应设置船闸。

（三）潮汐电站的水轮发电机组

潮汐电站对水轮发电机组有特殊的要求，例如：

1）应满足潮汐低水头、大流量的水力特性；

2）在海水中工作时，防腐、防污、密封和发电机防潮；

3）需要性能好的开关设备，适应机组随潮汐涨落而频繁启动和停止；

根据水轮机的布置和结构型式，潮汐电站所用的水轮发电机组有以下几类：

1、立轴定桨式水轮发电机组。

2、轴伸贯流式水轮发电机组。

3、竖井贯流式水轮发电机组。