潮汐能发电的现状和前景

潮汐能发电的前景

0前言

能源对经济的发展有着举足轻重的作用,煤、石油、天然气等属不可再生的能源。随着世界经济的发展,能源需求也不断增长,世界各国都在寻求新能源,希望新能源既是可再生的又能避免像煤、石油、天然气等能源带来的环境污染问题。开发利用洁净的新能源是解决能源问题及环境问题的出路,

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。潮汐能作为洁净的、可再生的新能源,受到广泛的重视。世界海洋潮汐能蕴藏量约为27 亿kW，若全部转换成电能，每年发电量大约为1.2万亿kWh。

1潮汐能发电概念

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。

现代潮汐能的利用，主要是潮汐能发电。潮汐能发电是利用海湾、河口等有利地形，建筑水堤，形成水库，以便于大量蓄积海水，并在坝中或坝旁建造水力发电厂房，通过水轮发电机组进行发电。

潮汐能发电与普通水力发电原理类似，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，从而潮汐能发电的水轮机的结构要适合低水头、大流量的特点。利用潮汐能发电必须具备两个条件：首先潮汐的幅度必须大，至少要有几米；第二海岸地形必须能储蓄大量海水。由于潮水的流动与河水的流动不同，它是不断变换方向的，因此就使得潮汐能发电出现了不同的型式，例如：○1单库单向型，只能在落潮时发电。○2单库双向型，在涨、落潮时都能发电。○3双库双向型，可以连续发电，但经济上不合算，未见实际应用。

2潮汐能发电的特点

人类很早就会利用潮汐能,900年前,我国泉州建洛阳桥时就是利用潮汐能搬运石块,在15～18 世纪,法国英国等曾在大西洋沿岸利用潮汐推动水轮机。但利用潮汐能发电是始于20世纪50 年代,加拿大、法国、俄国和中国都建有潮汐发电站[1]。经估算,全世界可开发利用的潮汐潜能为8亿kW,与可开发利用的40亿kW河川工程潜能和无限核能相比较低[2],但潮汐发电具有很多得天独厚的优点。

潮汐能发电的优点:潮汐能属于可再生资源,蕴藏量大,运行成本低;潮汐能发电对于环境影响小,发电不排放废气废渣废水,属于洁净能源;潮汐发电的水库都是利用河口或海湾建成的,不占用耕地,也不像河川水电站或火电站那样要淹没或占用大面积土地;潮汐能发电不受洪水、枯水期等水文因素影响;潮汐电站的堤坝较低,容易建造,投资也较少。

潮汐能发电优点很多,但也有其薄弱之处,如机电设备常与海水、盐雾及海生物接触,有防腐,防污等特殊要求;随着潮汐的涨、落,能量亦有起、伏变化,影响发电、供电质量。同时潮汐电站也存在一些环境影响问题:潮汐电站不但会改变潮差和潮流,还会改变海水温度和水质;拦潮坝会对地下水和排水等带来不利影响,并会加剧海岸侵蚀;潮汐电站还会影响鸟类生长环境及种群的生存,另外由于水轮机的运转可能会导致鱼类死亡,并会妨碍溯河产卵的鱼种的溯游,因此潮汐电站也对鱼类有着潜在影响。

随着科学技术水平的提高,这些问题将不断地解决。对于环境影响问题,可以采取一定的措施使这些不利影响降到最低程度。

就全世界而言,潮汐能源的开发利用程度还很低。目前制约潮汐能发电的因素主要是成本因素,到目前为止,由于常规电站廉价电费的竞争,建成投产的商业用潮汐电站不多。然而,由于潮汐能巨大的蕴藏量和潮汐能发电的许多优点,随着潮汐能发电技术的成熟,潮汐电站的建设将出现新的发展势头。

3国外潮汐能利用情况

世界上潮汐能资源较丰富的国家几乎都在进行开发利用研究,尤以法国、英国、美国、加拿大等国开展较早。

1966 年,法国在朗斯河口建成朗斯潮汐电站,该站址潮差最大13·4m , 平均8 m。单库面积最高海平面时为22km2,平均海平面时为12 km2。大坝高12 m ,宽25 m ,总长750 m。坝上有公路沟通朗斯河两岸,是第一个商业化电站,也是世界上最大的潮汐发电站, 其发电量 5.44亿

kWh[3]。

继法国之后,前苏联在巴伦支海建成基斯洛潮汐电站,其设计总装机为800 kW(现装机400 kW) 。

1984 年加拿大在芬地湾建成了取名为安那波利斯的潮汐发电站,装机容量 5 ×104kW(其中装有一台容量为2 ×104 kW的单向全贯流水轮发电机组) 。芬地湾是世界上潮汐能最大的地方,那里的海潮最高时达到18 m ,相当于6 层楼房的高度[4]。

英国、韩国、印度、澳大利亚和阿根廷等国对规模数十万到数百万kW的潮汐电站建设方案作了不同深度的研究。最近几年,潮汐能的开发研究仍在进行。

4我国的潮汐能资源

我国大陆海岸线长达1.8×104km，据全国沿海普查资料，全国有近200个海湾、河口可开发潮汐能，可开发的潮汐能年总发电量达600亿kWh，可装机总容量可达20GW。东南沿海有很多能量密度较高，平均潮差 4-5m，最大潮差7-8m，自然环境条件优越的坝址，如钱塘江口，最大潮差7.5m，据估计能建5000MW 级潮汐电站有上海的长江口北支，最大潮差6m，具有建造700MW 级潮汐电站的潜力。

5我国的潮汐电站现状

我国是世界上建造潮汐电站最多的国家，先后建造了几十座潮汐电站，但由于各种原因，目前只有8个电站在正常运行发电，总装机容量为6000kW，年发电量1000多万kWh，仅次于法国、加拿大[5]。

世界上第一座具有经济价值，而且也是目前世界上最大的潮汐发电站，是1966年在法国西部沿海建造的朗斯洛潮汐电站，它使潮汐电站进入了实用阶段，其装机容量为24万kW，年均发电量为5.44亿kWh。相比之下，我国的潮汐电站规模较小，江夏潮汐试验电站是我国已建成的最大的潮汐电站。双向贯流式机组6台，总装机容量3200kW，年发电量600万kWh。规模仅次于法国郎斯洛潮汐电站、加拿大芬地湾安娜波利斯洛潮汐电站，居世界第三。

中国主要潮汐电站请见表1。