潮汐发电站

潮汐电站
一、定义、应用及意义
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成为潮汐能。

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。

海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。

在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低，势能又转化为动能。

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。

和水利发电相比，潮汐能的能量密度低，相当于微水头发电的水平。

世界上潮差的较大值约为13～15m，但一般说来，平均潮差在3m以上就有实际应用价值。

潮汐能是因地而异的，不同的地区常常有不同的潮汐系统，他们都是从深海潮波获取能量，但具有各自独特的特征。

景观抄袭很复杂，但对于任何地方的潮汐都可以进行准确预报。

潮汐能的利用方式主要是发电。

潮汐发电是利用海湾、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利发电厂房，通过水轮发电机组进行发电。

只有出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方，从潮汐中提取能量才有可能。

虽然这样的场所并不是到处都有，但世界各国都已选定了相当数量的适宜开发潮汐电站的站址。

发展像潮汐能这样的新能源，可以间接使大气中的ＣＯ2含量的增加速度减慢。

潮汐是一种世界性的海平面周期性变化的现象，由于受月亮和太阳这两个万有引力源的作用，海平面每昼夜有两次涨落。

潮汐作为一种自然现象，为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便，更值得指出的是，它还可以转变成电能，给人带来光明和动力。

潮汐电站将海洋潮汐的能量转换成电能的电站。

是唯一实际应用的海洋能电站。

在海湾或有潮汐的河口筑起水坝，形成水库。

涨潮时水库蓄水，落潮时海洋水位降低，水库放水，以驱动水轮发电机组发电。

这种机组的特点是水头低、流量大。

潮汐电站一般有3种类型，即单库单向型(一个水库，落潮时放水发电）、单库双向型(一个水库，涨潮、落潮时都能发电)和双库单向型（利用两个始终保持不同水位的水库发电）。

1912年德国建成世界第一座实验性小型潮汐电站：布苏姆潮汐电站。

1968年投入运行的法国朗斯河口潮汐电站安装24台1万千瓦的水轮发电机组，年发电量约5亿千瓦时，是截至80年代世界上最大的潮汐电站，其发电成本与一般火电成本相当。

原理及作用：
潮汐发电是水力发电的一种形式，从发电原理来说两者并无根本差别，都需要筑坝形成水头，使用水轮发电机组把水能或潮汐能转变成电能，生产的电能通过输电线路输送到负荷中心等。

但潮汐能源和常规水力能源相比还是有许多特殊之处，如潮汐电站以海水作为工作介质，利用海水位和库水位的落差发电，设备的防腐蚀和防海生物附着的问题是常规水电站没有的；但是潮汐能源是一种可再生的洁净能源，没有污染；潮汐电站没有水电站的枯水期问题，电量稳定而且还可以做到精确预报；建设潮汐电站不需移民，不仅无淹没损失，相反还可围垦大片土地，有巨大的综合利用效益。

我国的潮汐电站：
一、江厦潮汐试验电站
江厦潮汐试验电站是我国最大的潮汐能电站，是潮汐发电的试验基地。

电站位于浙江省温岭市西南的江厦港上，离城区16公里。

电站于1972年经国家计委批准建设，电站工程列为“水利电力潮汐电站项目”，研究重点包括潮汐能特点研究、潮汐机组研制、海工建筑物技术问题、综合利用。

电站安装了5台双向灯泡贯流式机组，1号机组1980年5月4日投产发电，到1985年12月完成全部建设，总装机容量3200
千瓦。

规模至今仍保持亚洲第一、世界第三，年发电量稳定在600多万千瓦时，到2006年12月31曰，电站累计发电1.35亿千瓦时。

2006年初，电站六号机被科技部列入国家“863”高新技术研究发展项目，装机容量为700千瓦，总投资约1千万元。

目前，机组建设进展顺利，预计六号机于今年8月可完成安装投运。

电站建成后除了获得大量的电量，还包括围垦、水产养殖及旅游等综合利用效益。

电站筑坝后成水库，水库水面积1.37平方公里，可用于水产品养殖。

由于库区受自然灾害影响小，水库四周溪流有淡水入库，富有营养，而且使海水盐度降低，有利于水产品生长，养殖的对虾、鲈鱼、黄鱼、贝类，常年获得丰收，据不完全统计，库区养殖年创产值1500万元。

江厦潮汐试验电站在建设和生产中，完成了许多科学实验课题。

实践证明它具有不用移民，无一次能源消耗，无洪水威胁，不影响生态平衡和环境污染等优越性。

江厦潮汐试验电站的成功建设、为我国建设沿海产业带，拓展发展空间，积极培育新的增长点，建设节约型社会，积极发展循环经济积累了成功经验，作出了应有的贡献。

二、白沙口潮汐发电站
白沙口潮汐电站当时是我国最大的潮汐发电站，现居国内第二位，位于市区南部海阳所镇及白沙滩镇交界处的白沙口海湾。

海湾面积为三点二平方公里，库容大潮为二百零四万立米，中潮一百五十五点五万立米，小潮一百零三万立米。

最大潮差可达二点四二米，最小潮差零点八九米，平均潮差一点二米，每月两汛大潮，每汛五至六天，两汛低潮，每汛四至五天，每昼夜两涨两落，一次潮历时十二小时二十四分。

电站枢纽工程：大坝，全长七百零四米，顶宽九米，底宽三十六点五米，高五点五米。

厂房采用半封闭式，总长四十三点九五米，水下部分宽二十八点八六米，水上部分宽十二点五米，总面积为四百六十一点四七平方米。

进水闸二十六孔，其中二十五孔是钢木结构推门，自动启闭，单孔净宽二点五米，一孔进船闸，净宽四米。

共设计六台机组，单机容量一百六十千瓦，总装机容量九百六十千瓦。

机组是单向发电，涨潮蓄水，落潮运行。

机组为竖井贯流式，水轮机型号为GD005—WS—200，转轮直径二米，转速为每分钟七十三转。

发电机型号TS—12，转速为每分钟五百转，流量为每秒十三点二立米，设计水头为一点二米。

三、金港潮汐发电站
金港潮汐发电站，坐落在乳山口内海湾上。

于一九七零年七月，由金港电站建设领导小组组织海阳所镇金港等九个大队动工兴建，一九七零年十一月基本建成。

该电站系单库单向发电，海潮水库坝长八百九十米，平均坝高三米，水库面积零点六平方公里，总库容四十九点八万立米，有效发电库容三十六点六万立米。

水库进水闸八孔，设有框架木面板自动启闭闸门。

电站厂房为开敞式蜗室，弯肘形尾水管，装有轴流定浆立式水轮机三台，转轮直径一点二米，设计发电水头一点五二米，总流量十点七八秒立米，单机容量四十千瓦，总装机一百二十千瓦。

共投工一万七千个，投资二十七万七千六百元。

于一九七零年十二月五日开始运行发电。

该站自运行发电以来，由于缺乏修建技术经验，原安装的三台木制水轮机效率低，机组和传动设计不够合理，水下部件遭受海水腐蚀损坏，海生物附着使流道阻塞，加之发电机质量差，工程管理不善，多次出现故障，不能正常运行，至一九七三年金港潮汐发电站报废。

国外的潮汐电站：
早在20世纪初，欧、美一些国家就开始潮汐发电的研究。

一、第一座具有商业实用价值的潮汐电站是1967年建成的位于法国圣马洛湾朗斯河口的朗斯电站。

朗斯河口最大潮差13．4米，平均潮差8米。

朗斯潮汐电站的总装机容量24万千瓦，年发电量5亿多度，输入国家电网。

1968年，前苏联在其北冰洋的不冻港──摩尔曼斯克附近的基斯拉雅湾建成了一座800千瓦的试验潮汐电站。

1980年，加拿大在芬地湾兴建了一座2万千瓦的中间试验潮汐电站。

二、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。

全贯流式水轮机安装在水平的水流通道中，发电机转子固定在水轮机桨叶周边组成旋转体，定子安装在水轮机转轮外边，构成没有传动轴的直接耦合机组。

由于发电机的尺度不受限制，可以采用最优的转子直径，得到较高的转子转动惯量，以改进电网发生意外事故的动力稳定性，较易解决通风，检查、维修也方便。

这些都是优于灯泡式机组之处。

全贯流机组由于其结构紧凑，可以比采用灯泡式机组，工程造价低。

但其难点在能经受推力和转子飞逸时保持稳定和转子轴承的安全运行，以及转子轮缘和壳体中间的密封。

该电站所采用的受力轴承是常规的水动力套筒式。

密封由特殊的合成材料弯曲压贴在
构件上，用水作润滑。

该电站安装机组一台，额定功率为2万千瓦。

转子直径7.6米，4个叶轮叶片，18个导叶，定子直径13米，设计水头5.5米，流量378米3／秒，额定转速50转／分，年发电量5000万千瓦小时。

机组由对河川小型全贯流机组有经验的瑞士设计、加拿大制造。

该电站利用现成控制洪水的堤坝，包括一条长225米的堆石坝，一个人工岛，和另一侧控制水量有两个闸门的建筑和一小堤道。

机房设在人工岛上，由100公里外的一座水电站遥控。

该电站在1984年投入运行。

二、我国潮汐发电的主要问题
1.资源方面：我国潮汐能资源丰富，浙江和福建建潮汐电站的条件最好。

潮汐的产生不但受太阳和月球的引力作用，沿海地形的影响作用也很大。

在一般海区，潮差一般不超过0.5米，但受地形等因素的影响，在某些海湾、河口及窄浅的海峡，潮差可增大至7-8米，甚至十多米。

如杭州湾的钱江潮，最大潮差为8.9米，北美芬地湾蒙克顿港最大潮差可达19米。

一般来说，潮差在3米以上就有实际利用价值，理想的潮差最好大于5米。

1985年和1988年，我国有关部门曾两次对潮汐资源进行了普查， 80%以上集中在东海地区，其中福建和浙江的可开发装机容量分别为1033万千瓦、891万千瓦。

除需要潮汐量大、潮差大的条件外，建潮汐电站还需要选择地形条件好的海湾或河口，构筑大坝，修建潮汐水库。

从潮差和坝址条件看，我国沿海可开发的潮汐能源坝址达398处，浙江和福建分别占73处和88处，是开发潮汐能地形条件最好的省份。

2.技术方面：世界潮汐发电技术趋于成熟，但开发大型潮汐电站的技术仍需提高。

潮汐发电的原理与水力发电相似，就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能。

关键技术主要包括潮汐发电机组、水工建筑和电站运行等。

世界上规模较大的潮汐电站运行时间均已超过20年，至今运行正常，证明潮汐发电的技术已比较成熟。

3.环境方面：潮汐发电为清洁能源，但对海洋环境有一定的负面影响。

建潮汐大坝要考虑电站与周边海洋环境的相互影响，特别是泥沙冲淤问题，我国许多潮汐电站就是因为蓄水库泥沙不断淤积而最终废弃的。

另一方面，潮汐电站还会改变潮差和潮流，以及海水的温度和水质，改变的程度取决于电站规模与地理位置。

据估算，加拿大芬地湾潮汐电站使几百公里沿海的潮差受影响，由于共振原因，美国波士顿地区的水面上升15厘米，海岸线内退6-8米，这是美国反对建潮汐电站的原因之一。

而且潮汐电站还可能会影响动植物、鱼类、鸟类生长环境及种群生存，至今还没有找到能避免或减轻这种不利影响的合理办法。

4.成本方面：电站造价不高，发电成本较低。

法国朗斯潮汐电站，当年总投资
5.7亿法郎（约1亿美元），相当于每千瓦417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。

江厦潮汐电站当年总投资达1130万元，相当于每千瓦3500元。

建设一个大型潮汐电站不仅需要巨额资金，还需要进行周密的勘察、设计，以及较成熟的技术配套。

要降低潮汐电站的造价，主要是降低水工建筑造价，通过采用创新的技术和工艺，可以适当减少工程量和造价。

潮汐发电是一次能源和二次能源的结合，不用燃料，不受一次能源价格的影响，潮汐电站建成后运行费用低。

据估算，每度电的成本只相当于火电的1/8，是一种经济能源。

主要问题在于，潮汐发电是波动和间歇的，输出功率变化大，发电机组利用率不高，抬高了潮汐发电成本。

如法国朗斯电站全年平均输出的电量仅为额定装机能力的25%；浙江江厦潮汐电站的年发电量也仅为设计值的一半。

从短期来看，潮汐发电的成本远高于常规电力，电力上网毫无竞争力，这也是近年来世界上没有上马大型潮汐电站的主要原因。

不过，可以预计，随着科学技术的发展，潮汐电站的建设运行成本终将可以大大降低，从而为人类大规模开发利用潮汐能提供可能。

5.电网方面：潮汐发电的入网技术可以解决，但入网价格还需政策的支持。

与其他可再生能源相比，风能和太阳能受气候影响较大，而潮汐能的一个突出优势就是它具有不间断发电的潜力，潮流可以连续12小时向一个方向运动，在经过短暂的停顿后再向另一个方向运动。

潮汐有周期性和规律性，可以按潮汐预
报提前制定运行计划，提前做好入网电量计划，不会对整体电网造成冲击。

当前的问题是，潮汐电能入网价格过高，浙江潮汐电价高达2.35元/千瓦时，在一定程度上限制了潮汐发电的发展。

由于目前潮汐发电的规模小、投资大，同其他清洁和可再生能源发电一样，也面临着上网电价高于电网平均价。

江厦潮汐电站就长期处于负债运行状态。

目前对潮汐发电还缺乏足够的激励政策。

三、利用潮汐发电前景广阔
潮汐是一种世界性的海平面周期性变化的现象，由于受月亮和太阳这两个万有引力源的作用，海平面每昼夜有两次涨落。

潮汐作为一种自然现象，为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便，更值得指出的是，它还可以转变成电能，给人带来光明和动力。

潮汐发电是一项潜力巨大的事业，经过多年来的实践，在工作原理和总体构造上基本成型，可以进入大规模开发利用阶段。

潮汐发电的前景是广阔的。

20世纪初，欧、美一些国家开始研究潮汐发电。

第一座具有商业实用价值的潮汐电站是1967年建成的法国郎斯电站。

该电站位于法国圣马洛湾郎斯河口。

郎斯河口最大潮差13．4米，平均潮差8米。

一道750米长的大坝横跨郎斯河。

坝上是通行车辆的公路桥，坝下设置船闸、泄水闸和发电机房。

郎斯潮汐电站机房中安装有24台双向涡轮发电机，涨潮、落潮都能发电。

总装机容量24万千瓦，年发电量5亿多度，输入国家电网。

1968年，前苏联在其北方摩尔曼斯克附近的基斯拉雅湾建成了一座800千瓦的试验潮汐电站。

1980年，加拿大在芬地湾兴建了一座2万干瓦的中间试验潮汐电站。

试验电站、中试电站，那是为了兴建更大的实用电站做论证和准备用的。

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，由于潮汐能蕴藏量的巨大和潮汐发电的许多优点，人们还是非常重视对潮汐发电的研究和试验。

据海洋学家计算，世界上潮汐能发电的资源量在10亿千瓦以上，也是一个天文数字。

潮汐能普查计算的方法是，首先选定适于建潮汐电站的站址，再计算这些地点可开发的发电装机容量，叠加起来即为估算的资源量。

世界上适于建设潮汐电站的20几处地方，都在研究、设计建设潮汐电站。

其中包括：美国阿拉斯加州的库克湾、加拿大芬地湾、英国塞文河口、阿根廷圣约瑟湾、澳大利亚达尔文范迪门湾、印度坎贝河口、俄罗斯远东鄂霍茨克海品仁湾、韩国仁川湾等地。

随着技术进步，潮汐发电成本的不断降低，进入2l世纪，将不断会有大型现代潮汐电站建成使用。

参考文献
1.李允武.海洋能源开发[M].北京:海洋出版社,2008.
2.沈祖诒.潮汐电站[M].北京:中国电力出版社,1998.
3.范波芹索丽生等.重视潮汐电站的开发与利用[J].水电能源科学,2001.19(2).
4.黄祖珂黄磊.潮汐原理与计算[M].青岛:中国海洋大学出版社,200
5.100-147.
5.褚同金.海洋能资源开发利用[M].北京:化学工业出版社,2005.
6.中国科普博览2008.9.11
7．左然可再生能源概论机械工业出版社 2007.08.08
港航07-01班
姓名：施文俊
学号：200712020113。