潮汐能的主要利用方式是潮汐發(fā)電。潮汐發(fā)電與普通水利發(fā)電原理類似,通過出水庫,在漲潮時(shí)將海水儲(chǔ)存在水庫內(nèi),以勢(shì)能的形式保存,然后,在落潮時(shí)放出海水,利用高、低潮位之間的落差,推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。差別在于海水與河水不同,蓄積的海水落差不大,但流量較大,并且呈間歇性,從而潮汐發(fā)電的水輪機(jī)結(jié)構(gòu)要適合低水頭、大流量的特點(diǎn)。
潮汐發(fā)電是水力發(fā)電的一種。在有條件的海灣或感潮口建筑堤壩、閘門和廠房,圍成水庫,水庫水位與外海潮位之間形成一定的潮差(即工作水頭),從而可驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
潮汐電站的類型:
1.潮汐發(fā)電單庫單向電站
即只用一個(gè)水庫,僅在漲潮(或落潮)時(shí)發(fā)電,因此又稱為單水庫單程式潮汐電站。我國浙江省溫嶺市沙山潮汐電站就是這種類型。
2.潮汐發(fā)電單庫雙向電站
用一個(gè)水庫,但是漲潮與落潮時(shí)均可發(fā)電,只是在水庫內(nèi)外水位相同的平潮時(shí)不能發(fā)電,這種電站稱之為單水庫雙程式潮汐電站,它大大提高了潮汐能的利用率。廣東省東莞市的鎮(zhèn)口潮汐電站及浙江省溫嶺市江廈潮汐電站,就是這種型式。
3.潮汐發(fā)電雙庫雙向電站
為了使潮汐電站能夠全日連續(xù)發(fā)電就必須采用雙水庫的潮汐電站。它是用二個(gè)相鄰的水庫,使一個(gè)水庫在漲潮時(shí)進(jìn)水,另一個(gè)水庫在落潮時(shí)放水,這樣前一個(gè)水庫的水位總比后一個(gè)水庫的水位高,故前者稱為上水庫(高水位庫),后者稱為下水庫(低水位庫)。水輪發(fā)電機(jī)組放在兩水庫之間的隔壩內(nèi),兩水庫始終保持著水位差,故可以全天發(fā)電。
潮汐水電站簡(jiǎn)介:
▲20世紀(jì)初,歐、美一些國家開始研究潮汐發(fā)電。1913年德國在北海海岸建立了第一座潮汐發(fā)電站。
▲世界上第一座具有商業(yè)實(shí)用價(jià)值的潮汐電站是朗斯潮汐電站(Rancetidalpowerplant),位于法國朗斯,從1960年到1966年建造了6年。該電站位于法國圣馬洛灣郎斯河口。郎斯河口最大潮差13.4米,平均潮差8米。一道750米長(zhǎng)的大壩橫跨郎斯河。壩上是通行車輛的公路橋,壩下設(shè)置船閘、泄水閘和發(fā)電機(jī)房。郎斯潮汐電站機(jī)房中安裝有24臺(tái)雙向渦輪發(fā)電機(jī),漲潮、落潮都能發(fā)電。裝機(jī)容量240MW。
▲世界上最大的潮汐電站是韓國華湖潮汐電站(SihwaLakeTidalPowerStation),裝機(jī)容量為254MW,2011年竣工。
▲北美洲第一座潮汐發(fā)電站是安納波利斯潮汐電站(AnnapolisRoyalGeneratingStation),位于加拿大新斯科舍省安納波利斯羅亞爾,在芬迪灣的入口處。裝機(jī)容量20MW,1984年竣工。
▲1957年我國在山東建成了第一座潮汐發(fā)電站。
▲1978年8月1日山東乳山縣白沙口潮汐電站開始發(fā)電。
▲中國最大的潮汐電站是江廈潮汐電站(JiangxiaTidalPowerStation),位于杭州南邊,也是我國第一座雙向潮汐能發(fā)電站,共安裝6臺(tái)潮汐發(fā)電機(jī)組,裝機(jī)容量為3.0MW,位列全球第四位。其中最早的1號(hào)機(jī)組1985年開始運(yùn)行,已經(jīng)有30多年的歷史了,而如今它依然在源源不斷地生產(chǎn)著電力。
▲北美洲巖灘潮汐發(fā)電示范工程((RaceRocksTidalPowerDemonstrationProject)第一臺(tái)潮汐流能發(fā)電機(jī)(in-streamtidalcurrentgenerator)2006年9月安裝在加拿大溫哥華島(VancouverIsland)瑞斯礁巖(RaceRocks)。
▲目前世界上最大的潮汐發(fā)電項(xiàng)目——MeyGen(MeyGentidalenergyproject)在蘇格蘭北部彭特蘭灣(PentlandFirth)建造,裝機(jī)容量398MW,預(yù)計(jì)2021年竣工。
▲印度古吉拉特邦計(jì)劃建造南亞第一個(gè)商用潮汐發(fā)電站。在印度西海岸卡奇灣(GulfofKutch)安裝裝機(jī)容量為50MW的電站,2012年初動(dòng)工。
▲擬建中的俄羅斯勘察加半島品仁納灣潮汐電站(PenzhinTidalPowerPlantProject),裝機(jī)容量達(dá)87100MW,年發(fā)電量可達(dá)200TWh,將成為世界上最大的潮汐電站。一旦品仁納灣潮汐電站建成將是目前三峽發(fā)電站的裝機(jī)容量的四倍。
潮汐電站的特點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn)
1、潮汐能是一種清潔、不污染環(huán)境、不影響生態(tài)平衡的可再生能源。潮水每日漲落,周而復(fù)始,取之不盡,用之不竭。它完全可以發(fā)展成為沿海地區(qū)生活、生產(chǎn)和國防需要的重要補(bǔ)充能源。
2、它是一種相對(duì)穩(wěn)定的可靠能源,很少受氣候、水文等自然因素的影響,全年總發(fā)電量穩(wěn)定,不存在豐、枯水年和豐、枯水期影響。
3、潮汐電站不需淹沒大量農(nóng)田構(gòu)成水庫,因此,不存在人口遷移、淹沒農(nóng)田等復(fù)雜問題。而且可用攔海大壩,促淤圍墾大片海涂地,把水產(chǎn)養(yǎng)殖、水利、海洋化工、交通運(yùn)輸結(jié)合起來,大搞綜合利用。這對(duì)于人多地少、農(nóng)田非常寶貴的沿海地區(qū),更是個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。
4、潮汐電站不需筑高水壩,即使發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)或地震等自然災(zāi)害,水壩受到破壞,也不至于對(duì)下游城市、農(nóng)田、人民生命財(cái)產(chǎn)等造成嚴(yán)重災(zāi)害。
5、潮汐能開發(fā)一次能源和二次能源相結(jié)合,不用燃料,不受一次能源價(jià)格的影響,而且運(yùn)行費(fèi)用低,是一種經(jīng)濟(jì)能源。但也和河川水電站一樣,存在一次投資大、發(fā)電成本低的特點(diǎn)。
6、機(jī)組臺(tái)數(shù)多,不用設(shè)置備用機(jī)組。
缺點(diǎn)
1、潮差和水頭在一日內(nèi)經(jīng)常變化,在無特殊調(diào)節(jié)措施時(shí),出力有間歇性,給用戶帶來不便。但可按潮汐預(yù)報(bào)提前制定運(yùn)行計(jì)劃,與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行,以克服其間歇性。
2、潮汐存在半月變化,潮差可相差二倍,故保證出力、裝機(jī)的年利用小時(shí)數(shù)也低。
3、潮汐電站建在港灣?,通常水深壩長(zhǎng),施工、地基處理及防淤等問題較困難。故土建和機(jī)電投資大,造價(jià)較高。
4、潮汐電站是低水頭、大流量的發(fā)電形式。漲落潮水流方向相反,故水輪機(jī)體積大,耗鋼量多,進(jìn)出水建筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而且因浸泡在海水中,海水、海生物對(duì)金屬結(jié)構(gòu)物和海工建筑物有腐蝕和沾污作用,放需作特殊的防腐和防海生物粘附處理。
5、潮汐變化周期為太陰日(24h50min),月循環(huán)約為14天多,每天高潮落后約50min,故與按太陽日給出之日需電負(fù)荷圖配合較差。潮汐發(fā)電雖然存在以上不足之處,但隨著現(xiàn)代技術(shù)水平的不斷提高,是可以得到改善的。如采用雙向或多水庫發(fā)電、利用抽水蓄能、納人電網(wǎng)調(diào)節(jié)等措施,可以彌補(bǔ)第一個(gè)缺點(diǎn);采用現(xiàn)代化浮運(yùn)沉箱進(jìn)行施工,可以節(jié)約土建投資;應(yīng)用不銹鋼制作機(jī)組,選用乙烯樹脂系列涂料,再采用陰極保護(hù),可克服海水的腐蝕及海生物的粘附。
(本文轉(zhuǎn)自掬水月在手弄花香滿衣)