一、定義、應(yīng)用及意義
因月球引力的變化引起潮汐現(xiàn)象,抄襲導(dǎo)致海水平面周期性地升降,因海水漲落及潮水流動所產(chǎn)生的能量成為潮汐能(tidal energy)。潮汐能是以勢能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能,是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能。
海洋的潮汐中蘊藏著巨大的能量。在漲潮的過程中,洶涌而來的海水具有很大的動能,而隨著海水水位的升高,就把海水的巨大動能轉(zhuǎn)化為勢能;在落潮的過程中,海水奔騰而去,水位逐漸降低,勢能又轉(zhuǎn)化為動能。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比?;蛘哒f,與潮差的平方和水庫的面積成正比。和水利發(fā)電相比,潮汐能的能量密度低,相當(dāng)于微水頭發(fā)電的水平。世界上潮差的較大值約為13~15m,但一般說來,平均潮差在3m以上就有實際應(yīng)用價值。潮汐能是因地而異的,不同的地區(qū)常常有不同的潮汐系統(tǒng),他們都是從深海潮波獲取能量,但具有各自獨特的特征。景觀抄襲很復(fù)雜,但對于任何地方的潮汐都可以進行準(zhǔn)確預(yù)報。
潮汐能的利用方式主要是發(fā)電。潮汐發(fā)電是利用海灣、河口等有利地形,建筑水堤,形成水庫,以便于大量蓄積海水,并在壩中或壩旁建造水利發(fā)電廠房,通過水輪發(fā)電機組進行發(fā)電。只有出現(xiàn)大潮,能量集中時,并且在地理條件適于建造潮汐電站的地方,從潮汐中提取能量才有可能。雖然這樣的場所并不是到處都有,但世界各國都已選定了相當(dāng)數(shù)量的適宜開發(fā)潮汐電站的站址。
發(fā)展像潮汐能這樣的新能源,可以間接使大氣中的CO2含量的增加速度減慢。潮汐是一種世界性的海平面周期性變化的現(xiàn)象,由于受月亮和太陽這兩個萬有引力源的作用,海平面每晝夜有兩次漲落。潮汐作為一種自然現(xiàn)象,為人類的航海、捕撈和曬鹽提供了方便,更值得指出的是,它還可以轉(zhuǎn)變成電能,給人帶來光明和動力。
二、發(fā)電原理及發(fā)電形式
潮汐發(fā)電與普通水利發(fā)電原理類似,通過出水庫,在漲潮時將海水儲存在水庫內(nèi),以勢能的形式保存,然后,在落潮時放出海水,利用高、低潮位之間的落差,推動水輪機旋轉(zhuǎn),帶動發(fā)電機發(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)電的水輪機結(jié)構(gòu)要適合低水頭、大流量的特點。潮水的流動與河水的流動不同,它是不斷變換方向的,潮汐發(fā)電有以下三種形式:
?。?)單池單向發(fā)電
?。?)單池雙向發(fā)電
?。?)雙池雙向發(fā)電
三、應(yīng)用現(xiàn)狀與應(yīng)用前景
到目前為止,由于常規(guī)電站廉價電費的競爭,建成投產(chǎn)的商業(yè)用潮汐電站不多。然而,由于潮汐能蘊藏量的巨大和潮汐發(fā)電的許多優(yōu)點,人們還是非常重視對潮汐發(fā)電的研究和試驗。
據(jù)海洋學(xué)家計算,世界上潮汐能發(fā)電的資源量在10億千瓦以上,也是一個天文數(shù)字。潮汐能普查計算的方法是,首先選定適于建潮汐電站的站址,再計算這些地點可開發(fā)的發(fā)電裝機容量,疊加起來即為估算的資源量。
20世紀(jì)初,歐、美一些國家開始研究潮汐發(fā)電。第一座具有商業(yè)實用價值的潮汐電站是1967年建成的法國郎斯電站。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)電機房。郎斯潮汐電站機房中安裝有24臺雙向渦輪發(fā)電機,漲潮、落潮都能發(fā)電??傃b機容量24萬千瓦,年發(fā)電量5億多度,輸入國家電網(wǎng)。
1968年,前蘇聯(lián)在其北方摩爾曼斯克附近的基斯拉雅灣建成了一座800千瓦的試驗潮汐電站。1980年,加拿大在芬地灣興建了一座2萬干瓦的中間試驗潮汐電站。試驗電站、中試電站,那是為了興建更大的實用電站做論證和準(zhǔn)備用的。
世界上適于建設(shè)潮汐電站的20幾處地方,都在研究、設(shè)計建設(shè)潮汐電站。其中包括:美國阿拉斯加州的庫克灣、加拿大芬地灣、英國塞文河口、阿根廷圣約瑟灣、澳大利亞達爾文范迪門灣、印度坎貝河口、俄羅斯遠(yuǎn)東鄂霍茨克海品仁灣、韓國仁川灣等地。隨著技術(shù)進步,潮汐發(fā)電成本的不斷降低,進入2l世紀(jì),將不斷會有大型現(xiàn)代潮汐電站建成使用。
我國潮汐能的理論蘊藏量達到1.1億千瓦,在我國沿海,特別是東南沿海有很多能量密度較高,平均潮差4~5m,最大潮差7~8m。其中浙江、福建兩省蘊藏量最大,約占全國的80.9%。我國的江夏潮汐實驗電站,建于浙江省樂清灣北側(cè)的江夏港,裝機容量3200kW,于1980年正式投入運行。
潮汐發(fā)電的主要研究與開發(fā)國家包括法國、前蘇聯(lián)、加拿大、中國和英國等,它是海洋能中技術(shù)最成熟和利用規(guī)模最大的一種。全世界潮汐電站的總裝機容量為265MW。
來源:百度
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