科普志愿者小组
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潮汐能
2012-10-16| 作者: | 点击:次 |

    什么是潮汐能:

    潮汐能是从海水面昼夜间的涨落中获得的能量。潮汐能包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量,潮水在涨落中蕴藏着巨大能量,这种能量是永恒的、无污染的能量。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。

    潮汐能的来源:

    潮汐能是由潮汐现象产生的能源,它与天体引力有关,地球-月亮-太阳系统的吸引力和热能是形成潮汐能的来源。潮汐能是由日、月引潮力的作用,使地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化的总称。固体地球在日、月引潮力作用下引起的弹性—塑性形变,称固体潮汐能。

    作为完整的潮汐科学,其研究对象应将地潮、海潮和气潮作为一个统一的整体,但由于海潮现象十分明显,且与人们的生活、经济活动、交通运输等关系密切,因而习惯上将潮汐能一词狭义理解为海洋潮汐。

    潮汐能的应用:

    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,早在11世纪,英国、法国和西班牙就有利用潮汐能的水车,当时的潮汐水车被用来吸取总潜能中的一小部分能量,生产约30—100千瓦的机械能。

    目前,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。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。

    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。

    潮汐发电的原理:

    潮汐发电与普通水利发电原理类似,通过出水库,在涨潮时将海水储存在水库内,以势能的形式保存,然后,在落潮时放出海水,利用高、低潮位之间的落差,推动水轮机旋转,带动发电机发电。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,从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。具体地说,就是在有条件的海湾或感潮河口建筑堤坝、闸门和厂房,将海湾(或河口)与外海隔开围成水库,并在闸坝内或发电站厂房内安装水轮发电机组。海洋潮位周期性的涨落过程曲线类似于正弦波。对水闸适当地进行启闭调节,使水库内水位的变化滞后于海面的变化,水库水位与外海潮位就会形成一定的高度差(即工作水头) ,从而驱动水轮发电机组发电。

 

    利用潮汐发电必须具备两个物理条件。

    第一,潮汐的幅度必须大,至少要有几米。

    第二,海岸的地形必须能储蓄大量海水,并可进行土建工程。

    潮汐发电的形式:

    潮水的流动与河水的流动不同,它是不断变换方向的,潮汐发电有以下三种形式:

    1)单池单向发电;

    2)单池双向发电;

    3)双池双向发电。

    潮汐发电的应用现状与前景:

    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。

    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。

    世界上适于建设潮汐电站的二十几处地方,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。

    中国潮汐能的理论蕴藏量达到1.1亿千瓦,在中国沿海,特别是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。其中浙江、福建两省蕴藏量最大,约占全国的80.9%。我国的江夏潮汐实验电站,建于浙江省乐清湾北侧的江夏港,装机容量3200kW,于1980年正式投入运行。

    中国水力资源的蕴藏量达6.8亿kW,约占全世界的1/6,居世界第1位,建成后的长江三峡水电站将是世界上最大的水力发电站,装机容量1820万kW。

 

    中国的潮汐能资源:

    中国海岸线曲折,全长约1.8*104km,沿海有6000多个大小岛屿,组成14000km的海岛岸线。漫长的海岸蕴藏着十分丰富的潮汐能资源和很多优越的潮汐电站站址。全国潮汐能理论蕴藏量大约为0.11TW,年发电量约为2750*108kw·h;可供开发的约3580*104kw,发电量为870*108kw·h/a。如果把港湾面积和潮差更小一些的地点计算在内,其数字则会更大。中国潮汐动力资源的开发条件较好,一般潮差都在1m以上,平均潮差达2m,堤长能量为0.5*108kw·h/km。规模在1*108kw·h以上的潮汐总能量为2310*108kw·h,占潮汐能资源总量的80%以上。潮差3m以上,堤长能量为l*108kw·h/km,规模在1*108kw·h以上的潮汐能资源总能量达1940*108kw·h,占7%。

    (一)蕴藏量十分可观。

    (二)中国潮汐能资源的地理分布十分不均匀。沿海潮差以东海为最大,黄海次之,渤海南部和南海最小。河口潮汐能资源以钱塘江口为最丰富,其次为长江口,以下依次为珠江、晋江、闽江和瓯江等河口。以地区而言,主要集中在华东沿海,其中以福建、浙江、上海长江北支为最多,占中国可开发潮汐能的88%。

    (三)地形地质方面,中国沿海主要为平原型和港湾型两类,以杭州湾为界,杭州湾以北,大部分归平原海岸,海岸线平直,地形平坦,并由沙或淤泥组成,潮差较小,且缺乏较优越的港湾坝址;杭州湾以南,港湾海岸较多,地势险峻,岸线岬湾曲折,坡陡水深,海湾、海岸潮差较大,且有较优越的发电坝址。但浙、闽两省沿岸为淤泥质港湾,虽有丰富的潮汐能资源,但开发存在较大的困难,需着重研究解决水库的泥沙淤积问题。

 
 

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