潮汐能发电技术的研究与发展

我国潮汐能开发利用调研

一、引言

潮汐能作为一种可再生的洁净的自然能源，在国内外很早就引起了人们的关注。自20世纪70年代西方发生石油危机以来，世界上掀起了一股寻求替代能源、开发利用可再生能源的热潮。特别是1992年联合国世界环境与发展大会以后，为了保护日益恶化的人类生存环境，走可持续发展的道路，调整能源结构，大力开发可再生能源已成为世界各国的共识，并形成国际大气候。自1967年法国建成24万千瓦的朗斯潮汐电站后，许多沿海国家都提出了开发潮汐电站的各种方案。截止20世纪90年代初，世界上完成规划或设计论证以及建议的潮汐电站坝址已达139处。有专家预言，21世纪初世界上将有100万千瓦级的大型潮汐电站建成。

浙江省是我国潮汐能资源最丰富、开发利用最早、取得业绩最好的省份之一。为此，作者就该省潮汐能开发利用的历史和现状进行了一次全方位调研，收集到了大量第一手资料。经过认真的梳理和客观分析，形成了这份调研报告。其中所反映的一些开发活动、统计数据和评价观点或许还是鲜为人知，仅希望人们能对我国早期潮汐能开发利用的状况有一较全面的认识和了解，以唤起人们对潮汐能开发利用的重视和支持。

二、 潮汐能开发利用活动回顾

众所周知，浙江省不但潮汐能资源丰富、开发条件好，而且一直以来对潮汐能开发利用较为重视。40多年来，我国潮汐能开发利用活动和建设大多发生在浙江省或与该省有关。自1958年以来，浙江省对主要的潮汐电站站址开展了大量的规划设计和选点考察工作，同时陆续建成了一批小型潮汐电站，至80年代中期长期运行发电的尚有4座（占全国一半），而到目前为止仅剩2座（全国3座）。可以看到，浙江省潮汐能开发利用活动，也即我国潮汐能开发利用活动大概经历了4个时期。

1、潮汐能资源普查阶段（50－60年代）

1958年，在我国沿海各省掀起了一股开发潮汐能的热潮，浙江省则以钱塘江口潮汐能开发为重点，开展了一系列资源调查工作[1][2]。经对全省11处较大港湾和河口进行踏勘后，初步估算得到全省沿海潮汐能资源总装机容量为915.9万kW，年发电量可达227.4亿kWh。

潮汐能发电的发展状况与前景

摘要：近年来，能源和环境问题一直制约着我国经济的发展。潮汐能作为一种洁净、无污染且可再生的能源，对其进行有效开发利用不失为一良策。本文主要针对潮汐能发电的发展状况与前景进行了探讨。

关键词：潮汐能发电；发展状况；前景

一、潮汐能发电的概念及优点

潮汐能是海水在行星引潮力和地球自转作用下发生周期性运动所产生的能源。涨潮时，潮水汹涌而来，水位迅速上升，这是海水动能向势能转变的过程；退潮时，水位下降，海水迅速退去，这是海水由势能向动能转变的过程；相互转换的动能和势能的总和就是潮汐能。潮汐能发电顾名思义就是将潮汐能转化为电能，通过海水落差推动水轮机转动，从而带动发电机组发电。

早在20世纪初，欧美一些国家就开始研究潮汐发电并取得了一定的成果，如曾经排名第一的法国朗斯潮汐电站。后来，亚洲的国家也加大的重视，目前世界最大的潮汐电站是位于韩国京畿道安山市的始华湖潮汐电站。我国虽然起步较晚，但却一直重视这方面的发展，我国的江夏潮汐实验电站曾经是亚洲最大、世界第三大规模的潮汐海洋能电站，装机容量可达3900KW。

潮汐能除了具有一般绿色能源所具有的无污染，可再生的优点外，还具有可靠性高、相对稳定、不易受外界因素影响等优点。

二、潮汐能发电技术

潮汐发电要求：潮汐的幅度要大，需在几米以上；海岸的地形应能够储蓄大量海水，并允许较大规模的土建工程。涨潮时，将海水储存在水库内，此时海水包含较大的势能。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。潮汐发电与普通水利发电原理基本类似,差别在于蓄积的海水落差不大，但流量较大，呈间歇性，并且潮水的流动时不断变换方向的，从而潮汐发电的水轮机结构要适合水头低、流量大和双流向的特点。

2.1 水库式潮汐能发电技术

水库式潮汐发电，即在海潮河口或海湾建筑堤坝、闸门和厂房，将河口或海湾与外海隔开围建水库，并安装潮汐发电机组。水库式潮汐电站主要有双池双向发电、单池双向发电和单池单向发电三种形式。

2019年第5期2019年5月

0引言中国发电所采用的能源大部分是不可再生的化石能源。近年来由于环境问题日益突出，寻求可再生的清洁能源以减少对化石燃料的依赖成为中国关注的话题之一，而绿色优质的潮汐能引发全世界关注。中国潮汐能资源丰富，理论蕴藏量约为1.1×108kW，可开发利用的约为0.2179×108kW[1]。目前，潮汐能主要用于发电，即将海水规律涨落的能量转换成电能。建设潮汐电站、开发利用潮汐能无疑是缓解环境问题的一种方案。1潮汐能发电原理在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下，海水会呈周期性涨潮退潮，即为潮汐现象。潮汐能就是指潮汐涨落所具有的势能和动能，是一种取之不尽、用之不竭且蕴藏量巨大的可再生能源。潮汐能的主要利用方式为发电。潮汐能发电与水力发电的原理类似，一般是建筑一条带有缺口的大坝，将靠海的河口或海湾与外海隔开形成一个天然水库，在大坝缺口处安装水轮发电机组，涨潮时，水库中的水位低于海水水位，大量海水会通过缺口进入水库，海水中的动能和势能可转化为水轮机的机械能，带动水轮机转动，使发电机组进行发电；退潮时水库中的水位就会高于海水水位，海水由水库注入大海时带动水轮机反方向转动[2]。因此，海水的涨落使发电机组不断地发电。而潮汐能发电与水力发电有一定的差异，主要为水力发电中水位差较大，而潮汐能发电水位差较小，所以潮汐电站中水轮机组为适合较小水位差且流量较大的机组。2潮汐能发电的优缺点2.1优点潮汐能是一种清洁的可再生能源。潮水每日涨落，能量源源不断，这种特性使其取之不尽、用之不竭。利用潮汐能发电不但可以弥补能源不足的问题，而且可发展成为沿海地区人民生产生活和国防建设的重要补充能源。由于潮汐电站一般建设在海边人口密度较低的位置，因此不存在淹没农田、人口迁移等复杂问题，而且可以大力发展海洋化工、水产养殖等企业，将有效缓解人多地少、海边农田稀缺的问题及促进当地经济的发展。潮汐电站无需建筑高水坝，水库中的水位不会过高，因此即使发生地震等灾害导致水坝遭到破环，也不会对下游城市、人民生命财产安全造成严重灾害。潮汐能是一种相对稳定的可靠能源，很少受气候、水文等自然因素的影响。由于潮汐现象的存在，海水呈周期性涨落，与普通水力发电相比，其不存在丰水、枯水期，因此能量的供应较为稳定。利用潮汐能进行发电，不需要其他燃料及运输成本，是一种经济能源，但与传统的火力发电厂相比建设投资大，因此潮汐能发电和河川水电站相同，具有一次投资大、发电成本低的特点。长远来说，潮汐能发电具有良好的社会效益和经济效益，可有效减小对常规能源的依赖。2.2缺点海水的潮差和水头在1d内经常变化，在1个月内收稿日期：2019-03-27作者简介：张浩东，1998年生，男，山东聊城人，2020年将毕业于东北农业大学水利水电工程专业，在读本科生。浅谈中国潮汐能发电及其发展前景张浩东（东北农业大学，黑龙江哈尔滨150000）摘要：潮汐能发电技术是开发最早、规模最大的新能源发电技术。介绍了潮汐能发电的工作原理及其优缺点，讨论了中国潮汐电站的发展现状及潮汐能发电技术的前景。随着科学技术的进步，潮汐能发电将会有飞速的发展。关键词：潮汐能；优缺点；前景中图分类号：P743.3文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2019)05-0053-02DiscussiononTidalPowerGenerationandItsDevelopmentProspectinChinaZHANGHaodong(NortheastAgriculturalUniversity,Harbin150000,Heilongjiang,China)Abstract:Tidalpowergenerationistheearliestandlargestnewenergygenerationtechnology.Thispaperintroducedtheworkingprinciple,advantagesanddisadvantagesoftidalpowergenerationanddiscussedthedevelopmentstatusoftidalpowerstationsinChinaandtheprospectoftidalpowergenerationtechnology.Withtheprogressofscienceandtechnology,tidalpowergenerationwilldeveloprapidly.Keywords:tidalpower;advantagesanddisadvantages;

潮汐能的发展历程

潮汐能，是指利用海洋潮汐能量进行发电的一种可再生能源。它源于对潮汐潮汐能量的利用，是一项具有巨大经济潜力和环境效益的能源开发项目。下面将介绍潮汐能的发展历程。

潮汐能的发展可以追溯到19世纪中叶，当时人们开始对潮汐能的利用进行探索。最早应用潮汐能的是在法国威斯塔伦角建造了第一座潮汐发电厂。之后，澳大利亚也在1846年建造了世界上第二座潮汐发电厂。这些早期的潮汐发电厂主要采用堤坝把海水引入大型水车转动，产生动力驱动发电机发电。

随着科技的进步，潮汐能的利用方法逐渐多样化。20世纪60年代，英国开始研究潮汐发电技术，并建造了苏格兰大西洋海岸设备试验场，播下了现代潮汐能发电的种子。该试验场以模拟海洋环境，测试不同结构和装置的性能，同时进行海床稳定性和工程影响的研究。这一时期的研究也推动了潮汐发电技术的进一步发展。

到了21世纪，潮汐能的发展进入了一个新的阶段。各国纷纷加大对潮汐能的研究和开发投入。英国、法国、加拿大等国家都相继建成了大规模的潮汐发电项目。其中，英国最大的潮汐发电项目是位于苏格兰奥克尼群岛的潮汐能换能器，该换能器装有16个涡轮机，可为近20000户家庭提供电力。而法国的拉齐是全球最大的潮汐发电工厂，拥有24台涡轮发电机，年发电量超过5000万千瓦时。

除了传统的堤坝式潮汐发电和涡轮发电机，还有一种新型的潮汐发电技术——潮动能发电机。潮动能发电机是一种布置在海水中，利用潮汐和波动能量进行发电的装置。它通过将浮标与驱动装置相连，从而将波浪和潮汐的动能转化为电能。潮动能发电机具有结构简单、成本低、维护方便等优点，有很大的应用潜力。

目前，潮汐能还面临一些挑战。首先，潮汐能发电设备的建设和运营成本较高，需要大量的研究和投资。其次，潮汐能的利用还受限于地理环境，只能在靠近海洋的地区才能建设发电站。此外，潮汐能的不稳定也是一个问题，因为潮汐变化不可控，导致发电效率不稳定。

综上所述，潮汐能的发展历程经历了从早期的水车式发电到现代的涡轮发电机和潮动能发电机。随着科技的进步和对可再生能源的需求不断增加，潮汐能发电将会有更广阔的发展前景。相信在未来的发展中，潮汐能将成为一种重要的清洁能源。