潮汐能发电课题研究报告

潮汐能发电课题研究报告班级：姓名：潮汐能是一种水能，它将潮汐的能量转换成电能及其它种有用形式的能源。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。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。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。潮汐能主要的利用方式是发电。潮汐发电是利用海湾或河口等地形，建筑水堤形成水库，以便大量蓄积海水，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。潮汐是一种世界性的海平面周期性变化的现象，由於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发电与普通水利发电原理类似。在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存；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。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：先在海湾筑堤设闸，涨潮时开闸引水入库，落潮时便放水驱动水轮机组发电。这种类型的电站只能在落潮时发电，一天两次，每次最多5小时。（2）单池双向发电：为在涨潮进水和落潮出水时都能发电，尽量做到在涨潮和落潮时都能发电，人们便使用了巧妙的回路设施或設置双向水轮机组，以提高潮汐的利用率。（3）双池双向发电：配置高低两个不同的水库来进行双向发电。然而，前两种类型都不能在平潮（没有水位差）或停潮时水库中水放完的情况下发出电压比较平稳的电力。第三种方式不仅在涨落潮全过程中都可连续不断发电，还能使电力输出比较平稳。它特别适用于那些孤立海岛，使海岛可随时不间断地得到平稳的电力供应。它有上下两个蓄潮水库，并配有小型抽水蓄能电站。但有一定的电力损失。到目前为止，由於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，由於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。海洋学家預估世界上潮汐能发电總量在1TW(10的12次方瓦特)以上。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總量。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。该电站位於法国圣马洛湾郎斯河口。郎斯河口最大潮差13.4m，平均潮差8m。一道750m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24MW，年发电量1.8GW，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800KW的试验潮汐电站。1980年，加拿大在芬地湾兴建了一座20MW的中间试验潮汐电站。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使进入2l世纪後将不断会有大型现代潮汐电站的建成與使用。潮汐发电的主要研究与开发国家包括法国、前苏联、加拿大、中国和英国等，它是海洋能中技术最成熟和利用规模最大的一种。潮汐能是一种不消耗燃料、没有污染、不受洪水或枯水影响、取之不盡且用之不竭的再生能源。在各种海洋能源中，潮汐能的开发利用最为现实、简便。从总体上看，现今潮能开发利用的技术难题已基本解决，国際上都有许多成功的实例，技术更新也很快。潮汐发电利用的是潮差势能，世界上最高的潮差也才10多米，因此不可能像一般水力发电那样利用几十米、百余米的水源发电，潮汐发电的水轮机组必须适应“低水头、大流量”的特点，因此水轮做得较大。但水轮做大了，配套设施的造价也会相应增大。于是，如何解决这个问题，就成为反映其技术水平高低的一种标志。潮汐发电虽然并不神秘，但仍须尊重客观规律，才能获得成功，取得良好效益。否则，光凭主观愿望和热情，虽然一时可以建成许多潮汐电站，但最后往往会因为实用价值不大而被放弃。１９９９年１０月，国家海洋局第二海洋研究所承担了浙江省潮汐能开发利用现状及发展前景预测研究课题的组织和实施工作。目前，潮汐电站的形式可大致分为三种。一种是单库单向型潮汐电站：这种电站只有一个蓄水库，利用落潮发电。水轮发电机组只要满足单方向通水发电的要求就可以了。所以建筑物和发电设备的结构比较简单，投资也省。第二种是单库双向型潮汐电站：这种潮汐电站的主要优点是，除水库内外水位相平外，不管在涨潮还是在落潮时均能发电，其发电的时间和发电量都比单向潮汐电站多，能够比较充分地利用潮汐能量。第三种是双库单向型潮汐电站：需要建造两个毗邻的水库，一个水库仅在涨潮时进水，另一个水库在落潮时出水，这样一来，前一个水库的水位便始终比后一个水库高，水轮发电机安放在两个水库之间的隔坝内，可以利用两个水库的水位差全日发电。国外潮汐能的利用状况近一二十年来，因为使用矿物燃料对人类生活环境造成的破坏日渐引起关注，国际社会保护环境、走可持续发展道路的呼声一浪高过一浪，大力开发可再生清洁能源已成为世界各国的共识，潮汐能的开发因此也加快了步伐。法国于１９６６年建成朗斯潮汐电站，采用灯泡贯流式水轮发电机，年发电量为５．４４亿千瓦时，至今运行正常，效益良好。前苏联于１９６８年建成基斯洛试验潮汐电站，装机容量４００千瓦，施工不围堰，采用浮运预制沉箱法施工获得成功，节约了资金，缩短了工期。１９８４年，加拿大建成安纳波利斯潮汐电站，总装机容量１．９万千瓦，采用新型全贯流式水轮发电机组，减少投资２０％，取得良好的经济效益。该电站系建设芬迪湾大型潮汐电站坎伯兰（１１５万千瓦）和科别库依德（４０２万千瓦）的试验电站，它的建成和良好效益，证明了芬迪湾建大型潮汐电站的可行性，加拿大因此计划推进大型潮汐电站的兴建。据不完全统计，目前在英、加、俄、印、韩等１３个国家运行、在建、设计、研究及拟建的潮汐电站达１３９座。其中在以上五国进行规划设计和技术经济论证的十余座潮汐电站均为１０万－１００万千瓦级的大型电站，个别电站总装机容量达１０００万千瓦以上。国外报道预测，２１世纪初（未来１０－１５年内）在英、加、俄、印等国将会有１００万千瓦级的潮汐电站建成。我国潮汐能开发现状和发展潜力我国潮汐能开发已经有４０多年的历史，建成并长期运行的有八座，总装机容量６１２０千瓦。其中最大的是位于浙江省温岭市的江厦潮汐试验电站，总装机容量３２００千瓦，１９８０年开始发电，１９８５年底五台机组全部并网发电。作为我国六五期间的科技攻关项目，该电站由全国十几个单位协作攻关建成，技术较为先进，单机容量５００千瓦和７００千瓦的灯泡贯流式水轮发电机组，均由我国自行研究、自己制造。事实证明，电站设备和厂房的设计、制造、安装和运行管理都是成功的。２０世纪６０年代到８０年代中期，几座小型潮汐电站在促进偏远沿海农村经济发展方面发挥了积极的作用，受到当地群众的欢迎。２０世纪８０年代以来，浙江和福建等地对若干个大中型潮汐电站的建设进行了选址考察、勘测和规划设计或可行性研究等大量的前期工作。总之，我国利用潮汐发电技术已经有较好的基础和丰富的经验积累，小型潮汐发电技术基本成熟，并已具备开发中型（万千瓦级）潮汐电站的技术条件。韩国曾邀请我国专家为其建设４０万千瓦潮汐电站进行技术咨询，并有意向进口我国的潮汐水轮发电机组，这表明我国的潮汐发电技术在国际上已有一定的声誉。许建平表示，我国沿海潮汐能资源十分丰富，且开发的自然条件优越，有多处建造万千瓦级潮汐电站的理想站址。相信在全社会的呼吁、关心和支持下，我国潮汐能开发利用在２１世纪会得到应有的重视和快速发展。我国在潮汐能开发方面，具有丰富的资源优势和雄厚的技术力量，并积累了一定的管理和运行经验，但由于种种原因，潮汐电站的建设长期未得到足够的重视。浙江省是全国最早开发利用潮汐能、并建成实用潮汐电站的省份之一，至２０世纪８０年代中期尚有四座小型潮汐电站在正常运行，但到２０００年，潮汐电站数目非但没有增加，反而在减少，目前仅剩两座处于艰难维持状态，江厦潮汐试验电站则长期处于负债运行状态。究其原因，主要有以下几个方面：一是潮汐电站规模小、投资高。位居亚洲第一、世界第三的浙江省江厦潮汐试验电站，装机容量只有３２００千瓦，低于万千瓦级的经济规模，单机容量最大为７００千瓦，是目前法国朗斯潮汐电站２４万千瓦总装机容量的１／７５和单机容量１万千瓦的１／１４。二是经济效益差。我国潮汐电站的总装机容量小、设备落后、运行自动化程度低、职工人数多、企业负担重，都造成了潮汐电站的效益低下。另外，对电站的综合利用程度不高，也使电站失去了一条创收途径。三是政府有关部门缺乏对潮汐能开发的激励政策和优惠措施。应把潮汐能作为常规能源的补充，给予开发工作大力支持，但目前把利用潮汐能等同于常规的小电站来开发，从而削弱了开发利用潮汐能的积极性。潮汐能和风能、太阳能一样，洁净、无污染，取之不尽，用之不竭，利用它发电既可以减少环境污染，又可以节约常规能源，改善能源结构，确保社会经济的可持续发展，是一种颇有开发价值的可再生资源。