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1、潮汐发电技术的现状与前景Currentsituationandprospectsoftidalenergyconversion李书恒,郭伟,朱大奎(南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室,江苏南京210093)中图分类号:TV744文献标识码:A文章编号:100023096(2006)1220082205全球海洋中所蕴藏的潮汐能约有27亿kW,可[1]供开发的约占2%,即约5400万kW。全球电力市场到2000年已达8000亿美元并继续呈上升趋势。但是,仍有2亿人的用电需求得不到满足,发展中国家的用电量以每8年翻一番的速度在增长。在满足用电需
2、求的同时,降低石油等非再生资源的消[2]耗,减少环境污染,开发新型环保电站迫在眉睫。潮汐能是一种不会给地球上未来人类带来污染和灾难[3]的能源。前苏联的伯恩斯坦也指出利用这种昼夜间断断续续、一个月内波动起伏的潮汐能发电可以获得能量。在有条件利用潮汐能的沿海国家和地区,建设潮汐图1潮汐发电示意图[4]由于潮水的流动方向是不断改变的,因此就使得电站不失为缓解能源危机的一种方案。潮汐发电出现不同的类型,即单库单向型、单库双向1潮汐发电的基本原理型和双库单向型3种(表1,图2)。潮汐能是月球和太阳等天体的引力使海洋水位2潮汐发电的优缺点及其发展现状发
3、生潮汐变化而产生的能量。潮汐能利用的主要方潮汐电站由7个基本部分组成:潮汐水库;堤坝;式是发电。潮汐发电的工作原理与常规水力发电的闸门和泄水道建筑;发电机组和厂房;输电、交通和控原理类似,它是利用潮水的涨、落产生的水位差所具[7]制设施;航道、鱼道等。潮汐发电的关键技术主要有的势能来发电。差别在于海水与河水不同,蓄积的包括低水头、大流量、变工况水轮机组设计制造;电站海水落差不大,但流量较大,并且呈间歇性,从而潮汐的运行控制;电站与海洋环境的相互作用,包括电站发电的水轮机的结构要适合低水头、大流量的特对环境的影响和海洋环境对电站的影响,特别是泥
4、沙[5]点。具体地说,就是在有条件的海湾或感潮河口建冲淤问题;电站的系统优化,协调发电量、间断发电以筑堤坝、闸门和厂房,将海湾(或河口)与外海隔开围及设备造价和可靠性等之间的关系;电站设备在海水成水库,并在闸坝内或发电站厂房内安装水轮发电中的防腐等[8]。机组。海洋潮位周期性的涨落过程曲线类似于正弦[6]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收稿日期:2005203215;修回日期:2006208228形成一定的高度差(即工作水头),从而驱动水轮发电基金项目:浙江省玉环县政府“玉环县海山乡总体
5、规划研究”机组发电(图1)。从能量的角度来看,就是将海水的作者简介:李书恒(19802),女,山西忻州人,南京大学地理与势能和动能,通过水轮发电机组转化为电能的过程。海洋科学学院博士研究生,研究方向为海岸海洋学,电话:025283597393,E2mail:shuhengli@sina.com82海洋科学/2006年/第30卷/第12期©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net表1潮汐电站3种方案的比
6、较方案工作原理优缺点单库单向型在涨潮时将贮水库闸门打开,向水库充水,优点是设备结构简单,投资少;缺点是潮汐能利用率低,平潮时关闸;落潮后,待贮水库与外海有一发电不连续。定水位差时开闸,驱动水轮发电机组发电。单库双向型利用两套阀门控制两条向水轮机引水的管道。适应天然潮汐过程,潮汐能利用率高,投资较大。在涨潮和落潮时,海水分别从各自的引水管道进入水轮机,使水轮机旋转带动发电机。双库单向型采用两个水力相联的水库。涨潮时,向高贮可实现连续发电。缺点是要建两个水库,投资大且工作水库充水;落潮时,由低贮水库排水,利用两水头降低。水库间的水位差,使水轮发电
7、机组连续单向旋转发电。图23种不同方案的潮汐电站示意图2.1潮汐发电的优缺点2.1.2缺点(1)单库潮汐电站发电有间歇性。这种间歇性2.1.1优点周期变化又和日夜周期不一致。(2)机电设备常和(1)能源可靠,可以经久不息地利用。不像常规海水、盐雾及海生物接触,在防腐和防污等方面有其水力发电那样受到气候条件的影响。(2)虽然有周[12]特殊要求。(3)单位千瓦的造价较常规水电站期性间歇,但有准确规律,可用电子计算机预报,并有高。国外大型潮汐电站的投资约为3000～4500美计划纳入电网运行。(3)一般离用电中心近,不必远元/kW,大型河川水电站
8、的投资只有400～1400美距离送电。(4)潮汐电站兴建后的最高库水位总是元/kW(1000kW以下的河川水电站的投资为2000低于建站前最高潮水位,因此潮汐电站库
