潮汐发电是一种
水力发电的形式,利用
潮汐水流的移动,或是潮汐海面的升降,自其中取得
能量。虽然尚未被广泛使用,但潮汐发电对于未来的电力供应有很好的潜力。此外它比
风能、
太阳能都更容易预测,在欧洲利用潮汐推动磨坊已经有上千年的历史,主要用于研磨谷物。
原理
潮汐发电是
水力发电站利用潮汐发电必须具备两个条件:一是潮汐的幅度必须大,至少要有几米;二是海岸地形必须能储蓄大量海水,并可进行土建工程。潮汐发电是在河口或海湾筑一条大坝,以形成天然水库,
水轮发电机组就装在拦海大坝里。当海水(或江水)的水位上涨时水库蓄水,当海水(或江水)的水位下落时,水库水位与外海潮位之间形成一定潮差,堤坝出水口处的水轮发电机组受到海水(或江水)驱动而发电。
类型
单库单向:只用一个水库,仅在涨潮或落潮时发电,我国浙江省温岭市沙山潮汐电站就是这种类型。
单库双向:用一个水库,但是涨潮与落潮时均可发电,只是在平潮时不能发电。广东省东莞县的镇口潮汐电站及浙江省温岭市江厦潮汐电站,就是这种类型。
双库双向:它是用两个相邻的水库使一个水库在涨潮时进水,另一个水库在落潮时放水,这样前一个水库的水位总比后一个水库的水位高,故前者称为“上水库”,后者称为“下水库”。水轮发电机组放在两水库之间的隔坝内,两水库始终保持着水位差,故可以全天发电。
优点
①潮汐能源是一种可再生的洁净能源,没有污染,不影响生态平衡,所以潮汐发电存在设备的防腐蚀和防海生物附着的问题。这些问题需要投入资金和技术来解决,以确保设备的长期稳定运行和安全性。
②潮汐能源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,全年总发电量稳定,不存在丰、枯水年和丰、枯水期影响。
③建设潮汐电站还不需移民,不仅无淹没损失,相反还可围垦大片土地,有巨大的综合利用效益。
④潮汐电站不必筑高水坝,即使发生战争或地震等自然灾害,水坝受到破坏,也不至于对下游城市、农田、人民生命财产等造成严重灾害。
⑤潮水每日涨落,周而复始,取之不尽,用之不竭。它完全可以发展成为沿海地区生活、生产和围垦需要的重要补充能源。
⑥潮汐能开发一次能源和二次能源相结合,不用燃料,不受一次能源价格的影响,而且运行费用低,是一种经济能源。
作用
潮汐电站不仅能够提供清洁电能,如同时采用科学的工程技术措施,优化潮汐电站的水利工程布局,还能够促进沿海经济多业发展。
防潮灾:潮汐电站建设就是要在河流入海口建设拦河坝和纳潮闸,合理选择拦河坝高和纳潮闸的过水能力,能够起到防潮堤和防潮闸的作用,进一步提高沿海防潮标准,保护沿海村庄和耕地。
潮汐电站沿河回水区适度加高河堤,将有利于河道行洪,提高河道防洪标准,为沿海企业发展提供安全和交通便利的建设用地,促进当地的工农业发展。
增加内陆海产品养殖容量:修建潮汐电站可以人工控制海水进入内陆的水面面积,稳定养殖范围,省去抽水成本,增加养殖效益。由于潮汐电站的控制范围远大于原有的养殖面积,潮汐电站的建设可以大幅度扩大养殖面积,增加养殖产值,提高养殖收益。
扩大盐业规模:海盐是沿海的支柱产业,随着盐业的发展,古老的沿海自然晒盐业已不能满足工业需求。沿海已形成大量的抽水晒盐池,潮汐电站拦蓄工程提高了沿海河段的水位。
发展
1961年,
法国在
英吉利海峡沿岸的
朗斯河河口靠近圣
马诺城建了一座潮汐发电站。这是世界上最早建成的潮汐发电站之一,也曾是世界上最大的潮汐发电站。这里的潮差水平为10.9米。最大可达13.5米;水库坝长350米,涨潮时水库的水面能延伸到20公里长。电站坝内安装有直径为5.35米的可逆水轮机24台,每台功率1万千瓦,发电量达24万千瓦,每年可供电530亿瓦·小时。法国还在圣马诺湾兴建了一座巨型潮汐电站。这座电站装机1 000万千瓦。相当于朗斯电
站的40多倍;年发电量达到25万亿瓦·小时,几乎是朗斯电站的50倍。法国还准备在圣马诺湾2000平方公里的海面上建造三座拦潮坝,装配容量最大的水轮机组,使每年的发电量达35万亿瓦·小时。
中国从20世纪80年代开始,在沿海各地区陆续兴建了一批中小型潮汐发电站并投入运行发电。其中最大的潮汐电站是1980年5月建成的
浙江省温岭市江厦潮汐试电站,它也是世界已建成的较大双向潮汐电站之一。它坐落在
浙江南部乐清湾北端的江厦港。江厦港为封闭式海港,已经在港口筑起一道15.5米的粘土心墙堆石坝,形成一座港湾水库,总库容490万立方米,发电有效库容270万立方米。这里的最大潮差8.39米,平均潮差5.08米;电站功率3200千瓦;1989年发电量6.2亿瓦·小时。双向潮汐电站的特点是在涨潮、落潮两个方向均能发电。江厦电站每昼夜可发电14~15小时,比单向潮汐电站增加发电量30%~40%。江厦电站每年可为
温岭、黄岩电力网提供100亿瓦·小时的电能。
中国另一座较大规模的潮汐发电站,是
福建平潭幸福洋潮汐发电站,潮差平均为4.54米,最大7.16米。该站年发电量可达31.5亿瓦·小时。
建设实例
2015年6月,中国港湾工程公司(CHEC)赢得了这项协议。在计划投资10亿英镑的斯旺西湾潮汐发电项目(Swansea Bay Tidal Project)中,这家中国国有公司将负责海上工程建设。斯旺西湾项目将向英国国家电网公司(National Grid)输送电力,发电潜力将足以供应12万个家庭使用。
项目开发商——斯旺西湾潮汐泻湖发电公司(Swansea Bay Tidal Lagoon Power)表示,这是英国首个部分借助中国企业专业技能的基础设施开发项目。