海灣或感潮河口,可見到海水或江水每天有兩次的漲落現象,早上的稱為潮,晚上的稱為汐。潮汐作為一種自然現象,為人類的航海、捕撈和曬鹽提供了方便。這種現象主要是由月球、太陽的引潮力以及地球自轉效應所造成的。漲潮時,大量海水洶涌而來,具有很大的動能;同時,水位逐漸升高,動能轉化為勢能。落潮時,海水奔騰而歸,水位陸續下降,勢能又轉化為動能。海水在運動時所具有的動能和勢能統稱為潮汐能。潮汐是一種蘊藏量極大、取之不盡、用之不竭、不需開采和運輸、潔凈無污染的可再生能源。建設潮汐電站,不需要移民,不淹沒土地,沒有環境污染問題,還可以結合潮汐發電發展圍墾、水生養殖和海洋化工等綜合利用項目。
潮汐能的主要利用方式是潮汐發電。潮汐發電與普通水利發電原理類似,通過出水庫,在漲潮時將海水儲存在水庫內,以勢能的形式保存,然后,在落潮時放出海水,利用高、低潮位之間的落差,推動水輪機旋轉,帶動發電機發電。差別在于海水與河水不同,蓄積的海水落差不大,但流量較大,并且呈間歇性,從而潮汐發電的水輪機結構要適合低水頭、大流量的特點。
潮汐發電是水力發電的一種。在有條件的海灣或感潮口建筑堤壩、閘門和廠房,圍成水庫,水庫水位與外海潮位之間形成一定的潮差(即工作水頭),從而可驅動水輪發電機組發電。
潮汐電站的類型:
1.潮汐發電單庫單向電站
即只用一個水庫,僅在漲潮(或落潮)時發電,因此又稱為單水庫單程式潮汐電站。我國浙江省溫嶺市沙山潮汐電站就是這種類型。
2.潮汐發電單庫雙向電站
用一個水庫,但是漲潮與落潮時均可發電,只是在水庫內外水位相同的平潮時不能發電,這種電站稱之為單水庫雙程式潮汐電站,它大大提高了潮汐能的利用率。廣東省東莞市的鎮口潮汐電站及浙江省溫嶺市江廈潮汐電站,就是這種型式。
3.潮汐發電雙庫雙向電站
為了使潮汐電站能夠全日連續發電就必須采用雙水庫的潮汐電站。它是用二個相鄰的水庫,使一個水庫在漲潮時進水,另一個水庫在落潮時放水,這樣前一個水庫的水位總比后一個水庫的水位高,故前者稱為上水庫(高水位庫),后者稱為下水庫(低水位庫)。水輪發電機組放在兩水庫之間的隔壩內,兩水庫始終保持著水位差,故可以全天發電。
潮汐水電站簡介:
▲20世紀初,歐、美一些國家開始研究潮汐發電。1913年德國在北海海岸建立了第一座潮汐發電站。
▲世界上第一座具有商業實用價值的潮汐電站是朗斯潮汐電站(Rancetidalpowerplant),位于法國朗斯,從1960年到1966年建造了6年。該電站位于法國圣馬洛灣郎斯河口。郎斯河口最大潮差13.4米,平均潮差8米。一道750米長的大壩橫跨郎斯河。壩上是通行車輛的公路橋,壩下設置船閘、泄水閘和發電機房。郎斯潮汐電站機房中安裝有24臺雙向渦輪發電機,漲潮、落潮都能發電。裝機容量240MW。
潮汐電站的特點:
優點
1、潮汐能是一種清潔、不污染環境、不影響生態平衡的可再生能源。潮水每日漲落,周而復始,取之不盡,用之不竭。它完全可以發展成為沿海地區生活、生產和國防需要的重要補充能源。
2、它是一種相對穩定的可靠能源,很少受氣候、水文等自然因素的影響,全年總發電量穩定,不存在豐、枯水年和豐、枯水期影響。
3、潮汐電站不需淹沒大量農田構成水庫,因此,不存在人口遷移、淹沒農田等復雜問題。而且可用攔海大壩,促淤圍墾大片海涂地,把水產養殖、水利、海洋化工、交通運輸結合起來,大搞綜合利用。這對于人多地少、農田非常寶貴的沿海地區,更是個突出的優點。
4、潮汐電站不需筑高水壩,即使發生戰爭或地震等自然災害,水壩受到破壞,也不至于對下游城市、農田、人民生命財產等造成嚴重災害。
5、潮汐能開發一次能源和二次能源相結合,不用燃料,不受一次能源價格的影響,而且運行費用低,是一種經濟能源。但也和河川水電站一樣,存在一次投資大、發電成本低的特點。
6、機組臺數多,不用設置備用機組。
缺點
1、潮差和水頭在一日內經常變化,在無特殊調節措施時,出力有間歇性,給用戶帶來不便。但可按潮汐預報提前制定運行計劃,與大電網并網運行,以克服其間歇性。
2、潮汐存在半月變化,潮差可相差二倍,故保證出力、裝機的年利用小時數也低。
3、潮汐電站建在港灣海口,通常水深壩長,施工、地基處理及防淤等問題較困難。故土建和機電投資大,造價較高。
4、潮汐電站是低水頭、大流量的發電形式。漲落潮水流方向相反,故水輪機體積大,耗鋼量多,進出水建筑物結構復雜。而且因浸泡在海水中,海水、海生物對金屬結構物和海工建筑物有腐蝕和沾污作用,放需作特殊的防腐和防海生物粘附處理。
5、潮汐變化周期為太陰日(24h50min),月循環約為14天多,每天高潮落后約50min,故與按太陽日給出之日需電負荷圖配合較差。潮汐發電雖然存在以上不足之處,但隨著現代技術水平的不斷提高,是可以得到改善的。如采用雙向或多水庫發電、利用抽水蓄能、納人電網調節等措施,可以彌補第一個缺點;采用現代化浮運沉箱進行施工,可以節約土建投資;應用不銹鋼制作機組,選用乙烯樹脂系列涂料,再采用陰極保護,可克服海水的腐蝕及海生物的粘附。
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