潮汐能的發(fā)展與前景

1、潮汐能的現(xiàn)狀與發(fā)展海洋能源開發(fā)利用作業(yè) 題 目：潮汐能的現(xiàn)狀與發(fā)展 班 級：機(jī)械設(shè)計制造及自動化3班 姓 名：唐雯娟 學(xué) 號：1222305 2015年 12 月潮汐能的現(xiàn)狀與發(fā)展摘要：海洋占地球面積的3/4左右，蘊藏著豐富的無污染可再生能源，其可開發(fā)部分遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出地球能源總消耗量。在我國漫長的海岸向上，蘊藏著豐富的潮汐能，其理論蘊藏量為1.1億KW。在當(dāng)前全球能源極度短缺的嚴(yán)峻形勢下，合理開發(fā)利用潮汐能，可以替代大量的煤炭、石油、天然氣等化石能源；并能有效避免燃燒礦物燃料而產(chǎn)生的對人類生存環(huán)境的污染，并可以實現(xiàn)對水資源的綜合利用興水利、除水害，兼而取得防洪、航運、農(nóng)灌。供水、養(yǎng)殖、旅游等經(jīng)濟(jì)和

2、社會效益，同時帶動當(dāng)?shù)氐慕煌ㄟ\輸、工業(yè)及至文化、教育、衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展，成為振興地區(qū)經(jīng)濟(jì)的前導(dǎo)；電能運輸方便，可減少交通運輸?shù)呢?fù)荷。關(guān)鍵詞：潮汐能、電站、水資源、開發(fā)利用引言：世界經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化，得益于化石能源，如石油、天然氣煤炭與核裂變能的廣泛的投入應(yīng)用，因而它是建筑在化石能源基礎(chǔ)之上的一種經(jīng)濟(jì)。然而由于化石能源屬于不可再生資源隨著其量的減少，能源供應(yīng)的鏈條將會出現(xiàn)中斷，這必將導(dǎo)致世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)和沖突的加劇，最終葬送現(xiàn)代市場經(jīng)濟(jì)?；剂系氖褂脤Νh(huán)境的破環(huán)效應(yīng)日益受到人們的關(guān)注。 我國作為一個能源消耗大國近年來一直努力減少對化石燃料的依賴。尋求可替代性能源，同時積極改變經(jīng)濟(jì)增長模式降低環(huán)

3、境污染，走可續(xù)發(fā)展道路。潮汐能作為一種潔凈的，可再生資源對其進(jìn)行開發(fā)利用可以有效的緩解我國能源緊缺問題和環(huán)境污染問題。針對該種情況，本文通過對潮汐發(fā)電現(xiàn)狀的總結(jié)，結(jié)合我國自身開發(fā)潮汐能的可行性現(xiàn)狀，指出我國擁有巨大的潮汐能開發(fā)利用潛力為我國今后的潮汐能開發(fā)利用研究提供合理參考。 目 錄摘要1關(guān)鍵詞1引言11 潮汐發(fā)電原理21.1潮汐現(xiàn)象21.2潮汐能概述21.3潮汐能發(fā)電原理21.4潮汐能發(fā)電的分類22潮汐能發(fā)電的優(yōu)缺點及其發(fā)展情況42.1潮汐能優(yōu)點42.2潮汐能缺點52.3潮汐能的開發(fā)現(xiàn)狀52.4潮汐發(fā)電的主要技術(shù)問題62.5潮汐能的利用前景73結(jié)論7參考文獻(xiàn)81 潮汐發(fā)

4、電原理 1.1 潮汐現(xiàn)象 在我國大部分地區(qū)，海水在白天上漲一次，接著下落；晚上有漲一次，接著又下落。把白天改為“潮”，晚上稱為“夕”。所以，稱白天海水上漲為“潮”，晚上海水上漲為“汐”。潮汐就是海水的一種周期升降或漲落的運動。 1.2 潮汐能概述   因月球引力的變化引起潮汐現(xiàn)象，潮汐導(dǎo)致海水平面周期性地升降，因海水漲落及潮水流動所產(chǎn)生的能量，稱為潮汐能。 現(xiàn)代潮汐能的利用，主要是潮汐能發(fā)電。潮汐能發(fā)電是利用海灣、河口等有利地形，建筑水堤，形成水庫，以便于大量蓄積海水，并在壩中或壩旁建造水力發(fā)電廠房，通過

5、水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。 潮汐能發(fā)電與普通水力發(fā)電原理類似，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，從而潮汐能發(fā)電的水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)要適合低水頭、大流量的特點。利用潮汐能發(fā)電必須具備兩個條件：首先潮汐的幅度必須大，至少要有幾米；第二海岸地形必須能儲蓄大量海水。由于潮水的流動與河水的流動不同，它是不斷變換方向的，因此就使得潮汐能發(fā)電出現(xiàn)了不同的型式。 1.3 潮汐能發(fā)電原理 潮汐發(fā)電與水力發(fā)電的原理相似，它是利用潮水漲落產(chǎn)生的水位差所具有勢能來發(fā)電的，也就是把海水漲落潮等能量變?yōu)闄C(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。具體地說，潮汐發(fā)電

6、就是在海灣或有潮汐的河口建一攔水壩地，將海灣或?？谂c海洋隔開構(gòu)成水庫，再在壩內(nèi)或壩房安裝水輪發(fā)電機(jī)組，然后利用潮汐漲落時海水的升降，使海水通過轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)動水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。股從能量的角度來看。就是將海水的是能和動能，通過水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)化為電能的過程。1.4潮汐能發(fā)電的分類由于潮水的流動方向是不斷改變的，因此就使得潮汐發(fā)電出現(xiàn)不同的類型：即單庫單向型單庫雙向型和雙庫單向型3種。第一種是單庫單向電站：即只用一個水庫僅在漲潮或落潮時發(fā)電。我國浙江省溫嶺縣沙山潮汐電站就是這種類型。當(dāng)潮水流進(jìn)或流出大壩時，都通過水輪機(jī)而發(fā)電。第二種是單庫雙向電站，用一個水庫，但是漲潮與落潮時均可發(fā)電，只是在平潮時不能發(fā)電。

7、廣東省東莞縣的鎮(zhèn)口潮汐電站及浙江省溫嶺縣江廈潮汐電站就是這種型式。對于大中型潮汐發(fā)電站主要采用燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組具有流道順直、水頭損失小、單位流量大、效率較高、體積較小及廠房空間較小等優(yōu)點。電站廠房就在大壩內(nèi)，壩頂又是公路。燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組主要由發(fā)電機(jī)、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪、燈泡組成：燈泡是發(fā)電機(jī)的流線型外殼，發(fā)電機(jī)安裝在燈泡殼內(nèi)：導(dǎo)葉既可控制水輪機(jī)運行時流量的大小，在停機(jī)時切斷水流，水輪機(jī)兩側(cè)有閘門在檢修或特殊情況關(guān)閉。燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組法國朗斯潮汐電站第三種是雙庫單向電站，它是用二個相鄰的水庫，使一個水庫在漲潮時進(jìn)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

8、位高，故前者稱為上水庫后者稱為下水庫。水輪發(fā)電機(jī)組放在兩水庫之間的隔壩內(nèi)兩水庫始終保持著水位差故可以全天發(fā)電。優(yōu)點缺點單庫單向設(shè)備簡單，投資較少利用率低，發(fā)電有間斷單庫雙向利用率高投資較大雙庫單向可實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電投資大需要兩個水庫，工作水頭有降低2 潮汐發(fā)電的優(yōu)缺點及其發(fā)展現(xiàn)狀潮汐電站由7個基本部分組成:潮汐、水庫、堤壩、閘門和泄水道、建筑發(fā)電機(jī)組和廠房、輸電交通和控制設(shè)施、航道魚道等。潮汐發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：低水頭大流量變工況水輪機(jī)組、設(shè)計制造電站的運行控制電站與海洋環(huán)境的相互作用。包括電站對環(huán)境的影響和海洋環(huán)境對電站的影響，特別是泥沙沖淤問題，電站的系統(tǒng)優(yōu)化協(xié)調(diào)發(fā)電量間斷發(fā)電以及設(shè)備造價

9、和可靠性等之間的關(guān)系電站設(shè)備在海水中的防腐等。2.1潮汐能優(yōu)點(1)能源可靠可以經(jīng)久不息地利用不像常規(guī)水力發(fā)電那樣受到氣候條件的影響(2)雖然有周期性間歇但有準(zhǔn)確規(guī)律可用電子計算機(jī)預(yù)報并有計劃納入電網(wǎng)運行(3)一般離用電中心近不必遠(yuǎn)距離送電(4)潮汐電站興建后的最高庫水位總是低于建站前最高潮水位因此潮汐電站庫區(qū)不但不淹沒土地還可以促淤圍墾發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖以浙江江廈潮汐試驗電站為例電站年上網(wǎng)電量大于500萬kwh按050元(kWh)電價計年售電收入扣除稅收后約200萬元水庫圍墾了366hm農(nóng)田年收入超過l000萬元提供137km面積的海產(chǎn)品養(yǎng)殖區(qū)域年產(chǎn)值在1500萬元以上(5)潮汐電站的主要部分建在

10、水下不污染環(huán)境還美化環(huán)境提高旅游效益如法國朗思潮汐電站建成后高水位比天然潮位降低了0510m原波濤洶涌的朗斯河三角灣變成了平靜的湖泊成了人們旅游休閑場所此外通過700長的壩頂公路連接城市使城市之間的距離縮短了30km每年從壩上通過的汽車達(dá)50萬輛。2.2潮汐能缺點(1)單庫潮汐電站發(fā)電有間歇性這種間歇周期變化又和日夜周期不一致(2)機(jī)電設(shè)備常海水鹽霧及海生物接觸在防腐和防污等方面有特殊要求(3)單位千瓦的造價較常規(guī)水電高外大型潮汐電站的投資約為30004500元kw大型河川水電站的投資只有4001400元kw(1000kw以下的河川水電站的投資為23500美元kW)潮汐電站的投資比河川水電站投

11、資高27倍(4)潮汐電站可能會導(dǎo)致泥沙淤積問題從而影響水庫壽命2.3潮汐能的開發(fā)現(xiàn)狀中國潮汐發(fā)電開始于1958年前后經(jīng)過30多年的發(fā)展建成潮汐電站8座總裝機(jī)容6120kW年發(fā)電量約10106kWh其中最大的浙江省江廈潮汐試驗電站總裝機(jī)容量3200kW1980年開始發(fā)電1985年底5臺機(jī)組全部并網(wǎng)發(fā)電該電站技術(shù)較先進(jìn)單機(jī)容量500kW和700kW的燈泡流式水輪發(fā)電機(jī)組全由中國自己研制事實證明電站設(shè)備和廠房的設(shè)計制造安裝和運行都是成功的1989年建成的福建省幸福洋潮汐電站6臺機(jī)組總裝機(jī)容量1280kW建成最早的浙江省沙山潮汐電站裝機(jī)容量40kW迄今已近40年仍在運行發(fā)電深受群眾歡迎80年代以來浙江

12、福建等地對若干個大中型潮汐電站站址進(jìn)行考察勘測規(guī)劃設(shè)計和可行性研究等大量的前期準(zhǔn)備工作總之中國潮汐發(fā)電技術(shù)歷史較長已有較好的基礎(chǔ)和豐富的經(jīng)驗小型潮汐發(fā)電技術(shù)基本成熟已具備開發(fā)中型(10MW級)潮汐電站的技術(shù)條件。江廈潮汐試驗電站是我國已建成的最大的潮汐電站。雙向貫流式機(jī)組6臺，總裝機(jī)容量3200干瓦，年發(fā)電量600萬度。規(guī)模僅次于法國郎斯潮汐電站、加拿大芬地灣安娜波利斯潮汐電站，居世界第三。中國先進(jìn)主要潮汐電站表站名潮差（米）容量（兆瓦）投運時間江夏5.13.21980白沙口2.40.641978幸福洋4.51.281989岳浦3.60.151971海山4.90.151975沙山5.10.04

13、1961瀏河2.10.151976果子山2.50.0419772.4潮汐發(fā)電的主要技術(shù)問題潮汐發(fā)電目前存在的主要技術(shù)問題有：工程投資較大，機(jī)組造價較高；水頭低，機(jī)組耗鋼多；發(fā)電不連續(xù)；在工程技術(shù)上有泥沙淤積問題，機(jī)組金屬結(jié)構(gòu)和海工建筑物易被海水及海生物腐蝕及污黏問題，需要進(jìn)一步研究解決。解決措施：1 降低潮汐能發(fā)電站造價：利用更先進(jìn)的制造技術(shù)、材料技術(shù)和控制技術(shù)以及流體動力技術(shù)設(shè)計，目前有一種預(yù)制浮運鋼筋混凝土沉箱的結(jié)構(gòu)的方法，可以減少工程量，降低造價，前蘇聯(lián)的基斯拉雅潮汐能發(fā)電站采用了這種方法，效果很好。2提高潮汐能發(fā)電站運行水平：有一種叫泵唧的技術(shù)，由于泵唧是在很低的水頭下進(jìn)行的，而其后的

14、發(fā)電則是在高的水頭下進(jìn)行的，所以提高水頭增加的發(fā)電量遠(yuǎn)大于抽水的耗電量，因而可以得到很大的凈能量收益。3防治泥沙淤積：根據(jù)當(dāng)?shù)啬嗌车暮?、類型、運動方向、沉降速度等，研究泥沙的運動規(guī)律，找出防治泥沙淤積的有效措施。4水工結(jié)構(gòu)物的防腐蝕和防海洋生物附著：對金屬結(jié)構(gòu)物防腐蝕問題，有的電站采用外加電流陰極保護(hù)措施，取得了很好的效果。5有效解決電力的補償問題：（1）采用雙水庫；（2）在潮汐能發(fā)電站附近另建一座抽水蓄能電站；（3）在潮汐能發(fā)電站內(nèi)另外配置相當(dāng)容量的火力發(fā)電機(jī)組；（4）使潮汐能發(fā)電站與其他有相當(dāng)容量的河川水電站聯(lián)合運行；（5）使潮汐能發(fā)電站與較大的電力系統(tǒng)聯(lián)通；（6）調(diào)整某些可以適應(yīng)間斷性

15、供電的用電負(fù)荷，以適應(yīng)潮汐能發(fā)電的特性。2.5潮汐能的利用前景開發(fā)潮汐能一般在水深20 m、30 m、距海岸一千米以內(nèi)的近海海域。我國幅員遼闊海岸線長，有長達(dá)18000 km的大陸海岸線和6500多個海島海岸線，岸線長度超過32000 km.我國沿海地區(qū)海岸分兩種，一種是平原型海岸，主要由厚而松散的粉砂或淤泥組成，潮差較小，岸線較平直，適合潮汐發(fā)電的壩址較少，此類海岸一般分布在杭州灣以北（除山東半島和遼東半島）；另一種是基巖港灣型海岸，水深潮大，海岸坡度陡，岸線曲折，有適合潮汐發(fā)電的壩址，一般分布在杭州灣以南，可建萬kW級電站的港址有杭州灣、象山灣等數(shù)十處。近幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，但環(huán)境污染加重，

16、在保證電力供應(yīng)的同時，開發(fā)新能源發(fā)電，降低石油等非再生資源的消耗，減少環(huán)境污染，是解決目前能源和環(huán)境問題的有效方法。潮汐能作為一種可再生資源，蘊藏量大，運行成本低，對環(huán)境影響小，發(fā)電沒有廢氣、廢渣、廢水的排放，對其開發(fā)利用不會給人類帶來污染和災(zāi)難。在有條件利用潮汐能的沿海國家和地區(qū)，建設(shè)潮汐電站不失為緩解能源危機(jī)和減少環(huán)境污染的一種有效方案。3結(jié)論隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展， 環(huán)境污染、能源及電力供應(yīng)不足的問題已越來越嚴(yán)重，這些問題在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的沿海地區(qū)尤為明顯。沿海地區(qū)能源需求大，常規(guī)能源儲量很少，霧霾等環(huán)境問題嚴(yán)重，但潮汐能蘊藏量大。因此，我國應(yīng)大力發(fā)展潮汐能發(fā)電，以減輕對常規(guī)能源的依賴，減少霧霾的發(fā)生及環(huán)境污染。總之，潮汐能是可再生能源，無污染，發(fā)電可作長期準(zhǔn)確的預(yù)報，經(jīng)過這些年來世界各國對潮汐電站的試驗、研究和建設(shè)，積累了大量的經(jīng)驗，不僅在技術(shù)上日漸成熟，在減少投資、提高經(jīng)濟(jì)效益方面也取得了很大的進(jìn)展，開發(fā)潮汐能前景廣闊。 參考文獻(xiàn)  1 劉全根.世界海洋能開發(fā)利用狀況及發(fā)展趨勢J.能源工程,1999,(2):5 8. 2 范波芹,索