潮汐能

tidalenergy熱動0941張超輝0903411139摘要能源對經濟的發展有著舉足輕重的作用,煤、石油、天然氣等屬不可再生的能源。隨著世界經濟的發展,能源需求也不斷增長,世界各國都在尋求新能源,希望新能源既是可再生的又能避免像煤、石油、天然氣等能源帶來的環境污染問題。開發利用潔凈的新能源是解決能源問題及環境問題的出路,海洋被認為是地球的資源寶庫，也被稱作為能量之海。從技術及經濟上的可行性，可持續發展的能源資源以及地球環境的生態平衡等方面分析，海洋能中的潮汐能作為成熟的技術將得到更大規模的利用。潮汐能作為潔凈的、可再生的新能源，受到廣泛的重視。世界海洋潮汐能蘊藏量約為27億kW,若全部轉換成電能，每年發電量大約為1.2萬億kWh。Energyforeconomicdevelopmenthasaveryimportantrole,suchasoilandgascoalofnon-renewableresourceswiththedevelopmentofworldeconomy,energydemandisalsoincreasing,allcountriesintheworldinsearchofnewenergy,hopethenewenergyisrenewableandcanavoidlikesuchasoilandgascoalenergybringspollutionproblemsofdevelopmentandutilizationofcleannewenergyissolvetheenergyproblemandtheenvironmentawayaroundtheproblemTheoceanisconsideredtobetheearth'sresourcestreasure,alsoknownastheseaofenergyfromthetechnicalandeconomicfeasibilityandthesustainabledevelopmentoftheenergyresourcesandtheearth'senvironmentoftheecologicalbalanceanalysis,thetidalpowerastheoceanicmaturetechnologywillgetmoreextensiveuseoftidalpowerasaclean,renewablenewenergy,hasbeentotheattentionoftheworldoceanwavepowerreservesofabout2.7billionkW,ifallintoelectricalenergyconversion,generatingcapacityeveryyearabout1.2trillionkWhKeywords關鍵詞潮汐能發電技術KeywordsTidalpowergenerationtechnology潮汐能的基本介紹潮汐能的科技名詞定義中文名稱：

潮汐能英文名稱：tidalenergy定義1：從海水面晝夜間的漲落中獲得的能量。應用學科：電力（一級學科）；可再生能源（二級學科）定義2：由月球和太陽對地球的引力及地球自轉所致海水周期性漲落形成的勢能和橫向流動形成的動能。應用學科：海洋科技（一級學科）；海洋技術（二級學科）；海洋能開發技術（三級學科）定義3：在太陽、月亮對地球的引潮力的作用下，使海水周期性的漲落所形成的能量。應用學科：資源科技（一級學科）；海洋資源學（二級學科）簡介因月球引力的變化引起潮汐現象，潮汐導致海水平面周期性地升降，因海水漲落及潮水流動所產生的能量稱為潮汐能。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比，或者說，與潮差的平方和水庫的面積成正比。和水力發電相比，潮汐能的能量密度很低，相當于微水頭發電的水平。潮汐能是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能。意義發展像潮汐能這樣的新能源，可以間接使大氣中的CO2含量的增加速度減慢。潮汐是一種世界性的海平面周期性變化的現象，由于受月亮和太陽這兩個萬有引力源的作用，海平面每晝夜有兩次漲落。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，更值得指出的是，它還可以轉變成電能，給人帶來光明和動力。

應用海洋的潮汐中蘊藏著巨大的能量。在漲潮的過程中，洶涌而來的海水具有很大的動能，而隨著海水水位的升高，就把海水的巨大動能轉化為勢能；在落潮的過程中，海水奔騰而去，水位逐漸降低，勢能又轉化為動能。世界上潮差的較大值約為13—15m，但一般說來，平均潮差在3m以上就有實際應用價值。潮汐能是因地而異的，不同的地區常常有不同的潮汐系統，他們都是從深海潮波潮汐能利用的主要方式是發電獲取能量，但具有各自獨特的特征。盡管潮汐很復雜，但對于任何地方的潮汐都可以進行準確預報。潮汐能的利用方式主要是發電。潮汐發電是利用海灣、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利發電廠房，通過水輪發電機組進行發電。只有出現大潮，能量集中時，并且在地理條件適于建造潮汐電站的地方，從潮汐中提取能量才有可能。雖然這樣的場所并不是到處都有，但世界各國都已選定了相當數量的適宜開發潮汐電站的站址來源與形成來源潮汐能是由潮汐現象產生的能源，它與天體引力有關，地球一月亮一太陽系統的吸引力和熱能是形成潮汐能的來源。形成方式潮汐能是由日、月引潮力的作用，使地球的巖石圈、水圈和大氣圈中分別產生的周期性的運動和變化的總稱。固體地球在日、月引潮力作用下引起的彈性一塑性形變，稱固體潮汐能。作為完整的潮汐科學，其研究對象應將地潮、海潮和氣潮作為一個統一的整體，但由于海潮現象十分明顯，且與人們的生活、經濟活動、交通運輸等關系密切，因而習慣上將潮汐能一詞狹義理解為海洋潮汐。現象真實月球引力和平均引力的差值稱為干擾力，干擾力的水平分量迫使海水移向地球、月球連線并產生水峰。對應于高潮的水峰，每隔 24小時50分鐘（即地球同一經度從第一次正對月球到第二次正對月球所需時間）發生兩次，亦即月球每隔12小時25分鐘即導致海水漲潮一次，此種漲潮稱為半天潮。新月的時候，太陽、地球和月球三者排列成一直線。此時由于太陽和月球累加的引力作用，使得產生的潮汐較平時高，此種潮汐稱為春潮。當地球、月球和地球、太陽成一直角，則引力相互抵消，因此而產生的潮汐較低，是為小潮。各地的平均潮距不同，如某些地區的海岸線會導致共振作用而增強潮距，而其他地區海岸線卻會降低潮距。影響潮距的另一因素科氏力，其源自流體流動的角動量守恒。若洋流在北半球往北流，其移動接近地球轉軸，故角速度增大，因此，洋流會偏向東方流，即東部海岸的海水較高；同樣，若北半球洋流流向南方 ,則西部海岸的海水較高。探索科學的發展模式潮汐發電是一項潛力巨人的事業，經過多午來的實踐，在上作原理和總體構造上基本成型，止進入人規模開發利用階段，具有廣闊的發展前景，對于應對全球氣候變化，履行降低二氧化碳排放的國際承諾，具有不可什代的作用。潮汐發電不僅可以防莊海水倒灌，避免鹽化沿海尤其是淡水河口周困的土地。還可以在“風暴潮”發生時，利用水庫及發電站減少“風暴潮”帶來的損失。開發潮汐電站不用拆遷和移民，不會影plul社會安定。潮汐發電無需燃料，節省了處理有害的煙氣廢灰的建設費用和邁營成本。因此，應加快潮汐發電的建設步伐，及時跟進相應的政策和資金支持，人幅提升潮汐能開發利用的重視程度，創新發展模式。首先，在價格上，劉一潮汐能的開發利用應區別于常規小水電開發，給子與新能源巾風能和太陽能開發同等的優惠條件，適當給子電價上網優惠。雖然根據潮汐的性質，決定了潮汐電站間隙性發電的特點。但在我國經濟發達的沿海地區建設潮汐電站，均可與人電網并網，i1改潮汐電站的間隙性發電不會影plul用戶的用電需求。目J汀,浙江省海山潮汐電站在解決間隙性發電難題巾，已進行了有益的嘗試，摸索了一條雙庫全潮、蓄能發電的新路子日平均發電時間已由原來的8}10小時，提高到20.E—22.1小時。其次，在政府采購巾，應適當向生產生物質能產品的廠商傾斜，在政府采購招標方案安排巾，把技術經濟性較好、節能效益顯著的潮汐能源應用的產品納人政府采購的范圍，加人市場開拓力度，建立政府推動下的市場需求，消除市場障礙，拉動劉一可再生能源）伙業的投資需求。再次，在轉移支付方面，應積極探索巾火政府與地方政府共同支持政策。依據潮汐能源的特點，通過不同的渠道進行補貼。充分發揮有條件轉移支付的政策導向性作用，設立巾火政府劉一地方政府的專項撥款，用于促進潮汐能源產業的研究與發展。與此同時，應該鼓勵和吸納民營企業投資，形成政府與民間合力。最后，財政直接投人到相關的教育、培訓巾。潮汐能源的利用與開發依靠的是先進技術，技術的創新又依賴于具有一定研發能力和鉆研精神的科技人才，因此，開發潮汐能源，“人本戰略”下關重要。政府應勺年專款給子專門的研究機構，加強劉一研發人員的支持和培訓。.海洋潮汐能發電技術潮汐發電在海灣口或感潮河口構筑堤壩與海隔開形成水庫，漲潮時，庫外水位高于庫內水位，落潮時，庫內水位高于庫外水位，通過閘門控制水流，使漲潮時進入和落潮時泄出水庫的海水推動水輪發電機組發電，這種發電方式叫做潮汐發電。潮汐發電分類:按開發方式分為單水庫式、雙水庫式和多水庫式三種，以單水庫式最多;按運行方式分為單向發電式（漲潮或落潮發電，以落潮發電最多）、雙向發電式（漲潮和落潮均發電），以單向落潮發電最多;按電站位置分為港灣式、河口式、灘涂式，以港灣式最多。水庫式潮汐能發電技術水庫式潮汐發電，即在海灣或海潮河口建筑堤壩、閘門和廠房，將海灣或河口與外海隔開圍成水庫，并安裝機組進行發電。水庫式潮汐電站有三種可選擇的方案。第一，單庫單向型，在漲潮時將儲水庫閘門打開，向水庫充水，平潮時關閘;落潮后，待儲水庫與外海有一定水位差時開閘，驅動水輪發電機組發電。這種方案的優點是設備結構簡單，投資少;缺點是潮汛能利用率低，發電不連續。第二，單庫雙向型，利用兩套閥門控制兩條向水輪機引水的管道。在漲潮和落潮時，海水分別從各自的引水管道進人水輪機，使水輪機旋轉帶動發電機，這種方案適應天然潮汐過程，潮汐能利用率高，但投資大。第三，雙庫單向型，采用兩個水力相聯的水庫。漲潮時，向高儲水庫充水;落潮時，由低儲水庫排水，利用兩水庫間的水位差，使水輪發電機組連續單向旋轉發電。該方案可實現連續發電，但是要建兩個水庫，投資大且工作水頭低。水庫式潮汐能發電方式存在諸多缺陷:建立發電廠時的建壩等工程需要巨大投資，泥沙沖淤問題難以解決，攔潮壩對水庫區生態有影響，海岸遭侵蝕。無水庫式新型潮汐能發電技術無庫式潮汐能發電設備的發電原理突破了常規發電的概念，是借鑒風能發電原理，同時考慮海流和風的密度等條件的不同設計開發而成的，因而此類水輪機結構形式與傳統有庫式機組的結構形式大不相同。根據機組結構形式不同，目前的潮汐能發電機組總體可分為兩類。海底風車式機組“海流”是無庫式潮汐能設備發展的標志性工程，項目初期投資600萬歐元。由MICT公司聯合Banklnvest,EDF一energy等5家公司共同開發。2003年5月于英國西海岸布里斯托爾海面下20m深處安裝并試驗成功，首批裝機容量為單臺300kW。最近又安裝了單臺1200kW的機組，在流速為2—3m/s的海水中工作。該機組形狀宛如一個風車，由潮水提供動能沖擊葉片發電。為便于轉子出水維護，“海流”安裝時在海底鉆孔打樁，建造具有提升機構的豎塔以適應不同深度的海流流速并便于出水維修;為適應海水漲落的變化，豎塔有5一10m露在海面上。每個豎塔兩側各有一個轉子，以節約成本，提高潮汐能利用率。與一般的水平軸式風力發電機不同，“海流”的每個轉子上有2個葉片，葉片通過變槳軸承與轉子連接，通過伺服系統實現槳距控制，槳距角在電動機驅動下隨海流變化，避免過載破壞。由于海水流體密度大且裝置安裝于淺海區，葉片直徑僅16m,以15r/min速度隨海水流動旋轉，葉片朝向可以1800轉動以實現漲、退潮雙向發電的需要。同時機組裝有機械制動系統以便緊急制動。機組變速箱和發電機構成一個整體單元，浸沒在海水中，因此不需要額外的冷卻系統，降低了故障率。由挪威HammerfestStrom與Statoil，Rolls一Royce,ABB4家公司共同設計開發的水平軸風車式發電機(Tideverk)Tideverk的結構形式與水平軸式風力發電機相同，機組每個轉子裝有3個葉片，直徑15m,全反槳距控制，可實現漲、退潮發電。Tideverk在海底的受力形式也與水平軸式風力發電機相同。Tideverk在海底的固定方案與“海流”不同，該機組由三角架支承于海底。首批試驗樣機已于2007年在挪威Hammerfest附近的Kvalsundet海域安裝，單機裝機容量為300kW,為異步發電機。全貫流式機組美國海軍研究中心支持佛羅里達水電公司于1995年開始設計了一種中心開放式無庫容潮汐能發電機組，并于2005年完成了樣機制作，如圖2a所示。樣機直徑6m，單機容量120kW,目前在歐洲Orkney潮汐能技術中心試驗。該機組顯著特點是中心開放而無軸及槳葉，采用滑動輪帆型轉子，水流貫穿通過有一定斜度的帆葉，帶動轉子旋轉發電。發電機和轉子軸承設計為整體結構，適于高效直流環繞發電機。該機組適于中深水域，發電電壓為中等電壓。英國LunarEnergy公司聯合E.ON公司于2007年設計開發了一種新型水平軸雙向發電潮汐能渦輪機(Rotech)，見圖2b,Rotech已在Glasgo+｝大學試驗成功。Rotech機組外殼為一喇叭口狀管道，直徑15m,長19.2m,以捕獲更多的潮水并提高水流速度。機組設有偏航系統，