第7講潮汐能發電§7.1潮汐與潮汐能人類很早就注意到了海水周期性的漲落現象。

我國古人把白天的海水漲落叫做“潮”，夜間的海水漲落叫做“汐”，合起來稱為“潮汐”。我國古代的科學家很早就認識到潮汐和月亮有關。

我國東漢時期著名的思想家王充就說過：“濤之興也，隨月盛衰”。唐代詩人張虛若在他的《春江花月夜》中有“春江潮水連海平，海上明月共潮生”的詩句，也形象的反映出海潮和月亮的關系。后來人們還進一步認識到潮水是一種“此盈彼竭，往來不絕”的波動現象，“潮之漲退，海非增減，蓋月之所臨，則水往從之”§7.1.1潮汐的概念和形成原理現代對潮汐的認識——潮汐是由于太陽和月球對地球各處引力的不同所引起的海水有規律的、周期性的漲落現象。太陽和月球引起的海水上漲，分別稱為太陽潮和太陰潮。太陽和月球對地成直角時，太陽潮的落潮和太陰潮的漲潮，二者共同作用，會相互抵消，形成潮勢較弱的小潮。初八、二十三，處處見海灘農歷初一，太陽和月球位于地球同側，三者近似成直線，

太陽和月球的引力方向相同，合力最大，太陽潮和太陰潮同時同地發生，就形成大潮。農歷十五，太陽和月球位于地球兩側，三者近似成直線，

面向月球的太陰潮和背離太陽的太陽潮共同作用，背離月球的太陰潮和面向太陽的太陽潮共同作用，也形成大潮。初一十五漲大潮

§7.1.2潮汐的描述和分類用于描述潮汐的各個要素如圖所示。海面的一漲一落兩個過程為一個潮汐循環。相鄰的兩次高潮（或低潮）間隔的平均時間，稱為潮汐的平均周期。按照一個太陰日（24h50min）里有幾個漲落周期，潮汐可分為半日潮、全日潮和混合潮三種類型?！?.1.3潮汐能資源及其分布潮汐現象在垂直方向上表現為潮位的升降，

在水平方向上表現為潮流的進退。海水漲落及潮水流動所產生的動能和勢能稱為潮汐能。很多時候，將潮水流動所具有的動能稱為潮流能，而潮汐能特指海水漲落形成的勢能。在各種海洋能資源中，潮汐能不是最多的，但卻是目前經濟技術條件下最為現實的一種?！?.1.3.1

世界潮汐能資源聯合國教科文組織的數據，全世界潮汐能的理論蘊藏量約為30億千瓦（3×109kW）。估計技術上允許利用的約1億千瓦。有專家估計，其中可以開發的電量為2200億千瓦時。據中國商業情報網的預測研究報告，世界海洋潮汐能蘊藏量約為27億千瓦（2.7×109kW），若全部轉換成電能，每年發電量大約為1.2萬億度（1.2×1012kWh）。潮汐能大小直接與潮差有關，潮差越大，能量也就越大。實踐證明，平均潮差≥3m才有經濟效益，否則難于實用化?！?.1.3.1

世界潮汐能資源

§7.1.3.2

我國的潮汐能資源根據908專項任務“我國近海可再生能源調查與研究”中的一部分研究表明，我國近海潮汐能資源技術可開發裝機容量大于500kW的壩址（韓家新，2014）共171個，總技術裝機容量為2282.91×104kW，年發電量約626.41×108kW·h。其中，大部分潮汐能資源主要集中在浙江和福建兩省，其潮汐能技術可開發裝機容量為2067.34×104kW，年發電量為568.48×108kW·h，分別占全國可開發量的90.5%和90.73%。據《區劃》對中國沿岸130個水道計算統計，中國沿岸潮流能理論平均功率為1395×104kW。表7.1中國各主要河流的河口潮汐能資源理論蘊藏量地點站址/個裝機容量/（104kW）占全國比重/％年發電量/（108kW*h）占全國比重遼寧2452.632.314.482.3河北10.090.00380.020.0027山東1317.990.793.600.58上海170.913.119.503.1浙江19856.8537.5235.6037.6福建641210.4653332.8753.13廣東2335.261.559.701.55廣西1635.151.549.661.54海南103.570.160.980.16全國1712282.91100.00626.41100.00表7.2中中國沿岸潮流能分布分區一類區Vm≥3.06二類區2.04≤Vm＜3.06三類區1.28≤Vm＜2.04理論功率（104kW）水道數遼寧老鐵山水道北側1

長山東水道1、瓜皮水道1、三山水道1、小三山水道1113.055山東

北皇城北側1廟島群島諸水道3、東部沿岸3117.797長江口

北港1、南槽1橫沙小港口1、北槽130.494浙江舟山的西侯門*、金塘水道*、龜山水道等*7、杭州灣口北部1、南匯至綠華1舟山諸水道*14、椒江口1舟山諸水道4、象山灣1、三門灣3、臺州灣2、樂清灣3709.0337福建三都澳內三都角西北部*1三都島東部*2、閩江口1、海灘海峽南部1、大竹行門1沙?港2、興化港3、海灘海峽諸水道8128.0519臺灣

澎湖北部*6、澎湖南部4、臺灣島北段3、麟山鼻北1澎湖列島9、臺灣島西部11、三貂角東北1228.2535廣東

瓊州海峽東口水道1、外羅水道1珠江口1、粵西沿岸諸水道1437.6616廣西

珍珠港口大風江口、龍門港1、防城港12.314海南

瓊州海峽東口南水道1澄邁灣口1、鶯歌海128.243全國11處（8.5％）41處（31.5％）78處（60％）1394.85130表中地名后數字為水道個數，水道名稱有*者為開發條件較好者表7.3中國各主要河流的河口潮汐能資源理論蘊藏量河

流年潮汐能量/(108kW·h)堤

長/km單位堤長能量/(106kW·h/km)加權平均潮差/m錢塘江590.032.51

8155.00長江78.036.02172.00珠江41.025.01641.00晉江33.011.22954.00閩江15.02.56003.00甌江12.05.02403.00鴨綠江10.95.51982.74合

計779.9117.73529—§7.2潮汐發電的特點§7.2.1潮汐發電的優點潮汐發電有很多優點，主要包括：（1）潮汐能源可循環再生。（2）潮汐變化有規律，發電輸出沒有季節性。（3）靠近用電中心，不消耗燃料，運行費用低。（4）潮汐發電不排放有害物質，不會污染環境。（5）潮汐電站建設不需淹地、移民，還可以綜合利用?！?.2.2潮汐發電的不足作為新興的電力能源，潮汐發電目前也存在一些不足。（1）發電出力有間歇性。（2）水頭低，發電效率不高。（3）工程復雜，建設投資大。（4）關于泥沙淤積問題的疑慮。（5）對生物多樣性的影響?！?.2潮汐發電的特點§7.3

潮汐發電原理和電站構成和內陸河川的水力發電相比，潮汐能的能量密度很低，相當于微水頭發電的水平。世界上平均潮差（是多次潮差的平均值，不是各地潮差的平均值）的較大值約為13～15m。我國的最大平均潮差出現在杭州灣瞰浦（為8.9m）。§7.3.1潮汐發電的原理

§7.3.1.1

潮汐發電的方式潮汐發電各種名稱的關系，如圖所示。漲潮和落潮時，潮汐發電的原理如圖所示?！?.3.1.2

潮汐電站的裝機容量和發電量電站的可能裝機容量，理論上可根據潮汐勢能大小計算。例如，半日潮的潮汐電站裝機容量P，可用公式計算：式中H——平均潮差（m）；

S——水庫平均面積（km2）。P=200H2S（千瓦）潮差/m可供發電最大功率/kW潮差/m可供發電最大功率/kW31

80079

80043

200812

80055

000916

20067

200102

000面積為1km2的水庫，落差為3～10米時，可供發電的最大功率如表所示。建潮汐電站時，年發電量可利用下面公式進行計算：式中F——年度發電量(kW·h)；

a——單向發電時取0.40，雙向發電時取0.55；

H——平均潮差（m）；

S——平均水庫面積（km2）可用這個公式估算潮汐能蘊藏量和潮汐電站的年發電量。F=aH2

S×106

§7.3.2潮汐電站的結構潮汐電站的選址：潮汐電站可建在三角洲、河口、海灘或其它的受潮汐影響的海水伸展地帶，最好選在“口小肚大”的海灣上，這樣只要修建一個短短的大壩，就可以圍住很多海水，成為一個大水庫。潮汐電站的構成：潮汐能電站是綜合的建設工程，主要由攔水堤壩、水閘和發電廠三部分組成。有通航要求的潮汐能電站還應設置船閘?！?.4潮汐電站的類型（1）單庫單向潮汐電站圖7.7單庫單向式潮汐電站的布置（2）單庫雙向潮汐電站圖7.8單庫雙向式潮汐能發電站的布置§7.4潮汐電站的類型（3）雙庫連續發電潮汐電站圖7.9雙庫單向式潮汐能發電站的布置§7.4潮汐電站的類型§7.5潮汐發電的發展與現狀潮汐發電研究已有100多年歷史，最早從歐洲開始，德國和法國走在最前面。發電成為潮汐能利用的主要發展方向。19世紀末，法國工程師布洛克曾提出設想，在易北河下游興建潮汐能發電站。1912年世界上第一座潮汐能電站在德國建成。1913年法國的潮汐電站成功的進行了發電試驗，接著又在布列太尼半島興建了一座容量為1865kW

的潮汐電站?！?.5.1世界潮汐發電的發展直到1960s，潮汐發電才在世界范圍內有了較快發展。法國、前蘇聯、英國、加拿大等國發展較快。1967年法國建成的朗斯電站，是世界上第一座具經濟價值的生產性潮汐發電站，標志著潮汐發電進入了實用階段。前蘇聯、英國、美國、加拿大、瑞典、丹麥、挪威、印度等國，也都陸續研究，相繼建成一批潮汐發電站。聯合國《開發論壇》曾估計，2000年世界潮汐發電可達300至600億千瓦時，實際進展卻沒有這么快。初步統計，全世界潮汐電站的總裝機為26.5萬千瓦(265MW)?！?.5.2我國潮汐發電的發展1950s－1970s，先后建了約50座潮汐電站，但據1980s初的統計，其中大多數已經不再使用。例如，1977年初廣西曾在欽州果子山建成一座小型的實驗性潮汐電站，那里平均潮差只有2m，發電量不大，1983年發電機壞了以后，就停止了發電運行，改用水輪機粉碎飼料，變成了潮汐動力站，而其蓄水庫后來被改為蝦塘。

我國的潮差偏小，平均潮差都<5m，因而潮汐發電的經濟效益不會太高，電站設計須著眼于大壩建造所帶來的交通、圍墾、灘涂等資源的綜合利用效益上。2010年11月，國家首批“海洋可再生能源專項資金項目”正式啟動，乳山口4萬千瓦級潮汐電站已開始勘查。表7.5我國長期發電運行的6座潮汐電站我國有6個長期運行的潮汐電站，總裝機容量6MW左右，每年可發電1000多萬千瓦時。站

名位

置潮差/m容量/MW開發方式投運時間/年江廈浙江溫嶺縣樂清灣5.13.9單庫雙向1980幸福洋福建平潭縣平潭島4.51.28單庫單向1989瀏河江蘇太倉縣瀏河口2.10.15單庫雙向1976海山浙江溫嶺縣樂清灣4.90.15雙庫單向1975岳浦浙江象山縣三門灣3.60.15單庫單向1971沙山浙江溫嶺縣樂清灣5.10.04單庫單向1961洛陽古橋與潮汐福建泉州東郊的洛陽江上，有座跨江接海的梁架式古石橋，

洛陽橋，完全用大石頭砌成，長834米、寬7米，“一望五里排琨瑤，行人不憂滄海潮”。洛陽橋與盧溝橋、趙州橋、廣東廣濟橋并稱中國古代四大名橋。洛陽橋建于北宋公元1053―1059年年間，原名“萬安橋”，據史料記載，泉州太守蔡襄主持建橋時，有經驗的工匠就是利用當地高達6米的大潮潮差，將幾十噸重的大石梁架到橋墩上去。§7.6潮汐與潮汐電站工程實例中國最大的潮汐電站

浙江溫嶺樂清灣的江廈潮汐發電站。500kW首臺機組1980

年發電，1985年年底5臺機組投產，6號機于2005年開始建設，2007年9月發電。共安裝1×500kW＋1×600kW＋4×700kW

＝3.9MW，世界排名第四。單庫雙向運行，雙向貫流燈泡式機組，水庫面積1.58km2，平均潮差5m，最大潮差8.4m，與錢塘江最大平均潮差相當，基本屬于半日潮。設計年發電量為1000萬度。圖7.13浙江江廈潮汐電站世界上裝機容量最大的潮汐電站韓國的始話（Sihwa）潮汐能發電站是目前世界上裝機容量最大的潮汐電站。安裝了10臺燈泡式機組，總裝機容量為254MW，發電能力要略高于位于法國蘭斯的潮汐能發電站（240兆瓦），被譽為潮汐電站中的"三峽工程"。工程完工后，S