- 潮汐發(fā)電
潮汐發(fā)電與普通水利發(fā)電原理類似,通過出水庫,在漲潮時(shí)將海水儲存在水庫內(nèi),以勢能的形式保存,然后,在落潮時(shí)放出海水,利用高、低潮位之間的落差,推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
潮汐發(fā)電的基本原理
在海灣或感潮河口,可見到海水或江水每天有兩次的漲落現(xiàn)象,早上的稱為潮,晚上的稱為汐。這種現(xiàn)象主要是由月球、太陽的引潮力以及地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)所造成的。潮汐是一種蘊(yùn)藏量極大、取之不盡、用之不竭、不需開采和運(yùn)輸、潔凈無污染的可再生能源。建設(shè)潮汐電站,不需要移民,不淹沒土地,沒有環(huán)境污染問題,還可以結(jié)合潮汐發(fā)電發(fā)展圍墾、水生養(yǎng)殖和海洋化工等綜合利用項(xiàng)目。
潮汐發(fā)電與普通水利發(fā)電原理類似,通過出水庫,在漲潮時(shí)將海水儲存在水庫內(nèi),以勢能的形式保存,然后,在落潮時(shí)放出海水,利用高、低潮位之間的落差,推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)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(fā)電的水輪機(jī)結(jié)構(gòu)要適合低水頭、大流量的特點(diǎn)。
潮汐發(fā)電是水力發(fā)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(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
與潮汐發(fā)電相關(guān)的技術(shù)進(jìn)步極為迅速,已開發(fā)出多種將潮汐能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)械設(shè)備,如螺旋漿式水輪機(jī)、軸流式水輪機(jī)、開敞環(huán)流式水輪機(jī)等,日本甚至開始利用人造衛(wèi)星提供潮流信息資料。利用潮汐發(fā)電日趨成熟,已進(jìn)入實(shí)用階段。
潮汐發(fā)電型式
單庫單向電站
即只用一個(gè)水庫,僅在漲潮(或落潮)時(shí)發(fā)電,我國浙江省溫嶺市沙山潮汐電站就是這種類型。
單庫雙向電站
用一個(gè)水庫,但是漲潮與落潮時(shí)均可發(fā)電,只是在平潮時(shí)不能發(fā)電,廣東省東莞市的鎮(zhèn)口潮汐電站及浙江省溫嶺市江廈潮汐電站,就是這種型式。
雙庫雙向電站
它是用二個(gè)相鄰的水庫,使一個(gè)水庫在漲潮時(shí)進(jìn)水,另一個(gè)水庫在落潮時(shí)放水,這樣前一個(gè)水庫的水位總比后一個(gè)水庫的水位高,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。
潮汐發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)
1、潮汐能是一種清潔、不污染環(huán)境、不影響生態(tài)平衡的可再生能源。潮水每日漲落,周而復(fù)始,取之不盡,用之不竭。它完全可以發(fā)展成為沿海地區(qū)生活、生產(chǎn)和國防需要的重要補(bǔ)充能源。
2、它是一種相對穩(wěn)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(fā)電量穩(wěn)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(nóng)田構(gòu)成水庫,因此,不存在人口遷移、淹沒農(nóng)田等復(fù)雜問題。而且可用攔海大壩,促淤圍墾大片海涂地,把水產(chǎn)養(yǎng)殖、水利、海洋化工、交通運(yùn)輸結(jié)合起來,大搞綜合利用。這對于人多地少、農(nóng)田非常寶貴的沿海地區(qū),更是個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。
4、潮汐電站不需筑高水壩,即使發(fā)生戰(zhàn)爭或地震等自然災(zāi)害,水壩受到破壞,也不至于對下游城市、農(nóng)田、人民生命財(cái)產(chǎn)等造成嚴(yán)重災(zāi)害。
5、潮汐能開發(fā)一次能源和二次能源相結(jié)合,不用燃料,不受一次能源價(jià)格的影響,而且運(yùn)行費(fèi)用低,是一種經(jīng)濟(jì)能源。但也和河川水電站一樣,存在一次投資大、發(fā)電成本低的特點(diǎn)。
6、機(jī)組臺數(shù)多,不用設(shè)置備用機(jī)組。
潮汐發(fā)電的缺點(diǎn)
1、潮差和水頭在一日內(nèi)經(jīng)常變化,在無特殊調(diào)節(jié)措施時(shí),出力有間歇性,給用戶帶來不便。但可按潮汐預(yù)報(bào)提前制定運(yùn)行計(jì)劃,與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)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(jī)的年利用小時(shí)數(shù)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(jī)電投資大,造價(jià)較高。
4、潮汐電站是低水頭、大流量的發(fā)電形式。漲落潮水流方向相反,敵水輪機(jī)體積大,耗鋼量多,進(jìn)出水建筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而且因浸泡在海水中,海水、海生物對金屬結(jié)構(gòu)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(huán)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(fù)荷圖配合較差。潮汐發(fā)電雖然存在以上不足之處,但隨著現(xiàn)代技術(shù)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(fā)電、利用抽水蓄能、納人電網(wǎng)調(diào)節(jié)等措施,可以彌補(bǔ)第一個(gè)缺點(diǎn);采用現(xiàn)代化浮運(yùn)沉箱進(jìn)行施工,可以節(jié)約土建投資;應(yīng)用不銹鋼制作機(jī)組,選用乙烯樹脂系列涂料,再采用陰極保護(hù),可克服海水的腐蝕及海生物的粘附。
潮汐發(fā)電的發(fā)展前景
潮汐是一種世界性的海平面周期性變化的現(xiàn)象,由于受月亮和太陽這兩個(gè)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(xiàn)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(zhuǎn)變成電能,給人帶來光明和動(dòng)力。
潮汐發(fā)電是一項(xiàng)潛力巨大的事業(yè),經(jīng)過多年來的實(shí)踐,在工作原理和總體構(gòu)造上基本成型,可以進(jìn)入大規(guī)模開發(fā)利用階段。潮汐發(fā)電的前景是廣闊的。
20世紀(jì)初,歐、美一些國家開始研究潮汐發(fā)電。第一座具有商業(yè)實(shí)用價(jià)值的潮汐電站是1967年建成的法國郎斯電站。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(shè)置船閘、泄水閘和發(fā)電機(jī)房。郎斯潮汐電站機(jī)房中安裝有24臺雙向渦輪發(fā)電機(jī),漲潮、落潮都能發(fā)電。總裝機(jī)容量24萬千瓦,年發(fā)電量5億多度,輸入國家電網(wǎng)。
1968年,前蘇聯(lián)在其北方摩爾曼斯克附近的基斯拉雅灣建成了一座800千瓦的試驗(yàn)潮汐電站。1980年,加拿大在芬地灣興建了一座2萬干瓦的中間試驗(yàn)潮汐電站。試驗(yàn)電站、中試電站,那是為了興建更大的實(shí)用電站做論證和準(zhǔn)備用的。
由于常規(guī)電站廉價(jià)電費(fèi)的競爭,建成投產(chǎn)的商業(yè)用潮汐電站不多。然而,由于潮汐能蘊(yùn)藏量的巨大和潮汐發(fā)電的許多優(yōu)點(diǎn),人們還是非常重視對潮汐發(fā)電的研究和試驗(yàn)。
據(jù)海洋學(xué)家計(jì)算,世界上潮汐能發(fā)電的資源量在10億千瓦以上,也是一個(gè)天文數(shù)字。潮汐能普查計(jì)算的方法是,首先選定適于建潮汐電站的站址,再計(jì)算這些地點(diǎn)可開發(fā)的發(fā)電裝機(jī)容量,疊加起來即為估算的資源量。
世界上適于建設(shè)潮汐電站的20幾處地方,都在研究、設(shè)計(jì)建設(shè)潮汐電站。其中包括:美國阿拉斯加州的庫克灣、加拿大芬地灣、英國塞文河口、阿根廷圣約瑟灣、澳大利亞達(dá)爾文范迪門灣、印度坎貝河口、俄羅斯遠(yuǎn)東鄂霍茨克海品仁灣、韓國仁川灣等地。隨著技術(shù)進(jìn)步,潮汐發(fā)電成本的不斷降低,進(jìn)入2l世紀(jì),將不斷會(huì)有大型現(xiàn)代潮汐電站建成使用。
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