潮汐能的利用现状及发展前景

摘要：当今世界，能源问题已成为全世界的焦点，节约能源，开发利用可再生、

无污染的新能源已成为人类亟待解决的问题。潮汐能作为其一种清洁的新能源得到了广泛的重视。本文总结了国内外潮汐能利用利用状况，并简要介绍我国潮汐能开发利用的意义及其开发可行性情况，同时指出我国潮汐能大规模开发利用所面临的问题在此基础上提出未来研究的方向并给出相应建议。

关键词：潮汐能；潮汐发电：潮汐能利用

世界经济的现代化，得益于化石能源，如石油、天然气煤炭与核裂变能的广泛的投入应用，因而它是建筑在化石能源基础之上的一种经济。然而由于化石能源属于不可再生资源随着其量的减少，能源供应的链条将会出现中断，这必将导致世界经济危机和冲突的加剧，最终葬送现代市场经济。化石燃料的使用对环境的破环效应日益受到人们的关注。

我国作为一个能源消耗大国近年来一直努力减少对化石燃料的依赖。寻求可替代性能源，同时积极改变经济增长模式降低环境污染，走可续发展道路。潮汐能作为一种洁净的，可再生资源对其进行开发利用可以有效的缓解我国能源紧缺问题和环境污染问题。针对该种情况，本文通过对潮汐发电现状的总结，结合我国自身开发潮汐能的可行性现状，指出我国拥有巨大的潮汐能开发利用潜力为我国今后的潮汐能开发利用研究提供合理参考。

1. 潮汐能概述

潮汐能是月球和太阳等天体的引力使海洋水位发生潮汐变化而产生的能量。潮汐能利用的主要方式是发电。潮汐发电的工作原理与常规水力发电的原理类似，它是利用潮水的涨落产生的水位差所具有的势能来发电。差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机的结构是适合低水头、大流量的特点。具体的说，就是在有条件的海湾或感

潮河口建筑堤坝、闸门和厂房，讲海湾（或河口）与海隔开围成水库，并在闸坝内或发电站厂房内安装水轮发电机组。海洋潮位周期性的张璐过程曲线类似于正弦波。对水闸适当的惊醒启闭调节，使水库内水位的变化滞后于海面的变化，水库水位与外海潮位就会形成一定的高度差（即工作水头），从而驱动水轮发电机组发电。从能量的角度来看，就是将海水的势能和动能，通过水轮发电机组转化为电能的过程。由于潮水的流动方向是不断改变的，因此就使得潮汐发电出现不同的形式，即单库单向型、单库双向型和双库单向型三种电机组转化为电能的过程。

2.国内外潮汐能利用现状

2.1 国外潮汐能利用情况

世界上第一座潮汐发电站始建于德国，1912年德国在胡苏姆兴建的一座小型潮汐电站，开创了潮汐发电的新纪元。其后潮汐电站事业蓬勃发展，英国、美国、法国、加拿大、印度、韩国等都对其投入大量人力物力。现今，世界上运行的著名电站主要有法国朗斯潮汐电站、美国阿拉斯加尼克湾、加拿大芬地湾、英国赛文河口、阿根廷圣约瑟湾、澳大利亚达尔文范迪门湾、印度坎贝河口、俄罗斯远东鄂霍茨克海品仁湾、韩国仁川湾等地的潮汐电站。

1966年法国建成了朗斯潮汐电站，该电站最大潮差为13.4m，平均8m，水库面积22km2，拦潮拔高12m，长750m。其机容量为24kW，年发电量为5.44亿度，是当时世界上最大的潮汐电站。其技术创新是采用了与常规水电站不同的，具有正反向发电、泄水和抽水的灯泡式贯流水轮发电机组，不但提高了潮汐能的利用效率，同时降低了电站的造价。

加拿大于1984年年在芬地湾建成了取名为安纳波利斯的潮汐发电站。该电站采取落潮发电运行，该区平均潮差为4.2~8.5m，年发电量为50GW·h芬地湾是世界上潮汐能最大的地方，该处潮差最大可达18m。该潮汐电站总装机容量1.9万kW，采用新型全贯流式水轮发电机组，减少投资20%，取得良好的经济效益。该电站是建设芬迪湾大型潮汐电站坎伯兰和科别库依德的试验电站，它的建成和良好效益，证明了芬迪湾建大型潮汐电站的可行性，加拿大因此计划推进大型潮汐电站的兴建。

英国、印度、澳大利亚和阿根廷等国对规模数十万到数百万千瓦的潮汐电站建设方案作了不同深度的研究。预计到2030年，世界潮汐电站的年发电总量将达600亿kW·h。

2.2 国内潮汐能利用情况

我国大陆海岸线长达1.8×104km，据全国沿海普查资料，全国有近200个海湾、河口可开发潮汐能，可开发的潮汐能年总发电量达600亿kWh，可装机总容量可达20GW。东南沿海有很多能量密度较高，平均潮差 4-5m，最大潮差7-8m，自然环境条件优越的坝址，如钱塘江口，最大潮差7.5m，据估计能建5000MW 级潮汐电站有上海的长江口北支，最大潮差6m，具有建造700MW 级潮汐电站的潜力。

我国是世界上建造潮汐电站最多的国家，先后建造了几十座潮汐电站，但由于各种原因，目前只有8个电站在正常运行发电，总装机容量为6000kW，年发电量1000多万kW·h，仅次于法国、加拿大。

近年来我国潮汐能发电的研究工作也一直在进行，我国学者翻译介绍了较多国外潮汐能开发利用的相关文章，引进国外先进技术和经验。这些文章涉及面较广，几乎涵盖潮汐发电的各个方面，为我国的潮汐能开发利用提供了宝贵的指导意见和参考价值。同时国内也进行了相应研究，陈金松等描述了潮汐发电的国内外现状并在此基础上提出潮汐发电的应用前景。张发华综合分析潮汐电站的优缺点，提出潮汐电站的未来研究方向。范波芹等提出在现有资源的情况下应该重视潮汐能资源的开发，未来潮汐能利用前景广阔。黄军辉从自然因素、环境影响和社会效应等方面分析潮汐电站的开发前景。杨爱菊等介绍国内外典型潮汐电站概况，浅析潮汐电站选址所要考虑的基本要素，包括海洋水文、地域地形、泥沙特性、地质特性、枢纽布置和社会经济等，指出潮汐电站选址的前期工作应根据其基本要素做充分研讨论证。张绍正等分析了电化学腐蚀和空蚀两种主要腐蚀的机理，并结合江厦潮汐试验电站介绍了国内外潮汐电站的先进防护技术。朱春英主要介绍江厦新型潮汐试验电站防腐防污措施、外加电流阴极保护系统海岸工程 第1期的组成与特性及机组防腐防污配套漆等。王东辉等从构成潮汐电站工程投资主要部分的土建工程和机电设备两方面入手，探求降低潮汐电站造价的技术，力图推进潮汐电站的产业化发展。总之，潮汐能的开发利用还在继续研究之中。

3. 潮汐能发电的优缺点

3.1 潮汐能发电的优点

1、能源清洁可靠，可以经久不息地利用，且不受气候条件的影响。

2、虽然有周期性间歇，但有准确规律，可用电子计算机预报，并有计划纳入电网运行。

3、一般离用电中心近，不必远距离送电。

4、潮汐电站兴建后的最高库水位总是低于建站前最高潮水位，因此潮汐电站库区不但不淹没土地，还可以促淤围垦，发展水产养殖。以浙江江厦潮汐试验电站为例，电站年上网电量500*104千瓦时，按0.5元/千瓦时电价计，年售电收入扣除税收后约200万元。但水库围垦了366hm2农田，年收入超过1000万元：提供1.37km2面积的海产品养殖区域，年产值在1500万元以上。

5、潮汐电站的主要部分建在水下，不污染环境，而且还美化环境，提高旅游效益。如法围朗思潮汐电站建成后，高水位比天然潮位降低了0.5-1.0ｍ，原波涛汹涌的朗斯河三角湾变成了平静的湖泊，成了人们旅游休闲场所。此外，通过700ｍ长的坝顶公路连接城市，使城市之间的距离缩短了30km,每年从坝上通过的汽车达50万辆。

3.2 潮汐能发电的缺点

1、潮差和水头在一日内经常变化，在无特殊调节措施时，出力有间歇性，给用户带来不便。但可按潮汐预报提前制定运行计划，与大电网并网运行，以克服其间歇性。

2、潮汐发电存在半月变化，潮差可相差二倍，故保证出力、装机的年利用小时数也低。

3、潮汐电站建在港湾海口，通常水深坝长，施工、地基处理及防淤等问题较困难。故土建和机电 投资大，造价较高。

4、潮汐电站是低水头、大流量的发电形式。涨落潮水流方向相反，敌水轮机体积大，耗钢量多， 进出水建筑物结构复杂。而且因浸泡在海水中，海水、海生物对金属结构物和海工建筑物有腐蚀和沾污作用，放需作特殊的防腐和防海生物粘附处理。

5、潮汐变化周期为太阴日（24h50min），月循环约为14天多，每天高潮落后约50min，故与按太 阳日给出之日需电负荷图配合较差。

潮汐发电虽然存在以上不足之处，但随着现代技术水平的不断提高，是可以得到改善的。如采用双向或多水库发电、利用抽水蓄能、纳人电网调节等措施，可以弥补第一个缺点；采用现代化浮运沉箱进行施工，可以节约土建投资；应用不锈钢制作机组，选用乙烯树脂系列涂料，再采用阴极保护，可克服海水的腐蚀及海生物的粘附。

4. 潮汐能的发展前景

4.1 全球潮汐能发展前景

全球潮汐能的理论蕴藏量大约在万亿20~30kW·h/a，相当于所有河川水力发电总量，但可供开发程度比较低，不同国家情况不一。初期研究表明：全球经济型潮汐电站年供电能力在1万亿kW·h左右，最高为2万亿kW·h，但这仅仅只占未来电力需求的一小部分。河川水力发电潜力较低，大约是1000亿kW·h。 据海洋学家计算，世界上潮汐能发电的资源量在10亿千瓦以上，也是一个天文数字。潮汐能普查计算的方法是，首先选定适于建潮汐电站的站址，再计算这些地点可开发的发电装机容量，叠加起来即为估算的资源量。

世界上适于建设潮汐电站的20几处地方，都在研究、设计建设潮汐电站。其中包括：美国阿拉斯加州的库克湾、加拿大芬地湾、英国塞文河口、阿根廷圣约瑟湾、澳大利亚达尔文范迪门湾、印度坎贝河口、俄罗斯远东鄂霍茨克海品仁湾、韩国仁川湾等地。

4.2 我国潮汐能发展前景

我国海岸线曲折漫长，北起中朝交界的鸭绿江口，南达中越相交的北仑河口，大陆岸线长达18000多km，加上6500多个海岛的岸线，岸线长度超过32000km。以杭州湾为界，以北主要是平原型海岸（除辽东半岛、山东半岛外），由厚而松散的粉砂或淤泥组成，岸线平直，潮差较小，良好的潮汐发电港湾坝址较少；以南主要为基岩港湾形海岸，岸线曲折，海岸坡度陡，水深潮大，有优良的潮汐发电坝址。据对全国开发装机容量200kW以上的424处港湾坝址的调查资料表明，我国的潮汐能蕴藏量为1.1亿kW。