海洋清洁能源:月亮的赠礼-潮汐能

  关注过我的朋友可能知道,前面的文章我们讲到了海洋清洁能源,那么在接下来的几篇文章中将依次对潮汐能、波浪能、海流能、海洋温差能、盐度差能做一一的介绍。

  潮汐能,我们也讲过,它是从海水昼夜间的涨落中获得的能量。潮汐与天体引力有关,地球-月亮-太阳系的吸引力和热能是形成潮汐能的来源。潮汐能发电技术一般是利用潮水涨落形成的水位差,使具有一定水头的潮水流过安装在拦潮坝内的水轮机带动发电机发电的技术,原理与水力发电相似。

  理论上只要海水有潮涨潮落,那么春夏秋冬都可以获得电能。据世界能源理事会统计,若将全世界的潮汐能转换为电能,每年的发电量约为10000亿千瓦时,占世界发电量的5%,仅芬迪湾(加拿大)的潮汐能每年就可以发电170亿千瓦时。然而,人们利用潮汐能发电首先要先解决许多工程问题和环境问题,之后才能收获大海赐予的蓝色能量。

  芬迪湾位于加拿大东部,是世界上潮差最大的地方,每天有100亿吨大西洋海水从这里流过。在月球引力的作用下,芬迪湾的海平面平均上升11米,在较窄的地方,甚至可以达到17米。毫无例外,这样的情景每天必定会出现两次,而这两次就是潮汐能稳定发电的保证。

  在我国,同样拥有丰富的潮汐资源,且潮汐类型多种多样,是世界海洋潮汐类型相对丰富的海区之一。据“908专项”调查成果显示,我国潮汐能理论装机容量约19286万千瓦,技术可开发量约2283万千瓦,以福建、浙江两省沿岸最多,其次是长江口北支和辽宁、广东两省沿岸。

  新中国成立以来,我国也曾先后建设多座小型潮汐电站,由于电站技术水平、地方规划、运营管理等多种因素,目前在运行的潮汐电站只有浙江江厦潮汐试验电站和海山潮汐电站。江厦潮汐试验电站采用新型双向卧轴灯泡贯流式机组,在海洋可再生能源资金支持下,江厦潮汐试验电站完成了1号机组增效扩容改造,装机容量已达4100千瓦,目前居世界第4位。2010年以来,我国先后完成了健跳港、乳山口、八尺门、马銮湾、瓯飞等多个万千瓦级潮汐电站工程预可研报告,还开展了利用海湾内外潮波相位差发电研究、动态潮汐能技术研究等环境友好型潮汐发电新技术研究,已具备大规模开发潮汐能的技术基础及资源条件。

  目前潮汐发电的形式主要有三种。第一种是单库单向电站,只用一个水库,仅在涨潮或落潮时发电,我国浙江省海山潮汐电站就是这种类型。第二种是单库双向电站,用一个水库,但是涨潮与落潮时均可发电,只是在平潮时不能发电,浙江省温岭市江厦潮汐电站就是这种形式。第三种是双库单向电站,两个相邻的水库,涨潮时向高贮水库充水,落潮时由低贮水库排水,利用两个水库间的水位差推动水轮发电机组连续单向旋转发电。

  作为最成熟的海洋能发电技术,传统拦坝式潮汐能技术早在数十年前就实现商业化运行。目前,国际上在运行的拦坝式潮汐电站主要采用单库方式,如建于1966年的法国朗斯电站(单库双向)和建于1984年的加拿大安纳波利斯电站(单库单向)。双库方式虽可实现连续发电,但要建两个水库,投资大且利用效率较低。

  除了传统拦坝式潮汐能技术之外,国外一些研究机构还开展了开放式潮汐能开发利用技术研究,提出了潮汐澙湖、动态潮汐能等环境友好型新型潮汐能技术。英国潮汐澙湖电力公司在斯旺西海湾论证了建设潮汐电站的可能性,利用天然形成半封闭或封闭式的澙湖,在围坝上建设潮汐电站,利用澙湖内外涨落潮时形成的水头推动涡轮机发电。由于无需在河口拦坝施工,因而对海域生态损害较小。目前,斯旺西潮汐发电项目工程建设招标工作已完成,中国港湾工程有限公司中标并负责该项目建设。

  虽然理论上潮汐能是一种取之不尽,用之不竭的可再生能源,但实际上真的是这样吗?答案也许不像你想像的那么简单。潮汐能发电虽然可以满足一个国家的用电需求,但是它对地理位置的依赖性比较大,因此,幸运的只是少数国家,不过可喜的是,我国处在这些幸运国家之列。

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