潮汐水电站发电原理解析

在海湾或感潮河口，可见到海水或江水每天有两次的涨落现象，早上的称为潮，晚上的称为汐。潮汐作为一种自然现象，为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便。这种现象主要是由月球、太阳的引潮力以及地球自转效应所造成的。涨潮时，大量海水汹涌而来，具有很大的动能；同时，水位逐渐升高，动能转化为势能。落潮时，海水奔腾而归，水位陆续下降，势能又转化为动能。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。潮汐是一种蕴藏量极大、取之不尽、用之不竭、不需开采和运输、洁净无污染的可再生能源。建设潮汐电站，不需要移民，不淹没土地，没有环境污染问题，还可以结合潮汐发电发展围垦、水生养殖和海洋化工等综合利用项目。

潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。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结构要适合低水头、大流量的特点。

潮汐发电是水力发电的一种。在有条件的海湾或感潮口建筑堤坝、闸门和厂房，围成水库，水库水位与外海潮位之间形成一定的潮差(即工作水头)，从而可驱动水轮发电机组发电。

潮汐电站的类型：

1.潮汐发电单库单向电站

即只用一个水库，仅在涨潮（或落潮）时发电，因此又称为单水库单程式潮汐电站。我国浙江省温岭市沙山潮汐电站就是这种类型。

2.潮汐发电单库双向电站

用一个水库，但是涨潮与落潮时均可发电，只是在水库内外水位相同的平潮时不能发电，这种电站称之为单水库双程式潮汐电站，它大大提高了潮汐能的利用率。广东省东莞市的镇口潮汐电站及浙江省温岭市江厦潮汐电站，就是这种型式。

3.潮汐发电双库双向电站

为了使潮汐电站能够全日连续发电就必须采用双水库的潮汐电站。它是用二个相邻的水库，使一个水库在涨潮时进水，另一个水库在落潮时放水，这样前一个水库的水位总比后一个水库的水位高，故前者称为上水库（高水位库），后者称为下水库（低水位库）。水轮发电机组放在两水库之间的隔坝内，两水库始终保持着水位差，故可以全天发电。

潮汐水电站简介：

▲20世纪初，欧、美一些国家开始研究潮汐发电。1913年德国在北海海岸建立了第一座潮汐发电站。

▲世界上第一座具有商业实用价值的潮汐电站是朗斯潮汐电站（Rancetidalpowerplant），位于法国朗斯，从1960年到1966年建造了6年。该电站位于法国圣马洛湾郎斯河口。郎斯河口最大潮差13.4米，平均潮差8米。一道750米长的大坝横跨郎斯河。坝上是通行车辆的公路桥，坝下设置船闸、泄水闸和发电机房。郎斯潮汐电站机房中安装有24台双向涡轮发电机，涨潮、落潮都能发电。装机容量240MW。

▲世界上最大的潮汐电站是韩国华湖潮汐电站（SihwaLakeTidalPowerStation），装机容量为254MW，2011年竣工。

▲北美洲第一座潮汐发电站是安纳波利斯潮汐电站（AnnapolisRoyalGeneratingStation），位于加拿大新斯科舍省安纳波利斯罗亚尔，在芬迪湾的入口处。装机容量20MW，1984年竣工。

▲1957年我国在山东建成了第一座潮汐发电站。

▲1978年8月1日山东乳山县白沙口潮汐电站开始发电。

▲中国最大的潮汐电站是江厦潮汐电站（JiangxiaTidalPowerStation），位于杭州南边，也是我国第一座双向潮汐能发电站，共安装6台潮汐发电机组，装机容量为3.0MW，位列全球第四位。其中最早的1号机组1985年开始运行，已经有30多年的历史了，而如今它依然在源源不断地生产着电力。

▲北美洲岩滩潮汐发电示范工程（(RaceRocksTidalPowerDemonstrationProject）第一台潮汐流能发电机（in-streamtidalcurrentgenerator）2006年9月安装在加拿大温哥华岛（VancouverIsland）瑞斯礁岩（RaceRocks）。

▲目前世界上最大的潮汐发电项目——MeyGen（MeyGentidalenergyproject）在苏格兰北部彭特兰湾（PentlandFirth）建造，装机容量398MW，预计2021年竣工。

▲印度古吉拉特邦计划建造南亚第一个商用潮汐发电站。在印度西海岸卡奇湾（GulfofKutch）安装装机容量为50MW的电站，2012年初动工。

▲拟建中的俄罗斯勘察加半岛品仁纳湾潮汐电站（PenzhinTidalPowerPlantProject），装机容量达87100MW，年发电量可达200TWh，将成为世界上最大的潮汐电站。一旦品仁纳湾潮汐电站建成将是目前三峡发电站的装机容量的四倍。

潮汐电站的特点：

优点

1、潮汐能是一种清洁、不污染环境、不影响生态平衡的可再生能源。潮水每日涨落，周而复始，取之不尽，用之不竭。它完全可以发展成为沿海地区生活、生产和国防需要的重要补充能源。

2、它是一种相对稳定的可靠能源，很少受气候、水文等自然因素的影响，全年总发电量稳定，不存在丰、枯水年和丰、枯水期影响。

3、潮汐电站不需淹没大量农田构成水库，因此，不存在人口迁移、淹没农田等复杂问题。而且可用拦海大坝，促淤围垦大片海涂地，把水产养殖、水利、海洋化工、交通运输结合起来，大搞综合利用。这对于人多地少、农田非常宝贵的沿海地区，更是个突出的优点。

4、潮汐电站不需筑高水坝，即使发生战争或地震等自然灾害，水坝受到破坏，也不至于对下游城市、农田、人民生命财产等造成严重灾害。

5、潮汐能开发一次能源和二次能源相结合，不用燃料，不受一次能源价格的影响，而且运行费用低，是一种经济能源。但也和河川水电站一样，存在一次投资大、发电成本低的特点。

6、机组台数多，不用设置备用机组。

　　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，故水轮机体积大，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。