干海洋,我們能說(shuō)的實(shí)在是太多太多了。我們每次看到海的時(shí)候,可能都會(huì)感到自己的渺小,而看著海浪一個(gè)一個(gè)涌上沙灘的時(shí)候,可能又有一種別樣的感覺(jué)。對(duì)于生活在海邊的人而言,海意味著聚寶盆一樣的、對(duì)家里的經(jīng)濟(jì)生活能夠起到巨大幫助的資源,同時(shí)另外一方面有的時(shí)候又意味著一些災(zāi)難。我們生活在地球之上,海洋孕育了無(wú)數(shù)的文明,海洋將成為我們未來(lái)提取能源的重要場(chǎng)所,但海洋還有很多很多一般人往往會(huì)忽略掉的東西。比如,當(dāng)看到潮水一浪一浪涌過(guò)來(lái)的時(shí)候,您想過(guò)沒(méi)想過(guò),是什么推動(dòng)它在不停地運(yùn)動(dòng)?如果說(shuō)我們能夠把這個(gè)運(yùn)動(dòng)的巨大的能量提取出來(lái)一部分供人類使用,那絕對(duì)是一個(gè)非常非常造福子孫后代的奸事情。
在浙江省溫嶺一個(gè)普通的沿海小漁村,隱藏著一處我國(guó)最大的潮汐發(fā)電站——江廈潮汐試驗(yàn)電站。潮汐是怎么發(fā)電的?電站又為什么會(huì)建在這里呢?
在海邊,人們可以看到有時(shí)海水上漲,淹沒(méi)大片的海灘;到了一定時(shí)間,海水又慢慢退回去。一天之內(nèi),海水一般漲落兩次。這種海水有規(guī)律的周期性漲落現(xiàn)象稱作潮汐。人們把白天發(fā)生的海水漲落現(xiàn)象稱為潮,夜晚發(fā)生的海水漲落現(xiàn)象稱為汐。
那么到底是什么力量在支配著大自然的這種神奇變化?為什么會(huì)有漲潮與落潮呢?原來(lái),太陽(yáng)和月亮對(duì)地球表面海水都有引力,地球也在轉(zhuǎn),海水也受到離心力的作用,這兩個(gè)力的合力叫引潮力。因此,是引潮力吸引海水運(yùn)動(dòng)。
在宇宙中,地球始終圍著太陽(yáng)轉(zhuǎn),月亮始終圍著地球轉(zhuǎn)。地球上的海水受到太陽(yáng)、月球的引力以及地球自轉(zhuǎn)離心力的影響,隨著每天太陽(yáng)的升起、落下以及月亮的更替,海水也被每天兩次地拉起又拉回。
然而,大自然的這種規(guī)律性的潮汐現(xiàn)象并不是永遠(yuǎn)一致的。
當(dāng)太陽(yáng)、月亮、地球三者形成直角的時(shí)候,引潮力最小,就是小潮。而到了農(nóng)歷每月初一,太陽(yáng)、月亮、地球三者在一條直線上,到了農(nóng)歷每月十五,地球轉(zhuǎn)到中間,太陽(yáng)、月亮、地球還是在一條直線上,這時(shí)引潮力最大,就產(chǎn)生了海水大規(guī)模漲落的景象,也就是大潮。
每年的農(nóng)歷八月十五前后,會(huì)有成千上萬(wàn)的人們從四面八方慕名來(lái)到杭州灣錢塘江口,為的就是要親眼目睹錢塘江大潮。當(dāng)潮水來(lái)時(shí),聲如雷鳴,排山倒海,猶如萬(wàn)馬奔騰,蔚為壯觀。為什么錢塘江的潮汐現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生如此壯觀的滔天巨浪呢?我國(guó)的科學(xué)家經(jīng)過(guò)多年研究和調(diào)查發(fā)現(xiàn),錢塘江涌潮之所以產(chǎn)生如此巨大的能量,跟它所處的地理位置有很大的關(guān)系。從地圖上我們可以清楚地看出,杭州灣獨(dú)特的喇叭口地形,越往內(nèi)陸越小,隨著人??谧冋?,潮水的能量就會(huì)越聚越多,最后形成氣勢(shì)磅礴的錢塘江大潮。
江廈潮汐試驗(yàn)電站所在的樂(lè)清灣,和杭州灣有類似的地形。天然形成的樂(lè)清灣會(huì)讓寬闊的海面一下子變窄,這也就是選在這里建潮汐電站的原因之一。
一些國(guó)家很早就已經(jīng)在利用有利的地形修建潮汐電站。1967年,世界上第一座大型潮汐電站——朗斯潮汐電站在法國(guó)投入運(yùn)行,裝機(jī)容量是24萬(wàn)千瓦;1984年投入運(yùn)行的加拿大安納波利斯潮汐電站,裝機(jī)容量是2萬(wàn)千瓦;2011年,韓國(guó)建成世界上最大的潮汐發(fā)電站,裝機(jī)容量達(dá)到25.4萬(wàn)千瓦。那么,我國(guó)的潮汐電站又是什么時(shí)候起步的?它又為什么修建在浙江呢?主要因?yàn)檎憬瓫](méi)有什么大的煤礦,也沒(méi)有油田,而潮汐資源則相對(duì)比較豐富。
我國(guó)常規(guī)的發(fā)電方式主要是煤或石油作為動(dòng)力的火電站或是在河道上修建的水電站為主。然而,浙江省經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速但常規(guī)能源卻很匱乏。于是人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到,潮汐不需要開(kāi)采地球上有限的能源,隨著大海每天規(guī)律地潮漲潮落,就能為人類帶來(lái)電能。
我國(guó)擁有1.8萬(wàn)千米長(zhǎng)的海岸線,潮汐資源豐富,沿海的浙江和福建兩省就占全國(guó)潮汐資源的90%以上。因此在沿海地區(qū)的人們很早就建有小型潮汐發(fā)電站,但發(fā)電量小,只是小范圍供電,不成規(guī)模。到了上個(gè)世紀(jì)80年代,中國(guó)最大的潮汐發(fā)電站_江廈潮汐電站落成,總裝機(jī)容量3900千瓦。它同時(shí)也成為世界第4大潮汐發(fā)電站。目前,江廈潮汐電站已經(jīng)并入國(guó)家電網(wǎng),向千家萬(wàn)戶輸電。每年有720萬(wàn)度電來(lái)自江廈潮汐電站,這么多的電量究競(jìng)是怎么產(chǎn)生的呢?
在樂(lè)清灣,人工修建的大壩將樂(lè)清灣分為外海和內(nèi)海。將近1千米的大壩只是發(fā)電站蓄水的一部分,大壩的一端留有1個(gè)開(kāi)口,進(jìn)出海水。發(fā)電廠房就建在這個(gè)位置,這里的海水流速就會(huì)更快。在漲潮時(shí),湍急的海水就滾滾地往內(nèi)海進(jìn)水,堤岸壁上的黑色印跡就是最近這幾天高潮到達(dá)的位置高度。
在海平面以下幾十米深的發(fā)電機(jī)房,電廠的負(fù)責(zé)人說(shuō),潮差1.2米就可以開(kāi)始發(fā)電,達(dá)到3米,達(dá)到實(shí)際的滿負(fù)荷。但是現(xiàn)在庫(kù)容有點(diǎn)減少,機(jī)組增加,原來(lái)5臺(tái)機(jī),現(xiàn)在6臺(tái)機(jī)了,把發(fā)電潮差相對(duì)提高,一般提高到1.8米開(kāi)始發(fā)電,這樣發(fā)電時(shí)間短一點(diǎn),但是效率更高一些。
潮差指的是潮漲與潮落之間的落差。潮差越大,發(fā)電量就越多。據(jù)專家測(cè)算,樂(lè)清灣最大潮差可以達(dá)到8米,平均潮差5米,潮汐資源十分可觀。那么,潮汐發(fā)電是如何把潮差變?yōu)殡娔艿哪?平時(shí)水閘是關(guān)閉的,當(dāng)潮水來(lái)時(shí),外海一側(cè)水位升高,形成勢(shì)能。當(dāng)水位升高到1.2米時(shí),開(kāi)閘放水,海水推動(dòng)水輪機(jī)工作流向內(nèi)海,水位下降,勢(shì)能經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化,通過(guò)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
發(fā)電廠房里,6臺(tái)巨大的水輪機(jī)都在開(kāi)足馬力。漲潮時(shí)的巨大水流都要經(jīng)過(guò)水輪機(jī)流進(jìn)內(nèi)庫(kù),雖然看不到里面,但僅憑轟鳴的聲音也能感受到波輪和潮水的激烈碰撞。伴隨著水輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),它也將湍急的海水變成照亮千家萬(wàn)戶的電能。
其實(shí),生活在沿海的漁民很早就知道利用大海的潮汐變化來(lái)掌握出海打魚的時(shí)間。當(dāng)然現(xiàn)在已經(jīng)有了更科學(xué)的手段。每天,工作人員會(huì)根據(jù)水文信息繪制出的潮位變化圖來(lái)確定發(fā)電的時(shí)間,當(dāng)潮位漲到最高點(diǎn)時(shí),這時(shí)候,發(fā)電機(jī)開(kāi)始發(fā)電。
江廈潮汐電站有一個(gè)獨(dú)特的地方。每天漲潮的時(shí)候開(kāi)始發(fā)電,同時(shí),退潮時(shí)也可以發(fā)電。也就是說(shuō)在1天24小時(shí)里,潮水要經(jīng)過(guò)兩次漲落,電站可以發(fā)電4次,這被稱作單庫(kù)雙向發(fā)電。我們知道,漲潮時(shí)的潮水來(lái)勢(shì)洶洶,可是退潮時(shí)海水就變得平靜多了。那么,江廈潮汐電站是怎么做到退潮時(shí)也能發(fā)電呢?事實(shí)上,退潮時(shí),同樣是等內(nèi)庫(kù)的水高于海面的水時(shí),落差達(dá)到1.2米,開(kāi)閘發(fā)電。發(fā)電機(jī)是怎樣做到雙向都能發(fā)電的呢?原來(lái),秘密就隱藏在這水輪機(jī)里。當(dāng)正向發(fā)電結(jié)束之后,水輪機(jī)的輪片方向還可反方向旋轉(zhuǎn),這就實(shí)現(xiàn)了單庫(kù)雙向發(fā)電。
可人們不禁疑惑:杭州灣遠(yuǎn)比樂(lè)清灣寬廣,而且據(jù)調(diào)查,杭州灣的潮差更是達(dá)到了8.9米,成為我國(guó)的最大潮差,那么錢塘江為什么沒(méi)有建潮汐電站呢?事實(shí)上,早在1958年,國(guó)家就已經(jīng)注意到了杭州灣的潮汐資源,如果在杭州灣發(fā)展潮汐電站,發(fā)電量將非??捎^。但是,杭州灣的喇叭口地形雖然符合建潮汐電站的條件,但是杭州灣的潮水流速快,泥沙含量多,海水推動(dòng)水輪機(jī)進(jìn)入內(nèi)海的時(shí)候,流速會(huì)變小,發(fā)電量就會(huì)減少。大量的淤泥會(huì)堆積在內(nèi)庫(kù),影響發(fā)電量。
現(xiàn)在,潮汐能發(fā)電仍然還有它的不足,但這些困難并不會(huì)阻止大力發(fā)展海洋能源的腳步。到目前為止,江廈潮汐電站已經(jīng)運(yùn)行了30年,由于庫(kù)容的原因也許現(xiàn)在的發(fā)電量還比較少,但作為我國(guó)最大的潮汐電站,它的意義更值得我們借鑒。
雖然現(xiàn)在世界上有不少國(guó)家都擁有類似的潮汐能發(fā)電站,但是我們?nèi)绻ㄟ^(guò)數(shù)字就會(huì)發(fā)現(xiàn),靠這樣的電站來(lái)發(fā)電,根本不可能滿足我們?nèi)粘5纳钜约肮ぷ鞯男枨?。它的發(fā)電量實(shí)在是太小了。這座江廈潮汐能發(fā)電站,1年的發(fā)電量不過(guò)是720萬(wàn)千瓦時(shí),而整個(gè)溫嶺地區(qū)1年的用電量卻高達(dá)40億千瓦時(shí)。那么我們?yōu)槭裁催€要對(duì)它進(jìn)行研究呢?實(shí)際上這只是做一個(gè)前瞻性的研究,我們希望利用這種方式從海洋當(dāng)中獲取能量,是為了我們?nèi)祟悓?lái)解決人口曰益增多、能源曰益減少、地球環(huán)境越來(lái)越糟糕,而被迫想出的方式。不管技術(shù)上成熟不成熟,但是,潮汐電站畢競(jìng)給我們開(kāi)發(fā)無(wú)污染的清潔能源提供了一種思路,這也許就是未來(lái)的發(fā)展趨