李晨晨

摘 要：傳統(tǒng)的發(fā)電方式越來越跟不上日益增多的用電需求，全球環(huán)境惡化也逐年嚴(yán)重，所以我們急需一種新的發(fā)電形式，既可以滿足人們的需要又不會加重環(huán)境負(fù)擔(dān)。在這種情況下利用潮汐發(fā)電的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為這個(gè)難題提供了一個(gè)較好的解決方案。

關(guān)鍵詞：潮汐發(fā)電；技術(shù)；前景

海洋面積在地球上十分寬闊，其具有的能源十分龐大，潮汐能作為一種新型可再生資源，可以有效協(xié)調(diào)發(fā)電、環(huán)境及資源之間的關(guān)系。我國擁有比較長的海岸線，潮汐能十分豐富，我們要重視開發(fā)利用這種能源進(jìn)行發(fā)電。

1 潮汐發(fā)電

1.1 發(fā)電原理

太陽和月亮對海洋的引力造成了海洋平面的潮起潮落現(xiàn)象，也就是所謂的潮汐。潮汐發(fā)電的原理就是利用海水在漲潮，退潮的過程中的巨大推動力進(jìn)行發(fā)電。在漲潮時(shí)，海平面逐漸上升，海水由低處逐漸往高處上升，在海水中的水輪在大量海水的作用力下進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而帶動與其相連的發(fā)電機(jī)發(fā)電；在海水退潮時(shí)，高處的海水逐漸降低，形成一種落差，利用大量海水產(chǎn)生的落差作用力推動水輪進(jìn)行反方向的轉(zhuǎn)動，也可以帶動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。海水在升降過程中形成的正向推動力及方向落差力都會作用于水輪進(jìn)行發(fā)電。

1.2 潮汐發(fā)電形式

利用潮汐能進(jìn)行發(fā)電因?yàn)榻ㄔO(shè)范圍和作用力的不同主要可分為三種形式。

第一種是單庫單向式。這種形式的發(fā)電站主要在海邊建設(shè)一個(gè)發(fā)電水庫，在面臨海水的一方設(shè)置一個(gè)閘門，當(dāng)海水開始上升時(shí)，將閘門開啟，讓水逐漸進(jìn)入水庫中，在海水上升到最高點(diǎn)時(shí)，將閘門關(guān)閉，從而將水庫中的海水困在發(fā)電站里，在海水下降時(shí)開啟閘門，讓水庫中的水與海平面形成一個(gè)落差，進(jìn)而讓海水推動水輪進(jìn)行發(fā)電。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)水庫進(jìn)行單方向的放水發(fā)電，所以稱為單庫單向式潮汐發(fā)電站。這種發(fā)電站的優(yōu)點(diǎn)是建設(shè)投入低，設(shè)施少，缺點(diǎn)是能量利用少，發(fā)電不連貫。

第二種是單庫雙向式。這種形式的發(fā)電站也是修建一個(gè)水庫，但是水輪設(shè)備有單獨(dú)的兩套。在海水上升進(jìn)入水庫時(shí)，將水引入第一套設(shè)備，海水在經(jīng)過第一套設(shè)備時(shí)推動水輪開始轉(zhuǎn)動發(fā)電，在海水升到最高點(diǎn)，即水庫內(nèi)外的水平面基本持平時(shí)，關(guān)閉第一套設(shè)備，讓海水隨著潮落通過第二套設(shè)備流出水庫，利用流出的力量發(fā)電。因?yàn)樵谝粋€(gè)水庫中可以利用海水的流進(jìn)及流出雙向發(fā)電，所以稱為單庫雙向式。它的優(yōu)點(diǎn)是對潮汐能量的利用率比第一種高，缺點(diǎn)是設(shè)備比較復(fù)雜，建設(shè)投入也高。

第三種是雙庫單向式。它需要一高一低建設(shè)兩個(gè)相連的水庫，在海水不斷上升時(shí)開啟高的水庫閘門，讓海水進(jìn)入，開啟兩個(gè)水庫之間的閘門，讓水通過低水庫流回大海，當(dāng)水由高的水庫向低的水庫流動時(shí)會有一定的落差，水輪利用這種落差產(chǎn)生的力量轉(zhuǎn)動發(fā)電。這種水庫的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)電具有連續(xù)性，缺點(diǎn)是占地面積廣，建設(shè)投入多。

2 潮汐發(fā)電的主要問題

2.1 降低潮汐能發(fā)電站造價(jià)

在建設(shè)潮汐發(fā)電站中，水庫工程建設(shè)與水輪發(fā)電設(shè)備的造價(jià)大致相當(dāng)。發(fā)電站中最重要的部分是水輪發(fā)電設(shè)備，它是發(fā)電站運(yùn)行的核心。發(fā)電機(jī)組的研發(fā)制造技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新而逐漸提高，無論是在發(fā)電量及制造費(fèi)用，材料方面都有所變革。如今廣泛應(yīng)用的潮汐能發(fā)電設(shè)備的核心技術(shù)是在上世紀(jì)六七十年代研制出來的。如今隨著科技的不斷發(fā)展已經(jīng)有了更為先進(jìn)的技術(shù)，制造的其他相關(guān)技術(shù)水平也在不斷提高中，不但可以更高效得利用潮汐能力，而且投入資金也會減少。水庫是潮汐發(fā)電的必備設(shè)施，它的投入資金大概占總體建設(shè)的一半左右，這些資金主要是投入到建造材料當(dāng)中，現(xiàn)有的建造材料以鋼筋混凝土為主，需要較長的建造時(shí)間及人力。建筑水平的不斷提高出現(xiàn)了一種新型的建筑構(gòu)造工藝，相對于以前的方法更省時(shí)省力，還可以有效降低建筑投入資金，為潮汐水電站的大量建設(shè)有很大的作用。

2.2 防治泥沙淤積

選擇潮汐發(fā)電站的建設(shè)地時(shí)，不但要有足夠的建設(shè)占地面積還要保證有大量的海水流量，所以大多數(shù)建在面積廣闊的海灣或是大型河流的入?？谔帯＿@些地點(diǎn)的海水或河水因?yàn)榱髁枯^大會帶有大量泥沙，在進(jìn)行潮汐發(fā)電時(shí)，海水?dāng)y帶的泥沙就會進(jìn)入水庫，在流出時(shí)一部分會留在水庫底部。天長日久水庫的容量就會慢慢減少，從而導(dǎo)致蓄水量降低，發(fā)電能力下降。同時(shí)在泥沙混合海水流動時(shí)會給發(fā)電機(jī)組設(shè)備帶來一定的傷害，降低其使用壽命。如何掌握各類泥沙的運(yùn)動規(guī)律是防治泥沙的研究方向，應(yīng)該在建設(shè)及日常維護(hù)中運(yùn)用有效手段進(jìn)行防治。

2.3 水工結(jié)構(gòu)物的防腐蝕和防海洋生物附著

潮汐水電站常年處于海水的包圍當(dāng)中，海水中的成分對水電站設(shè)施的腐蝕性極強(qiáng)，尤其是一些由金屬物質(zhì)構(gòu)成的設(shè)備。另外海洋中的生物也會隨著海水進(jìn)入發(fā)電站中，尤其是一些淺海當(dāng)中的軟體動物，它們有很強(qiáng)的附著能力，可以吸附在水電站的任何物體上面。隨海水進(jìn)入后一部分生物不會隨海水回到大海當(dāng)中，所以就留在了水庫里，日積月累之下會使水庫的蓄水量減小，影響發(fā)電。很多海洋生物的分泌物還會對建筑有腐蝕作用，從而加速附著設(shè)備老化。潮汐水電站的建設(shè)中要針對這些問題予以考慮，采用各種手段進(jìn)行設(shè)備防腐蝕處理，提高設(shè)備壽命。根據(jù)不同建設(shè)地的地理特點(diǎn)及生物特色，因地制宜考慮防范海洋生物的措施，從而提高潮汐水電站的發(fā)電能力。

2.4 解決電力的補(bǔ)償問題

在潮汐發(fā)電站運(yùn)行時(shí)，當(dāng)潮位漲到頂峰或落到低谷時(shí)，潮位與水庫內(nèi)的水位差大，電站的發(fā)電出力就大。當(dāng)潮位接近于庫內(nèi)水位時(shí)，電站便停止發(fā)電，造成間斷性的發(fā)電。因此應(yīng)該采用一定的方法有效解決電力的補(bǔ)償問題。

3 潮汐能發(fā)電技術(shù)前景

3.1 國際發(fā)展前景

海洋在全球的覆蓋面積極大，與陸地相接的許多地方都可以建設(shè)潮汐發(fā)電站。目前在歐洲就已勘測出多達(dá)一百多處適合建立的地點(diǎn)。雖然目前建設(shè)的投入較多，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，建設(shè)的手段將得到不斷提高，無論從建設(shè)材料還是發(fā)電設(shè)備方面，其造價(jià)會逐漸減少，其效益會越來越高。

潮汐發(fā)電站的建設(shè)還可以有效改善生態(tài)環(huán)境，節(jié)約能源。潮汐不像其他的石油及煤炭發(fā)電站大量消耗資源，排出的空氣還會污染環(huán)境，它是一種可再生的清潔型能源，基本對環(huán)境沒有危害。潮汐發(fā)電站主要建設(shè)在空曠的海邊，這樣它在風(fēng)暴來臨之時(shí)對其具有一定的削弱作用，有效保護(hù)生存環(huán)境。有潮汐發(fā)電站存在的水域海面會比以前平靜，泥沙更易沉淀，水質(zhì)更易生物生存，有利于發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)。另外它還能改變潮流及潮波狀態(tài)，提高層化作用，同時(shí)使結(jié)冰條件發(fā)生變化，減少光射深度，改變生物洄游路徑、地下水動態(tài)、農(nóng)田排水條件和臨近地區(qū)的氣候。

3.2 國內(nèi)發(fā)展前景

我國幅員遼闊海岸線長，有長達(dá)18000km的大陸海岸線和6500多個(gè)海島海岸線，岸線長度超過32000km。我國沿海地區(qū)海岸分兩種，一種是平原型海岸，主要由厚而松散的粉砂或淤泥組成，潮差較小，適合潮汐發(fā)電的壩址較少，此類海岸一般分布在杭州灣以北。另一種是基巖港灣型海岸，水深潮大，海岸坡度陡，岸線曲折，有適合潮汐發(fā)電的壩址，一般分布在杭州灣以南。近幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，但環(huán)境污染加重，在保證電力供應(yīng)的同時(shí)，急需開發(fā)新能源發(fā)電，降低非再生資源的消耗。潮汐能作為一種可再生資源，蘊(yùn)藏量大，運(yùn)行成本低，對環(huán)境影響小，對其開發(fā)利用不會給人類帶來污染和災(zāi)難。在有條件利用潮汐能的沿海地區(qū)，建設(shè)潮汐電站不失為緩解能源危機(jī)和減少環(huán)境污染的一種有效方案。

4 結(jié)束語

潮汐能作為海洋能量的一種，利用其進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)是人們開發(fā)海洋能量的重要方向。不但能夠彌補(bǔ)使用電量的不足，還有利于改善人類環(huán)境，由此可見其發(fā)展前景十分廣闊。

參考文獻(xiàn)

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