谈谈潮汐能及其应用与发展

谈谈潮汐能及其应用与发展

计算机科学技术学院110511522 姜晗

摘要：介绍了潮汐发电的理论基础包括纯理论的基础学习和工业方面的利用基础（有图型解释）主要讲述了为什么利用潮汐能，和潮汐能的优缺点包括与其它可再生能源的对比，对非可再生能源的优势。在人类利用能源的位置及其重要性。还有朝夕能发展的历史以及潮汐能的发电形式。简要介绍了潮汐能的发展方向及其前景。对发展潮汐能的可行性进行了主要阐述。

关键字：潮汐发电，开发，研究，发展，原理

1引言

1.1人类获得电能的方式主要是以燃煤为主的火电，其次是水电，并适当发展核电

。

1.2就火电而言，存在着环境污染、资源分布不均、储量有限等问题，即使采用高效洁净煤燃烧技术，也要消耗氧气，产生二氧化碳，同时还有一个成本较高的除尘、脱氮和脱硫问题；

1.3对于水电，存在着土地淹没、水库移民、生态保护等问题；至于核电，在今后一段时间内还将有所发展，但是核电站的最长使用期只有25—30年，其建设、拆除及安全防护费用也相对较高，因此世界上已有一些国家通过法律的规定不准发展核电；

1.4而石油、天然气发电，也存在着温室效应问题。另外，这些资源的蕴藏量是有限的。根据国际能源机构的统计分析，如按目前的开采速度发展下去，地球上的石油资源只能开采40年，天然气只能开采50年，煤炭也仅能开采240年。1.5世界能源理事会作出预言，2010年将出现严重的世界能源危机。而解决环保和能源危机这两个问题的唯一出路，就是探索和开发新的替代能源。其中，潮汐能就是一种极有发展前途的新能源。。

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2.1潮汐能发展及其形成原因:

形成原因：潮汐现象是指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用

下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水

在水平方向的流动称为潮流。是沿海地区的一种自然现象，古代称白天

的潮汐为“潮”，晚上的称为“汐”，合称为“潮汐”

。海水在这种涨落运动中具有的能量为潮汐能。

特点：像水能和风能的利用一样，潮汐能可以用来推动水磨、水车等，

也可以用来发电。当前，潮汐能利用的主要方向是发电。

2.2潮汐能的开发：

2.2.1原理：

潮汐能是以位能形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。海水涨落的潮汐现象是由地球和天体运动以及它们之间的相互作用而引起的。在海洋中，月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。由于地球的旋转，这种水位的上升以周期为12小时25分和振幅小于1m的深海波浪形式由东向西传播。太阳引力的作用与此相似，但是作用力小些，其周期为12小时。当太阳、月球和地球在一条直线上时，就产生大潮；当它们成直角时，就产生小潮。除了半日

周期潮和月周期潮的变化外，地球和月球的旋转运动还产生许多其他的周期

性循环，其潮汐的形成周期可以从几天到数年。

同时地表的海水又受到地球运动离心力的作用，月球引力和离心力的合力正是引起海水涨落的引潮力返回。

2.2.2潮差对比（原理拓展）：

除月球、太阳外，其他天体对地球同样会产生引潮力。虽然太阳的质量比月球大得多，但太阳离地球的距离也比月球与地球之间的距离大得多，所

以其引潮力还不到月球引潮力的一半。其他天体或因远离地球，或因质量

太小所产生的引潮力微不足道。根据平衡潮理论，如果地球完全由等深海

水覆盖，用万有引力计算，月球所产生的最大引潮力可使海水面升高

0.563m，太阳引潮力的作用为0.246m，夏威夷等大洋处观测的潮差约1m，

与平衡潮理论比较接近，近海实际的潮差却比上述计算值大得多。如我国

杭州湾的最大潮差达8.93m，北美加拿大芬地湾最大潮差更达19.6m。这种实际与计算的差别目前尚无确切的解释。一般认为当海洋潮汐波冲击大陆架和海岸线时，通过上升、收聚和共振等运动，使潮差增大。潮汐能的

能量与潮量和潮差成正比。或者说，与潮差的平方和水库的面积成正比。

和水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。世界上潮差的较大值约为13～15m，但一般说来，平均潮差在3m以上就有实际应用价值。

2.2.3潮汐系统：

潮汐是因地而异的，不同的地区常有不同的潮汐系统，它们都是从深海潮波获取能量，但具有各自独特的特征。尽管潮汐很复杂，但对任何地方的潮汐都可以进行准确预报。海洋潮汐从地球的旋转中获得能量，并在吸收能量过程中使地球旋转减慢。但是这种地球旋转的减慢在人的一生中是几乎觉察不出来的，而且也并不会由于潮汐能的开发利用而加快。这种能量通过浅海区和海岸区的摩擦，以1.7TW的速率消散。只有出现大潮，能

量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方，从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有，但世界各国已选定了相当数量的适宜开发潮汐能的站址。据最新的估算，有开发潜力的潮汐能量每年约200TW·h。

2.3潮汐能发展历史：

“十一五”期间国内潮汐发电走势及“十二五”投资价值研究报告“十一五”期

间国内潮汐发电走势及“十二五”投资价值研究报告国外利用潮汐发电始

于欧洲，20世纪初德国和法国已开始研究潮汐发电。世界上最早利用潮

汐发电的是德国1912年建成的布苏姆潮汐电站，而法国则于1966年在希列塔尼米岛建成一座最大落差为13.5m、坝长750m、总装机容量24万

kW的朗斯河口潮汐电站，年均发电量为5.44亿kW.h，它使潮汐电站进

入了实用阶段。之后，美、英、加拿大、前苏联、瑞典、丹麦、挪威、印度等国都陆续研究开发潮汐发电技术，兴建各具特色的潮汐电站，并已取得巨大成功。

2.4潮汐能发展局限：

2.5.1和水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。

世界上潮差的较大值约为13～15m

2.5.2潮汐是因地而异的，不同的地区常有不同的潮汐系统，它们都是从深

海潮波获取能量，但具有各自独特的特征。尽管潮汐很复杂，但对任何地方的潮汐都可以进行准确预报

2.5.3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。

2.5.4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。

2.5.5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。

2.5.6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

2.6潮汐发电型式由于潮水的流向与河水的流向不同，它是不断变换方向的，因

此潮汐电站按照运行方式及设备要求的不同，而出现了不同的型式，大体上可以分为3类：

单库单向式电站。只修建一座堤坝和一个水库，涨潮时开启闸门，使海水充满水库，平潮时关闭闸门，待落潮后库水位与外海潮位形成一定的潮差时发电；或者利用涨潮时水流由外海流向水库时发电，落潮后再开闸泄水。这种发电方式的优点是设备结构简单，缺点是不能连续发电，仅在落潮或涨潮时发电。

单库双向式电站。也仅修建一个水库，但是由于采用了一定的水工布

形式，利用两套单向阀门控制两条引水管，在涨潮或落潮时，海水分别从同的引水管道进入水轮机；或者采用双向水轮发电机组，因此电站既可在潮时发电，也能在落潮时发电，只是在水库内外水位基本相同的平潮时才能发电。我国于1980年建成投产的浙江江厦潮汐试验电站就属于这种型式。

多库联程式电站。在有条件的海湾或河口，修建两个或多个水力相联的水库，其中一个作为高水库，仅在高潮位时与外海相通；其余为低水库，仅在低潮位时与外海相通。水库之间始终保持一定的水头，水轮发电机组位于两个水库之间的隔坝内，可保证其能连续不断地发电。这种发电方式，其优点是能够连续不断地发电，缺点是投资大，工作水头低。我国初步议论中的长江口北支流潮汐电站就属于这种型式。

2.7潮汐能的发展前景：

能源储量全世界潮汐能的理论蕴藏量约为3 ×10^9kw。我国海岸线曲折，全长约1.8×10^4km，沿海还有6000多个大小岛屿，组成1.4×10^4km的海岸线，漫长的海岸蕴藏着十分丰富的潮汐能资源。我国潮汐能的理论蕴藏量达1.1×10^8kw，其中浙江、福建两省蕴藏量最大，约占全国的80.9％，但这都是理论估算值，实际可利用的远小于上述数字。因持有很大的发展前景。而且技术上容易实行。

3潮汐能发展的可行性

3.1目前，只有潮汐能发电技术比较成熟，其他形式海洋能的应用大都还停留在探索阶段。

3.2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

3.3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。

3.4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。

3.5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。

3.6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。

3.7机组台数多，不用设置备用机组。

3.8无库式技术的发展

4参考资料

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[2]潮汐能发电成套设备行业市场调研及中期发展预测报告报告本身2011-11-25

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[10]潮汐能发电技术宋先2011-2-16

[11]2011年中国潮汐发电工业运行态势与战略远景展望报告《国家发改委甲级资质》2011-10-26

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[14]“十一五”期间国内潮汐发电走势及“十二五”投资价值研究报告无2011-3-12

[15] 潮汐的利用和展望中国标准化（专刊）无