潮汐能的开发利用

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2023-3-30 01:19

潮汐能的开发利用


潮汐能是一种不消耗燃料、没有污染、不受洪水或枯水影响、用之不竭的再生能源。在海洋各种能源中,潮汐能的开发利用最为现实、最为简便。我国早在 20 世纪 50 年代就已开始利用潮汐能,在这一方面是世界上起步较早的国家。1956 年建成的福建省浚边潮汐水轮泵站就是以潮汐作为动力来扬水灌田的。到了 1958 年,潮汐电站便一下子在全国遍地开花。据当年 10 月份召开的“全国第一次潮力发电会议”(也是世界上第一次全国性开发利用潮力发电的会议)统计,已建成的潮汐电站就有 41 座,在建的还有 88 座。装机容量有大到 144 千瓦的,也有小到仅为 5 千瓦的。主要都用于照明和带动小型农用设施。如 1959 年建成的浙江温岭县沙山潮汐动力站,1961 年进一步建为电站,装机容量仅 40 千瓦,每年可发电 10 万千瓦·时,原建和改建总投资仅 4 万元(人民币,下同)。据 1986 年统计,其发电累计收入已超过投资的 10 多倍。目前我国尚在运行的潮汐电站还有近 10 座,其中浙江乐清湾的江厦潮汐电站,造价与 600 千瓦以下的小水电站相当,第一台机组于 1980 年开始发电,1985 年底全面建成,年发电量可达 1070 万千瓦·时,每千瓦·时电价只要 0.067 元。每年自身经济效益,包括发电 67 万元,水产养殖 74 万元和农垦收入 190 万元,共计可达 330 万元。社会效益,以每千瓦·时电可创社会产值 5 万元计,可达 5000 万元。这是我国,也是亚洲最大的潮汐电站,仅次于法国朗斯潮汐电站和加拿大安纳波里斯潮汐电站,居世界第三位。因此利用潮汐发电并不神秘,也并非遥不可及。
潮汐能是潮差所具有的势能,开发利用的基本方式同建水电站差不多:先在海湾或河口筑堤设闸,涨潮时开闸引水入库,落潮时便放水驱动水轮机组发电,这就是所谓“单库单向发电”。这种类型的电站只能在落潮时发电,一天两次,每次最多 5 小时。



为提高潮汐的利用率,尽量做到在涨潮和落潮时都能发电,人们便使用了巧妙的回路设施或双向水轮机组,以在涨潮进水和落潮出水时都能发电,这就是“单库双向发电”,像上述江厦潮汐电站就属这种类型。
然而,这两种类型都不能在平潮(没有水位差)或停潮时水库中水放完的情况下发出电压比较平稳的电力。于是人们又想出了配置高低两个不同的水库来进行双向发电,这就是“双库双向发电”。这种方式不仅在涨落潮全过程中都可连续不断发电,还能使电力输出比较平稳。它特别适用于那些孤立海岛,使海岛可随时不间断地得到平稳的电力供应。像浙江省玉环县茅蜒岛上的海山潮汐电站就属这种类型。它有上下两个蓄潮水库,并配有小型抽水蓄能电站。这样,它每月可发电 25 天,产电 10000 千瓦·时。为了抽水蓄能,它每月要以 3 千瓦·时换 1 千瓦·时的代价用去 5000 千瓦·时电来获得供电的持续性和均衡性,故有一定的电力损失。
从总体上看,现今潮能开发利用的技术难题已基本解决,国内外都有许多成功的实例,技术更新也很快。
作为国外技术进步标志的法国朗斯潮汐发电站,1968 年建成,装有 24 台具有能正反向发电的灯泡式发电机组,转轮直径为 5.35 米,单机容量 1 万千瓦,年发电量达 5.4 亿千瓦·时。1984 年建成的加拿大安纳波利斯潮汐电站,装有 1 台容量为世界最大的 2 万千瓦单向水轮机组,转轮直径为 7.6 米,发电机转子设在水轮机叶片外缘,采用了新型的密封技术,冷却快,效率高,造价比法国灯泡式机组低 15%,维修也很方便。


我国自行设计的潮汐电站中,江厦电站比较正规,技术也较成熟。该电站原设计装 6 台单机容量为 500 千瓦的灯泡式机组,实际上只安装了 5 台,总容量就达到了 3200 千瓦。单机容量有 500 千瓦、600 千瓦和 700 千瓦三种规格,转轮直径为 2.5 米。在海上建筑和机组防锈蚀、防止海洋生物附着等方面也以较先进的办法取得了良好效果。尤其是最后两台机组,达到了国外先进技术水平,具有双向发电、泄水和泵水蓄能多种功能,采用了技术含量较高的行星齿轮增速传动机构,这样既不用加大机组体积,又增大了发电功率,还降低了建筑的成本。


潮汐发电利用的是潮差势能,世界上最高的潮差也不过 10 多米,在我国潮差高才达 9 米,因此不可能像水力发电那样利用几十米、百余米的水头发电,潮汐发电的水轮机组必须适应“低水头、大流量”的特点,水轮做得较大。但水轮做大了,配套设施的造价也会相应增大。于是,如何解决这个问题,就成为反映其技术水平高低的一种标志。1974 年投产的广东甘竹滩洪潮电站就是一个成功的代表。它的特点是洪潮兼蓄,只要有 0.3 米高的落差就能发电,甘竹滩电站的总装机容量为 5000 千瓦,平均年发电 1030 万千瓦·时。它的转轮直径为 3 米,加上大量采用水泥代用构件,成本较低,对民办小型潮汐电站很有借鉴意义。
潮汐发电虽然并不神秘,但仍须尊重客观规律,才能获得成功,取得良好效益。否则,光凭主观愿望和热情,虽然一时可以建成许多潮汐电站,但最后往往会因为实用价值不大而被放弃。

 
玄能
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