新能源发电技术新能源发电技术第第7 7讲讲 潮汐能发电潮汐能发电新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电7.1 7.1 潮汐与潮汐能潮汐与潮汐能人类很早就注意到了海水周期性的涨落现象。人类很早就注意到了海水周期性的涨落现象。我国古人把我国古人把白天白天的海水涨落叫做的海水涨落叫做“潮潮”，夜间夜间的海水涨落的海水涨落叫做叫做“汐汐”，合起来称为，合起来称为“潮汐潮汐”。我国古代的科学家很早就认识到潮汐和月亮有关。我国古代的科学家很早就认识到潮汐和月亮有关。我国东汉时期著名的思想家我国东汉时期著名的思想家王充王充就说过：就说过：“涛之兴也，随涛之兴也，随月盛衰月盛衰”。唐代诗人唐代诗人张虚若张虚若在他的在他的春江花月夜春江花月夜中有中有“春江潮水连春江潮水连海平，海上明月共潮生海平，海上明月共潮生”的诗句，也形象的反映出海潮和的诗句，也形象的反映出海潮和月亮的关系。月亮的关系。后来人们还进一步认识到潮水是一种后来人们还进一步认识到潮水是一种“此盈彼竭，往来不此盈彼竭，往来不绝绝”的波动现象，的波动现象，“潮之涨退，海非增减，盖月之所临，潮之涨退，海非增减，盖月之所临，则水往从之则水往从之”7.1.1 潮汐的概念和形成原理潮汐的概念和形成原理新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电现代对潮汐的认识现代对潮汐的认识潮汐潮汐是由于太阳和月球对地球各处是由于太阳和月球对地球各处引力的不同引力的不同所引起的海水所引起的海水有有规律的、周期性规律的、周期性的涨落现象。的涨落现象。太阳太阳和和月球月球引起的海水上涨，分别称为引起的海水上涨，分别称为太阳潮太阳潮和和太阴潮太阴潮。太阳和月球对地成太阳和月球对地成直角直角时，太阳潮的落潮和太阴潮的涨潮，二时，太阳潮的落潮和太阴潮的涨潮，二者共同作用，会者共同作用，会相互抵消相互抵消，形成潮势较弱的，形成潮势较弱的小潮小潮。初八、二十三，初八、二十三，处处见海海滩新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电农历初一农历初一，太阳和月球位于地球同侧太阳和月球位于地球同侧，三者近似，三者近似成直线成直线，太阳和月球的引力方向相同，太阳和月球的引力方向相同，合力最大合力最大，太阳潮和太阴潮同，太阳潮和太阴潮同时同地发生，就形成时同地发生，就形成大潮大潮。农历十五农历十五，太阳和月球位于地球两侧太阳和月球位于地球两侧，三者近似，三者近似成直线成直线，面向月球的太阴潮和背离太阳的太阳潮共同作用，背离月球面向月球的太阴潮和背离太阳的太阳潮共同作用，背离月球的太阴潮和面向太阳的太阳潮共同作用，也形成大潮。的太阴潮和面向太阳的太阳潮共同作用，也形成大潮。初一十五初一十五涨大潮大潮 新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电 7.1.2 潮汐的描述和分类潮汐的描述和分类用于描述潮汐的各个要素如图所示。用于描述潮汐的各个要素如图所示。新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电海面的一涨一落两个过程为一个海面的一涨一落两个过程为一个潮汐循环潮汐循环。相邻的两次高潮。相邻的两次高潮（或低潮）间隔的平均时间，称为（或低潮）间隔的平均时间，称为潮汐的平均周期潮汐的平均周期。按照一个太阴日（按照一个太阴日（24h 50min）里有几个涨落周期，潮汐可）里有几个涨落周期，潮汐可分为分为半日潮、全日潮和混合潮半日潮、全日潮和混合潮三种类型。三种类型。新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电 7.1.3 潮汐能资源及其分布潮汐能资源及其分布潮汐现象在潮汐现象在垂直方向垂直方向上表现为上表现为潮位潮位的升降，的升降，在在水平方向水平方向上表现为上表现为潮流潮流的进退。的进退。海水涨落及潮水流动所产生的海水涨落及潮水流动所产生的动能和势能动能和势能称为称为潮汐能潮汐能。很多时候，将潮水流动所具有的很多时候，将潮水流动所具有的动能称为潮流能动能称为潮流能，而潮汐能，而潮汐能特指海水特指海水涨落形成的势能涨落形成的势能。在各种海洋能资源中，潮汐能不是最多的，但却是目前经济在各种海洋能资源中，潮汐能不是最多的，但却是目前经济技术条件下技术条件下最为现实最为现实的一种。的一种。新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电 7 7.1.3.1 世界潮汐能资源世界潮汐能资源联合国教科文组织的联合国教科文组织的数据，全世界潮汐能的理论蕴藏量约数据，全世界潮汐能的理论蕴藏量约为为30 亿千瓦亿千瓦（3109 kW）。估计技术上允许利用的约）。估计技术上允许利用的约1 亿千亿千瓦瓦。有专家估计，其中可以开发的电量为。有专家估计，其中可以开发的电量为2200 亿千瓦时亿千瓦时。据据中国商业情报网中国商业情报网的预测研究报告，世界海洋潮汐能蕴藏量的预测研究报告，世界海洋潮汐能蕴藏量约为约为27 亿千瓦（亿千瓦（2.7109 kW），），若全部转换成电能，每年若全部转换成电能，每年发电量大约为发电量大约为1.2 万亿度（万亿度（1.21012 kWh）。潮汐能大小直接与潮汐能大小直接与潮差潮差有关，潮差越大，能量也就越大。有关，潮差越大，能量也就越大。实践证明，实践证明，平均潮差平均潮差3m 才有经济效益，否则难于实用化。才有经济效益，否则难于实用化。新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电 7 7.1.3.1 世界潮汐能资源世界潮汐能资源新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电 7.1.3.2 我国的潮汐能资源我国的潮汐能资源根据根据908908专项任务专项任务“我国近海可再生能源调查与研究我国近海可再生能源调查与研究”中的中的一部分研究表明，我国近海潮汐能资源技术可开发装机容量一部分研究表明，我国近海潮汐能资源技术可开发装机容量大于大于500kW500kW的坝址（韩家新，的坝址（韩家新，20142014）共）共171171个，总技术装机容个，总技术装机容量为量为2282.912282.9110104 4kWkW，年发电量约，年发电量约626.41626.4110108 8kWkWh h。其中，。其中，大部分潮汐能资源主要集中在大部分潮汐能资源主要集中在浙江浙江和和福建福建两省，其潮汐能技两省，其潮汐能技术可开发装机容量为术可开发装机容量为2067.342067.3410104 4kWkW，年发电量为，年发电量为568.48568.4810108 8kWkWh h，分别占全国可开发量的，分别占全国可开发量的90.5%90.5%和和90.73%90.73%。据据区划区划对中国沿岸对中国沿岸130130个个水道计算统计，中国沿岸潮流水道计算统计，中国沿岸潮流能理论平均功率为能理论平均功率为1395139510104 4kWkW。新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电表表7.1中国各主要河流的河口潮汐能资源理论蕴藏量中国各主要河流的河口潮汐能资源理论蕴藏量地点站址/个装机容量/（104kW）占全国比重/年发电量/（108kW*h）占全国比重辽宁2452.632.314.482.3河北10.090.00380.020.0027山东1317.990.793.600.58上海170.913.119.503.1浙江19856.8537.5235.6037.6福建641210.4653332.8753.13广东2335.261.559.701.55广西1635.151.549.661.54海南103.570.160.980.16全国1712282.91100.00626.41100.00新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电表表7.2中中国沿岸潮流能分布中中国沿岸潮流能分布分区一类区Vm3.06二类区2.04Vm3.06三类区1.28Vm2.04理论功率（104kW）水道数辽宁老铁山水道北侧1 长山东水道1、瓜皮水道1、三山水道1、小三山水道1113.055山东 北皇城北侧1庙岛群岛诸水道3、东部沿岸3117.797长江口 北港1、南槽1横沙小港口1、北槽130.494浙江舟山的西侯门*、金塘水道*、龟山水道等*7、杭州湾口北部1、南汇至绿华1舟山诸水道*14、椒江口1舟山诸水道4、象山湾1、三门湾3、台州湾2、乐清湾3709.0337福建三都澳内三都角西北部*1三都岛东部*2、闽江口1、海滩海峡南部1、大竹行门1沙港2、兴化港3、海滩海峡诸水道8128.0519台湾 澎湖北部*6、澎湖南部4、台湾岛北段3、麟山鼻北1澎湖列岛9、台湾岛西部11、三貂角东北1228.2535广东 琼州海峡东口水道1、外罗水道1珠江口1、粤西沿岸诸水道1437.6616广西 珍珠港口大风江口、龙门港1、防城港12.314海南 琼州海峡东口南水道1澄迈湾口1、莺歌海128.243全国11处（8.5）41处（31.5）78处（60）1394.85130表中地名后数字为水道个数，水道名称有*者为开发条件较好者新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电表表7.3中国各主要河流的河口潮汐能资源理论蕴藏量中国各主要河流的河口潮汐能资源理论蕴藏量河流年潮汐能量/(108kWh)堤长/km单位堤长能量/(106kWh/km)加权平均潮差/m钱塘江590.032.518155.00长江78.036.02172.00珠江41.025.01641.00晋江33.011.22954.00闽江15.02.56003.00瓯江12.05.02403.00鸭绿江10.95.51982.74合计779.9117.73529新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电7.2 潮汐发电的特点潮汐发电的特点7.2.1 潮汐发电的优点潮汐发电的优点潮汐发电有很多优点，主要包括：潮汐发电有很多优点，主要包括：（1）潮汐能源）潮汐能源可循环再生可循环再生。（2）潮汐变化有规律，发电输出）潮汐变化有规律，发电输出没有季节性没有季节性。（3）靠近用电中心，）靠近用电中心，不消耗燃料不消耗燃料，运行费用低运行费用低。（4）潮汐发电不排放有害物质，）潮汐发电不排放有害物质，不会污染环境不会污染环境。（5）潮汐电站建设）潮汐电站建设不需淹地、移民不需淹地、移民，还可以，还可以综合利用综合利用。新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电7.2.2 潮汐发电的不足潮汐发电的不足作为新兴的电力能源，潮汐发电目前也存在一些不足。作为新兴的电力能源，潮汐发电目前也存在一些不足。（1）发电出力）发电出力有间歇性有间歇性。（2）水头低，发电）水头低，发电效率不高效率不高。（3）工程复杂，建设）工程复杂，建设投资大投资大。（4）关于）关于泥沙淤积问题泥沙淤积问题的疑虑。的疑虑。（5）对）对生物多样性生物多样性的影响。的影响。7.2 潮汐发电的特点潮汐发电的特点新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电7.3 潮汐发电原理和电站构成潮汐发电原理和电站构成和内陆河川的水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当和内陆河川的水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于于微水头发电微水头发电的水平。的水平。世界上平均潮差（是多次潮差的平均值，不是各地潮差的平世界上平均潮差（是多次潮差的平均值，不是各地潮差的平均值）的较大值约为均值）的较大值约为1315m。我国的最大平均潮差我国的最大平均潮差出现在出现在杭州湾瞰浦杭州湾瞰浦（为（为8.9m）。）。新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电7.3.1 潮汐发电的原理潮汐发电的原理7.3.1.1 潮汐发电的方式潮汐发电的方式潮汐发电各种名称的关系，如图所示。潮汐发电各种名称的关系，如图所示。新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电涨潮和落潮时，潮汐发电的原理如图所示。涨潮和落潮时，潮汐发电的原理如图所示。新能源发电技术新能源发电技术潮汐能发电潮汐能发电7.3.1.2 潮汐电站的装机容量和发电量潮汐电站的装机容量和发电量电站的可能装机容量，理论上可根据潮汐势能大小计算。电站的可能装机容量，理论上可根据潮汐势能大小计算。例如，半日潮的潮汐电站装机容量例如，半日潮的潮汐电站装机容量P，可用公式计算：，可用公