本科生课程考核试卷科目：新生研讨课教师：彭岚姓名：刘浪学 号：20133695专业：能源动力类上课时间：20 13 年 10月至20 13年11月考生成绩:卷面成 绩平时成 绩课程综合成 绩阅卷评语:阅卷教师（签名）潮汐发电技术与前景摘要潮汐能是清洁的可再生能源对潮汐能的应用主要是用来发电，在各种海洋能 源中潮汐能的开发利用最为简便可行，具有广阔的发展前景，本文主要针对潮汐 能的发电技术以及潮汐能的发展现状与前景进行概述与讨论。关键词：潮汐能；发电技术；潮汐电站；现状与前景绪论能源对经济的发展有着举足轻重的作用，煤、石油、天然气等属不可再生的 常规能源。随着世界经济的发展，对能源需求也不断增长，而常规能源在未来将 会以较快的速度被耗尽，开发利用洁净的新能源是解决能源问题及环境问题的唯 一出路。海洋被认为是地球的资源宝库，海洋能中的潮汐能作为成熟的技术将得 到更大规模的利用，潮汐能作为洁净的、可再生的新能源受到广泛的重视。世界 海洋潮汐能蕴含量约为27亿kW，若全部转换成电能，每年发电量大约为1.2 万亿kWh，并且对环境的影响较小，因此，加大潮汐能的开发利用，发展潮汐能 发电站，不失为解决能源危机的途径之一，世界潮汐能发电已有较长历史，已取 得一些成就，获得一些经验，但其开发利用技术仍有待提高，距离全面充分的利 用潮汐能还有较长的路要走。1.汐能海洋潮汐是由于海面受太阳和月球的引力作用所引发的周期性流动而产生 的水面升降现象，潮汐能是指由于这种水面升降所产生的势能。潮汐中蕴藏着巨 大的能量，在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，而随着海水水位 的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去，水 位逐渐降低，势能又转化为动能，世界上潮差的较大值约为1315m，但一般说 来，平均潮差在3m以上就有实际应用价值。现代潮汐能的利用，主要是用潮汐 发电，潮汐发电是利用海湾、河口等有利地形，建筑水堤，形成水库，以便于大 量蓄积海水，并在坝中或坝旁建造水力发电厂房，通过水轮发电机组在潮涨潮落 时进行发电。2. 潮汐能发电2.1潮汐发电的原理潮汐发电的工作原理与常规水力发电的原理类似，利用潮水的涨落产生的水 位差所具有的势能来发电。具体地说，就是在有条件的海湾或感潮河口建筑堤坝 闸门和厂房，当海潮来临时，对水闸适当地进行启闭调节，使水库内水位的 变化滞后于海面的变化，水库水位与外海潮位就会形成一定的高度差，从而驱动 水轮发电，将海水的势能和动能通过水轮发电机组转化为电能。利用潮汐发电必 须具备两个物理条件：第一，潮汐的幅度必须大，至少要有几米；第二，海岸的地形必须能储蓄大量海水，并可进行土建工程。2.2潮汐电站潮汐电站就是将潮汐能转化为电能的装置。潮汐发电主要有两种形式：一是 潮流式，就是利用潮汐的动能，直接利用潮流前进的力量来推动水轮发电机发电； 另一种是堰坝式，利用潮汐的位能，在电站上下游有落差时引水发电。潮流式利 用潮汐能对生态环境影响较小，但由于利用潮汐的动能比较困难，效率很低，因 此潮汐能发电站多采用堰坝式。由于潮水的流动与河水的流动不同，它是不断变 换方向的，所以潮汐发电站有以下几种形式：单库单向电站；单库双向电站；双 库双向电站；单双水库混合式电站。2.2.1单库单向电站在海湾（或河口）建造堤坝、厂房和水闸，将海湾（或河口）与外海分隔， 涨潮时开启水闸，将水库充满，落潮时其水位与外海潮位保持一定的潮差，带动 水轮发电机组发电，也有的采用反向形式，即利用涨潮时水流由外海流向水库时 发电，落潮时开闸把库水放低。这种形式发电只建造一个水库，只能在落潮（或 涨潮）时发电，且水轮发电机组只要满足单方向通水发电的要求。单库单向潮汐 发电站发电过程如下：（a）充水：开启水闸，库外上涨的潮水经水闸进入库内，全内外水位齐平为止。（b）等候：水闸关闭，水库内水位保持不变，库外水位因退潮差下降，待库内 外水位差达到一定水头时，启动水轮机发电。（c）发电：水库的水向库外流动推动机组发电，水库水位下降，直至与外海潮 位的水位差小于机组发电需要的最小水头为止。（d）等候：水轮机停运，水库水位保持不变，待库内外水位齐平后，转入下一 循环。水库水位水库闸门 电站单库单向潮汐电站运行工况新能源谏件网站 单库单向电站工作原理坝v 44 . 海洋7 行态 运状Q充水、 勤等候c发电8机组停电关开机关闸门关关关潮位单库单向电站一般每昼夜发电两次，平均日发电约9至11小时。由于采用 单向机组，结构简单，机组效率高，我国多数小型潮汐发电站采用单库单向发电 式，我国浙江省温岭市沙山潮汐电站就是这种类型。2.2.2单库双向电站单库单向电站只能在潮落（或潮涨）时发电，为了能在涨落潮时都发电就要 建造单库双向潮汐电站。为达到双向发电的效果最常用的方式是设置双向发电的 水轮发电机组，水轮机的转轮可以正反向旋转，机组过流量大，效率高，运转灵 活。单库双向电站也只有一个水库，但不管是涨潮还是落潮均在发电，涨潮时外 海水位要高于水库水位，落潮时水库水位要高于外海水位其结构与发电原理如 下：单库双向电站工作原理由于单库双向式电站在涨潮、落潮过程中均能发电，单库双向电站每昼夜发电4 次，平均每日发电约1416小时。跟单库单向电站相比，发电小时数约增长1/3, 发电量约增加1/5。但由于兼顾正反两向发电，相应机组单位千瓦造价比单向发 电为高，设备制造和操作运行技术要求也高，宜在大中型电站中采用。位于法国 的朗斯潮汐发电站（迄今为止世界上正在运行的装机容量最大的潮汐发电站）， 以及我国最大的潮汐电站浙江省江夏潮汐电站均采用单库双向式。2.2.3双库连续发电站上述两种电站均不能保证连续发电，特别是在平潮时都会出现停电情况，给 供电系统带来很大不便。为保证连续供电，人们设计建造了双库连续发电站。在 海湾或河口处建造相邻的两个水库，各与外海用一个水闸相通，一个水库（高水 库）在涨潮时进水；另一个水库（低水库）在退潮时泄水，在两个水库之间有中 间堤坝并设置发电厂房相连通，在潮汐涨落中，控制进水闸和出水闸，是高水库 与低水库间始终保持一定落差，从而在水流由高水库流向低水库时连续不断发 电。其工作过程有：（a）当海水水位在高水库水位与底水库水位之间时，关闭进水闸与泄水闸，此 间由于水轮机运转，高水库水位逐步下降，低水库水位逐步上升。（b）当海水涨潮时水位高于高水库水位，打开进水闸，充水到与海水水位相同 时关闭进水闸，此间由于水轮机运转，低水库水位继续上升。（c）海水退潮在水位低于高水库水位与高于低水库水位时，进水闸与泄水闸处 关闭状态，由于水轮机运转，高水库水位逐步下降，低水库水位继续上升。（d）海水退潮至低水库水位以下时，打开泄水闸，将低水库水位泄至海水水位 时关闭泄水闸，此间由于水轮机运转，高水库水位逐步下降。泄水闸高水库。高水库 充水H低水库 泄水新能源课件网 -vuwiALpengkyj高水库水位低水库水位 潮位库连续潮汐电站运行工况海洋状态进水闸关进水闸泄水闸关电站/ n 低水库双库连续电站工作原理双库连续电站的优点是克服了潮汐能的间断性，实现了全天供电，但其建造 工程量和投资巨大，只有地形条件不用增建中间堤坝或少建中间堤坝，并利于布 置厂房和水闸，才适合建设双库连续发电电站，我国浙江海山潮汐能发电站就采 用这种方式。2.2.4单双水库混合式发电站单双水库混合式发电站是在双水库连续电站的基础上，在高水位库的闸门处 再装一组发电机组，利用单水库单向发电站的原理，在高水位库蓄水时也会产生一定的电能，而不影响双水库发电站的工作，从而达到一座水电站顶两座的目的。单双水库混合式发电站2.3潮汐能发电的优势和缺点潮汐能作为一种可再生能源，其优势有（1）能源清洁可靠，经久不息地利用，且不受气候条件的影响，在可靠性方面 比其他新能源有一定优势。能源种类转化效率影响因素心性风能低,受风速等外界条地形、天气低件影响，约为2弱太阳能低约为12%地理位置、天气低水能地理位置、季H中生物质能较高，但规模较小动、植物生长I1潮汐能海洋地形K潮汐能与其它可再生能源的比较（2）虽然有周期性间歇，但有准确规律，可准确预报，并有计划纳入电网运行。（3）一般离用电中心近，不必远距离送电。（4）潮汐电站兴建后的最高库水位总是低于建站前最高潮水位，因此潮汐电站 库区不但不淹没土地，还可以促淤围垦，发展水产养殖。（5）潮汐电站的主要部分建在水下，不污染环境，而且还美化环境，提高旅游 效益。其上还可建桥方便交通。但潮汐能电站也有其缺点：发电有间歇性，且这种间歇性与日夜周期不一致，不利于并网调电。发电效率不高。因大量的海工建筑导致其初期成本过高。设备易腐蚀。（1）（2）（3）（4）3. 我国潮汐能利用的现状与发展前景3.1我国潮汐能的利用现状世界上潮汐能资源较丰富的国家几乎都在进行开发利用研究，尤以法国、英 国、美国、加拿大等国开展较早。中国潮汐能的理论蕴藏量达到1.1亿千瓦，其 中可开发的约3850万千瓦，在中国沿海，特别是东南沿海有很多能量密度较高， 平均潮差45m，最大潮差78m。其中浙江、福建两省蕴藏量最大，约占全国 的 80.9%。我国是世界上建造潮汐电站最多的国家，先后建造了几十座潮汐电站，但由 于各种原因，如造价较高，机组失修，淤积严重,装机规模和上网电价的限制，经营 困难等，大部分已经停止运行。，目前只有8个电站在正常运行发电，总装机容量 为6000kW，年发电量1000多万kWh，仅次于法国、加拿大。我国的江夏潮汐实 验电站，建于浙江省乐清湾北侧的江夏港，装机容量3200kW，于1980年正式投 入运行，是仅次于法国郎斯洛潮汐电站、加拿大芬地湾安娜波利斯洛潮汐电站， 居世界第三的潮汐能发电站。总之，中国潮汐发电技术历史较长，已有较好的基 础和丰富的经验，小型潮汐发电技术成熟，并已经具备开发中型（10MW级）潮 汐发电的技术条件。站名潮差3】）容投运时伺江夏3 + 21480白沙门2.40.64IQ7S幸福洋4.51.281989岳浦3.615L97海山4.90.151975沙山皿一浏河i 2.1 T0J5【9丁6果子山I2.50.041977中国主要潮汐发电站国家站址年平均潮差睛倾容量乖发握gneX104对）灿5建成时间法用 嬲糖521.05.1119而年时:联基新济 如0.010.0-2319年加拿大安那波利折 ML7N0.5019时年俄罗斯美晋湾 5 .由1500500研究中英国.2潮汐能发展前景.全球潮汐究中的大型潮汐研究中论蕴藏量大约在万亿2030kw -发电总量，但可供开发程度比较氐，不同国家情况不 左右，最高为2I水力发电潜力较，型潮能的站年供电能力在1； 力需求的一小部分。 据海洋字豕计算，