潮汐位能发电技术

1、潮汐位能发电技术潮汐位能发电技术Tidal Power Generation前面介绍过潮汐能，潮汐能利用可分为两种形式：一是利用 潮汐的动能，即直接利用潮流前进的力量来推动水轮机发 电，称为潮流发电，但利用潮汐的动能对潮汐能的利用率非 常低，目前应用较少。二是建坝利用潮汐的位能发电，是潮 汐坝发电技术，也称为称为潮位发电，是目前应用较多的形 式。潮汐位能发电站的原理利用潮汐的位能就是营造水头，利用落差发电。在有条件的 海湾或潮差大的河口建筑堤坝、闸门和水轮发电机厂房，将 海湾（或河口）与外海隔开围成水库，对水闸适当地进行启 闭调节，使库侧水位与海侧潮位形成一定的高度差（即工作 水头），从而驱动

2、水轮发电机组发电。图 1 与图 2 显示了一个潮汐位能发电站的示意图， 图 1 是海 水涨潮时水位高于水库水位，海水向水库流动推动水轮机运 转。 图 1 海水涨潮时推动水轮机运转图 2 是海水退潮时水位低于水库水位， 水库水向海洋流动推 动水轮机运转。 图 2 海水退潮时推动水轮机运转这个原理与普通水利发电相似，与普通水利发电的差别在于 蓄积的海水落差不大，并且呈间歇性，但流量大，所以潮汐 发电的水轮机要适合低水头、大流量的特点。实际上的潮汐位能电站要复杂些，有单库单向电站、单库双 向电站和双库连续发电电站三种类型，下面介绍这三种潮汐 发电站。单库单向电站在海湾出口或河口处，建造堤坝、发电厂房

3、和水闸，将海湾 与外海分隔， 形成水库。 在涨潮时开启闸门将潮水充满水库， 当落潮外海潮位下降时，产生一定落差，利用该落差推动水 轮发电机组发电。这种电站只建造一个水库，而且只在落潮 时发电，称为单库单向发电。图 3 左图是单库单向潮汐发电 站布置示意图。 图 3 单库单向潮汐发电示意图图 3 右图是单库单向潮汐发电站运行工况示意图，运行工况 可分为以下四个步骤：(a)充水：开启水闸，水轮机停运， 库外上涨的潮水经水闸 进入水库，至库内外水位齐平为止。(b )等候：水闸关闭，水轮机停运，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

4、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。由于每昼夜涨潮退潮哥两次，故单库单向电站每昼夜发电两次，停运两次，平均每日发电约911小时。由于采用单向机组，机组结构简单，发电水头较大，机组效率较高。也可 采用涨潮时充水发电，退潮时泄水的形式。单库单向电站多 用于小型潮汐电站。单库双向电站为了在涨落潮时都能发电，则建造单库双向电站。在海湾出 口或河口处，建造堤坝、发电厂房和水闸，采用双向发电的 水轮发电机组使涨落潮两向均能发电。图 4 左图是单库双向 潮汐发电站布置示意图

5、。 图 4 单库双向潮汐发电示意图图 4 右图是单库双向潮汐发电站运行工况示意图，运行工况 可分为以下六个步骤：(a)在海水开始涨潮时，库外潮位与水库水位之差不足以发电时，关闭闸门等待潮位上涨。(b)库外潮位上涨与水库水位之差可以发电时，启动水轮发电机发电，闸门依然关闭。(C)库外潮位开始退潮，潮位与水库水位之差不足以发电时停止水轮机发电，打开闸门让海水进入水库，直至两者水位 相同时关闭闸门。(d)水库保持水位，直到潮位降至水库水位以下可以发电时。(e)开启水轮发电机发电， 直到潮位重新上涨与水库水位之 差不可以发电时停止发电。f )打开闸门把水库中的水泄入海中，直到直至两者水位相同时关闭闸门

6、。关闭闸门后又进入等待状态，开始下一个循环。单库双向电站每昼夜发电 4 次，停电 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，发电平均水头较单向发电小，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。这种电站也可以采用单向发电机组，但从水工建筑物布置上 要设置流道使涨潮和落潮时，使水流都能按同一方向进入和 流出水轮机，从而使涨落潮两向均能发电，由于增加了流道 与闸门，操作也麻烦，只在中小电站采用双库连续发电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

7、通， 一个水库（高水库） 在涨潮时进水；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。图 5 左图是双库连续潮汐发电站 布置示意图。 图 5 双库连续潮汐发电示意图图 5 右图是双库连续潮汐发电站运行工况示意图，首先高水 库在涨潮充满水，低水库在退潮时将水位泄至最低，开启水 轮发电机发电，然后以四个步骤进行循环：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。F步又进入(a)步骤继续循环。水闸与电站流量控制要点就是保持高水库与低水库间的落差，使水