新能源技术潮汐能与潮汐发电

§5潮汐能与潮汐发电关注的问题潮汐是怎样形成的？人类从何时开始懂得潮汐能的利用，又是如何利用的？潮汐发电的原理是怎样的？潮汐电站什么样？潮汐发电有什么特点？潮汐发电的发展状况如何？教学目标了解人类认识和利用潮汐历史，了解或掌握潮汐资源的特征及其分布，掌握潮汐发电的基本原理和潮汐电站的构成，了解潮汐发电的发展应用情况。§5.1人类对潮汐的认识和利用我国古人把白天的海水涨落叫做“潮”，夜间的海水涨落叫做“汐”，合起来称为“潮汐”。§5.1.1人类对潮汐的认识潮汐是由于太阳和月球对地球各处引力的不同所引起的海水有规律的、周期性的涨落现象。太阳和月球引起的海水上涨，分别称为太阳潮和太阴潮。§5.1人类对潮汐的认识和利用§5.1.1人类对潮汐的认识俗话说：初一、十五涨大潮；初八、二十三，处处见海滩。农历每月初一，太阳和月球位于地球同侧，三者近似在一条直线上，日月的引力方向相同，合力最大，形成大潮。每月十五，日月在地球的两侧，太阳潮和太阴潮也能共同形成大潮（想想：为什么？）当太阳和月球对地成直角方向时，太阳潮的落潮和太阴潮的涨潮，二者共同作用，相互抵消，形成潮势较弱的小潮。趣闻：我们和地心的距离也是变化的？

（详见教材）§

5.1.2人类对潮汐的早期利用潮汐是人类最早认识和利用的海洋动力资源。我国对潮汐能的利用最早，可追溯到1300多年前的唐朝。宋代有巧用潮汐建石桥的工程实例（见教材引例故事）6~7世纪，我国就有沿海居民利用潮汐磨来碾磨谷物。

近些年在山东蓬莱地区发现了这种早期的潮汐磨。中国最早的潮汐能水轮泵站（详见教材）§

5.1.2人类对潮汐的早期利用10世纪左右，在波斯湾，人们开始以潮汐能为动力驱动水车进行面粉加工。11～12世纪，大西洋沿岸也出现了潮汐磨坊，有些一直沿用到20世纪。英国至今仍保留着一个12世纪的潮汐磨，碾谷子供游客参观。16世纪，俄国沿海居民也使用过类似的潮汐能水磨，18世纪，俄国还出现了以潮汐能为动力的锯木厂。欧洲西海岸的潮汐磨房使早期工业国家走上发财至富的道路，并把它带到美洲新大陆。到了20世纪，潮汐能的魅力达到了高峰，人们开始懂得利用潮差能来发电。§

5.2潮汐能资源

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5.2.1潮汐的描述和分类用于描述潮汐的各个要素如图所示。海面的一涨一落两个过程为一个潮汐循环。相邻的两次高潮（或低潮）间隔的平均时间，称为潮汐的平均周期。按照一个太阴日里有几个涨落周期，潮汐可分为半日潮、全日潮和混合潮三种类型。§

潮汐的描述和分类§5.2.2潮汐能资源及其分布海水涨落及潮水流动所产生的动能和势能称为潮汐能。很多时候，将潮水流动所具有的动能称为潮流能，而潮汐能特指海水涨落形成的势能。在各种海洋能资源中，潮汐能不是最多的，但却是目前经济技术条件下最为现实的一种。§世界潮汐能资源联合国教科文组织数据，全世界潮汐能的理论蕴藏量约为30亿千瓦，是目前全球发电能力的1.6倍。估计技术上允许利用的约1亿千瓦。中国商业情报网的预测研究报告，数据有所差别，参见教材。潮汐能大小直接与潮差有关，潮差越大，能量也就越大。实践证明，平均潮差≥3m才有经济效益，否则难于实用化。我国的潮汐能资源据初步统计，全国潮汐能蕴藏量约为2.9亿千瓦，年发电量可达2750亿度。《中国新能源与可再生能源1999白皮书》资料显示我国可开发潮汐能资源装机容量达2000多万千瓦，年发电量可达600多亿度。教材中给出了1958年潮汐资源蕴藏量的调查结果，表4.1和表4.2分别沿海各省、市、自治区和各主要河流的潮汐能资源理论蕴藏量。1982年可开发潮汐资源的调查，中国各省可开发利用潮汐能总装机容量如表4.3所示。§5.3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，相当于微水头发电的水平。世界上平均潮差（注意这个概念）的较大值约为13～15m。想想：我国的最大平均潮差会出现在哪里？潮汐发电和水力发电的基本原理是一样的，所用设备也大致相同。§5.3.1潮汐发电的原理

§潮汐发电的方式广义的潮汐发电，按能量利用的形式分为两种：

一种是利用潮汐时流动的海水所具有的动能驱动水轮机带动发电机发电，称为潮流发电；

一种是在河口、海湾处修筑堤坝形成水库，利用水库与海水之间的水位差所蓄积的势能来发电，称为潮位发电。§潮汐发电的方式涨潮和落潮时，潮汐发电的原理如图所示。§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。例如，半日潮的潮汐电站装机容量P，可用公式计算：式中H——平均潮差（m）；S——水库平均面积（km2）。教材中表7.5给出了面积为1km2的水库、落差为3～10米时，可供发电的最大功率。建潮汐电站时，年发电量可利用下面公式进行计算：式中a——单向发电时取0.40，双向发电时取0.55；可用这个公式估算潮汐能蕴藏量和潮汐电站的年发电量。§5.3.2潮汐电站的结构潮汐电站的选址：潮汐电站可建在三角洲、河口、海滩或其它的受潮汐影响的海水伸展地带，最好选在“口小肚大”的海湾上，这样只要修建一个短短的大坝，就可以围住很多海水，成为一个大水库。潮汐电站的构成：潮汐能电站是综合的建设工程，主要由拦水堤坝、水闸和发电厂三部分组成。有通航要求的潮汐能电站还应设置船闸。潮汐电站对水轮发电机组有特殊的要求，例如：1）应满足潮汐低水头、大流量的水力特性；2）在海水中工作时，防腐、防污、密封和发电机防潮；3）需要性能好的开关设备，适应机组随潮汐涨落而频繁启动和停止；§5.3.3潮汐电站的水轮发电机组根据水轮机的布置和结构型式，潮汐电站所用的水轮发电机组有以下几类：（1）立轴定桨式水轮发电机组。（2）轴伸贯流式水轮发电机组。（3）竖井贯流式水轮发电机组。（4）灯泡贯流式水轮发电机组。（5）全贯流式水轮发电机组。§5.3.3潮汐电站的水轮发电机组§5.4剩潮汐正电站的胳类型（1）单库单让向潮汐在电站（2）单库双摸向潮汐勾电站§5.源4潮古汐电站角的类型（3）双库连起续发电标潮汐电成站§5.4截潮汐电枝站的类型§5.5中潮汐乓发电的棍特点§4.5傅.1雅潮汐发扮电的优阅点主要包括池：（1）潮牵汐能源可循环再密生。（2）洋潮汐变画化有规警律，发权电输出没有季妻节性。（3）仍靠近用跌电中心页，不消耗樱燃料，运行费用克低。（4）条潮汐发泥电不排决放有害堆物质，不会污染本环境。（5）潮扁汐电站建欲设不需淹乞地、移罗民，还可神以综合利用。§4.5.胆2潮汐件发电的不陆足作为新傻兴的电薪力能源详，目前乐也存在京一些不苗足。（1）锄发电出借力有间歇性。（2）水南头低，发容电效率不痛高。（3）秤工程复思杂，建处设投资大。（4）颠关于泥沙淤氏积问题的疑虑众。§5.5踏潮汐肥发电的受特点§5.6灯潮汐发电暮的发展潮汐发情电研究祥已有爷100垮多年搬历史，棋最早从亿欧洲开卵始，德桂国和法秘国走在馋最前面想。发电邀成为潮捞汐能利均用的主梨要发展篮方向。19叛世纪末，法国人提出黄兴建潮冷汐能发锐电站的隙设想。191鼻2年世界上测第一座直潮汐能趋电站建死成（参见教材）。1913仅年法国的潮汐电欣站成功的塘进行了发药电试验，羽接着又建励了一座容模量为1865荡kW的潮汐电扎站。§5.6.订1世界准潮汐发电月的发展直到1蛾960胆s，潮把汐发电郑才在世芦界范围签内有了比较快发野展。196龙7年世界上第一座具经济价什值的生产混性潮汐发远电站，标隔志着潮汐保发电进入峰了实用阶猴段。前苏联、染英国、美烫国、加拿边大、瑞典玩、丹麦、踪蝶挪威、印当度等国，春也都陆续叹研究，相席继建成一顺批潮汐发掀电站。教材表4笼-5给出里了世界上贤现有的大轨型潮汐电片站。联合国《圈开发论坛型》曾估计巴，2000临年世界潮汐赴发电可达300霸至600艘亿千瓦府时，实际途进展却碎没有这瞒么快。兴初步统下计，全铺世界潮评汐电站许的总装暮机为26.5裹万千瓦(26律5MW围)。预计到2020瓣年，世界潮保汐电站发躺电总量将杠达120掠亿到避600客亿千颈瓦时。世界之瓜最：（详见倒教材）世界上最早的潮汐全电站；世界上装机容篮量最大的潮汐电帖站；世界上第辅一座具经济价祝值的生产激性潮汐发叼电站；世界上单机容苦量最大的潮汐暑电站。§5.6.看2我国所潮汐发电若的发展中国是柳世界上比建造潮类汐电站最多的国家。195肢0s－徒197廊0s，质先后建颠了约50座潮汐电输站，但据板1980握s初的统婚计，其中也大多数已给经不再使狼用。例如，1继977年受初广西曾削在钦州果疯子山建成哲一座小型偷的实验性签潮汐电站颜……。我国的谈潮差偏且小，平岗均潮差删都<5m，因而兆潮汐发薄电的经尚济效益星不会太牛高，电途站设计狗须着眼凝于大坝乒建造所愉带来的交通、谱围垦、贵滩涂等涉资源的综合模利用效骗益上。目前，中祥国有7个潮汐艘电站仍朱正常运言行发电兼，总装摸机容量724贵5千签瓦，每年可粘发电100针0多逼万千瓦乖时。其中最硬大的三顿个如表寄所示。中国之熊最中国第身一座潮个汐电站中国最大现的潮汐电授站谢谢观漆看/欢迎下凡载BYF壁