潮汐能的应用—刘春涛

精品文档 1欢迎下载 学号 109014015 新能源应用基础 论 文 潮汐能的应用 学生姓名刘春涛 班级热能与动力工程101 班 成绩 冶金与资源学院冶金与资源学院 热能与动力工程热能与动力工程 20132013 年年 0505 月月 0808 日日 精品文档 2欢迎下载 潮汐能的应用 摘要摘要 潮汐能是可再生的洁净的新能源 本文总结了国内外潮汐能利用利用 状况 并简要介绍我国潮汐能开发利用的意义及其开发可行性情况 同时指出 我国潮汐能大规模开发利用所面临的问题在此基础上提出未来研究的方向并给 出相应建议 关键词关键词 潮汐能 新能源 潮汐发电 潮汐能利用 一 一 引言引言 能源对于经济的发展有着举足轻重的作用 煤 石油 天然气等属于不可 再生的能源 随着世界经济的发展 能源需求也不断增长 世界各国都在寻求 新能源 希望新能源既是可再生的又能避免像煤 石油 天然气等能源带来的 环境污染问题 开发利用洁净的新能源是解决能源问题及环境问题的出路 潮 汐能作为洁净的 可再生的新能源 受到广泛的重视 我国是一个能源生产和消费的大国 最近几年能源供应不足问题逐渐突出 为满足经济发展的需要 我国每年需进口大量石油 我国不仅仅存在能源供应 问题 在经济发展过程中 大量使用煤 石油等能源导致有害物质的排放也在 逐年增加 我国具有丰富的潮汐能 但目前新能源的发展还处于初级阶段 开 发利用水平还很低 积极发展潮汐能等洁净可再生的能源是解决我国能源紧缺 问题的一条有效途径 并能改善不利的环境状况 二 二 潮汐能概述潮汐能概述 因月球引力的变化引起潮汐现象 潮汐导致海水平面周期性地升降 因海 水涨落及潮水流动所产生的能量称为潮汐能 潮汐能的能量与潮量和潮差成正 比 或者说 与潮差的平方和水库的面积成正比 和水力发电相比 潮汐能的 能量密度很低 相当于微水头发电的水平 潮汐能是以势能形态出现的海洋能 是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能 它包括潮汐和潮流两种运动方式 所包含的能量 潮水在涨落中蕴藏着巨大能量 这种能量是永恒的 无污染的 能量 世界上潮差的较大值约为 13 15 米 但一般说来 平均潮差在 3 米以上就 有实际应用价值 潮汐能是因地而异的 不同的地区常常有不同的潮汐系统 他们都是从深海潮波获取能量 但具有各自独特的特征 尽管潮汐很复杂 但 对于任何地方的潮汐都可以进行准确预报 潮汐能的利用方式主要是发电 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利发电厂房 通过水轮发电机组进行发电 只有 出现大潮 能量集中时 并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方 从潮汐中 提取能量才有可能 虽然这样的场所并不是到处都有 但世界各国都已选定了 精品文档 3欢迎下载 相当数量的适宜开发潮汐电站的站址 三 三 潮汐能的特点潮汐能的特点 人类很早就会利用潮汐能 900 年前我国泉州建洛阳桥时就是利用潮汐能 搬运石块 在 15 18 世纪 法国 英国等曾在大西洋沿岸利用潮汐能推动水轮 机 但利用潮汐能发电是始于 20 世纪 50 年代 加拿大 法国 俄罗斯和中国 都建有潮汐发电站 经估算 全世界可开发利用的潮汐能为 20 万亿 KW 但潮 汐发电具有很多得天独厚的优点 潮汐能发电是利用海湾 河口等有利地形 建筑水堤 形成水库 以便于 大量积蓄海水 并在坝中或坝旁建造水力发电厂房 通过水轮发电机组进行发 电 潮汐能发电与普通水力发电原理相类似 差别在于海水与河水不同 积蓄 的海水落差不大 但流量较大 并且呈间歇性 从而潮汐能发电的水轮机的结 构要适合低水头 大流量的特点 潮汐能发电的优点 潮汐能属于可再生资源 蕴藏量大 运行成本低 潮汐 能发电对于环境影响小 发电不排放废气废渣废水 属于洁净能源 潮汐能发 电的水库都是利用河口或海湾建成的 不占用耕地 也不像河川水电站或火电 站那样要淹没或占用大面积土地 潮汐能发电不受洪水 枯水期等水温因素影 响 潮汐能发电的堤坝较低 容易建造 投资也较少 潮汐能发电优点很多 但也有其薄弱之处 如机电设备常与海水 盐雾及 海生物接触 有防腐 防污等要求 随着潮汐的涨落 能量亦有起伏变化 影 响发电供电质量 同时潮汐电站也存在一些环境影响问题 潮汐电站不但会改 变潮差和潮流 还会改变海水温度和水质 拦潮坝会对地下水和排水等带来不 利影响 并会加剧海岸侵蚀 潮汐电站还会影响鸟类生长环境及种群的生存 另外由于水轮机的运转可能会导致鱼类死亡 并会妨碍溯河产卵的鱼种的溯游 因此潮汐电站也对鱼类有着潜在影响 随着科学技术水平的提高 这些问题将不断地解决 对于环境影响问题 可以采取一定的措施使这些不利影响降到最低程度 四 四 国内外潮汐能利用情况国内外潮汐能利用情况 由于常规电站廉价电费的竞争 建成投产的商业用潮汐电站不多 然而 由于潮汐能蕴藏量的巨大和潮汐发电的许多优点 人们还是非常重视对潮汐发 电的研究和试验 据海洋学家计算 世界上潮汐能发电的资源量在 10 亿千瓦以上 也是一个 天文数字 潮汐能普查计算的方法是 首先选定适于建潮汐电站的站址 再计 算这些地点可开发的发电装机容量 叠加起来即为估算的资源量 国外 国外 世界上第一座潮汐发电站始建于德国 1912 年德国在胡苏姆兴建的 精品文档 4欢迎下载 一座小型潮汐电站 开创了潮汐发电的新纪元 其后潮汐电站事业蓬勃发展 英国 美国 法国 加拿大 印度 韩国等都对其投入大量人力物力 现今 世界上运行的著名电站主要有法国朗斯潮汐电站 美国阿拉斯加尼克湾 加拿 大芬地湾 英国赛文河口 阿根廷圣约瑟湾 澳大利亚达尔文范迪门湾 印度 坎贝河口 俄罗斯远东鄂霍茨克海品仁湾 韩国仁川湾等地的潮汐电站 1966 年法国建成了朗斯潮汐电站 该电站最大潮差为 13 4 米 平均 8 米 水库面积 22 平方千米 拦潮拔高 12 米 长 750 米 其机容量为 24KW 年发电 量为 5 44 亿度 是当时世界上最大的潮汐电站 其技术创新是采用了与常规水 电站不同的 具有正反向发电 泄水和抽水的灯泡式贯流水轮发电机组 不但 提高了潮汐能的利用效率 同时降低了电站的造价 加拿大于 1984 年年在芬地湾建成了取名为安纳波利斯的潮汐发电站 该电 站采取落潮发电运行 该区平均潮差为 4 2 8 5 米 年发电量为 50GW h 芬地 湾是世界上潮汐能最大的地方 该处潮差最大可达 18 米 该潮汐电站总装机容 量 1 9 万 KW 采用新型全贯流式水轮发电机组 减少投资 20 取得良好的经 济效益 该电站是建设芬迪湾大型潮汐电站坎伯兰和科别库依德的试验电站 它的建成和良好效益 证明了芬迪湾建大型潮汐电站的可行性 加拿大因此计 划推进大型潮汐电站的兴建 英国 印度 澳大利亚和阿根廷等国对规模数十万到数百万千瓦的潮汐电 站建设方案作了不同深度的研究 预计到 2030 年 世界潮汐电站的年发电总量 将达 600 亿 KW h 国内 国内 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 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 KW h 仅次于法国 加拿大 东南沿海有很多能量密度较高 平均潮差 3 5 4 3 米 最大潮差 7 8 米 自然环境条件优越的坝址 可建 1 万 KW 级以上电站的坝址有浙江杭州湾 浙江 乐清湾 长江北支 浙江象山港 福建大官坂等 其中浙江杭州湾最大潮差 8 9 米 潮汐能蕴藏量居全国首位 温岭江厦潮汐实验电站是我国已建成的最大的潮汐电站 双向贯流式机组 6 台 总装机容量 3900KW 2010 年全年发电量达 731 74 万 KW h 规模仅次于 法国郎斯潮汐电站 加拿大大芬地湾安娜波利斯潮汐电站 居世界第三 我国大陆海岸线长达 1 8 万千米 据全国沿海普查资料 全国有近 200 个 海湾 河口可开发潮汐能 可开发的潮汐能年总发电量达 600 亿 KW h 可装 机总容量可达 20GW 东南沿海有很多能量密度较高 平均潮差 4 5 米 最大潮 差 7 8 米 自然环境条件优越的坝址 如钱塘江口 最大潮差 7 5 米 据估计 精品文档 5欢迎下载 能建 5000MW 级潮汐电站有上海的长江口北支 最大潮差 6 米 具有建造 700MW 级潮汐电站的潜力 尽管我国这些潮汐电站的容量都比较小 但它们为我们积累了经验 为进 一步开发和利用潮汐能做准备 在我国现有的潮汐电站中还有大量的工作要做 如调整潮汐电站的运行 使其以最优方式并入电网 发展多元生产模式 努力 消除潮汐电站给环境带来的不利影响等 我国已公布的可开发潮汐资源量是鉴 于现时开发技术水平的一个较保守的统计数据 其中还不包括平顺海岸外滩和 浅海的潮汐能资源 随着现代工程技术的发展 巨大的潜在潮汐能资源会受到 越来越多的重视和开发利用 五 五 潮汐能的发展前景潮汐能的发展前景 全球潮汐能的理论蕴藏量大约在 20 30 万亿 KW h 相当于所有河川水力 发电总量 但可供开发程度比较低 不同国家情况不一 初期研究表明 全球 经济型潮汐电站年供电能力在 1 万亿 KW h 左右 最高为 2 万亿 KW h 但这 仅仅只占未来电力需求的一小部分 河川水力发电潜力较低 大约是 1000 亿 kW h 世界上适于建设潮汐电站的 20 几处地方 都在研究 设计建设潮汐电站 其中包括 美国阿拉斯加州的库克湾 加拿大芬地湾 英国塞文河口 阿根廷 圣约瑟湾 澳大利亚达尔文范迪门湾 印度坎贝河口 俄罗斯远东鄂霍茨克海 品仁湾 韩国仁川湾等地 电力供应不足是制约我国国民经济发展的重要因素 尤其实在东部沿海地 区 2010 年入夏以来 北京 天津最大负荷分别突破 1600 万和 1000 万 KW 关 口 河北 山西 山东也均创历史新高 东部沿海地区是我国工农业发展最发 达地区 该区占有我国绝大多数的潮汐能资源 如能对其开发利用 将会显著 促进本区的工农业生产发展 带来显著的经济效益 潮汐能源具有清洁性 可再生性 对其开发利用不会污染环境 同时 潮 汐电站水库可以开发利用为水产养殖区和渔船避风港 我国海岸线曲折漫长 北起中朝交界的鸭绿江口 南达中越相交的北仑河 口 大陆岸线长达 18000 多千米 加上 6500 多个海岛的岸线 岸线长度超过 32000 千米 以杭州湾为界 以北主要是平原型海岸 除辽东半岛 山东半岛 外 由厚而松散的粉砂或淤泥组成 岸线平直 潮差较小 良好的潮汐发电港 湾坝址较少 以南主要为基岩港湾形海岸 岸线曲折 海岸坡度陡 水深潮大 有优良的潮汐发电坝址 据对全国开发装机容量 200KW 以上的 424 处港湾坝址 的调查资料表明 我国的潮汐能蕴藏量为 1 1 亿 KW 我国沿海地区以杭州湾为界 以北主要是平原型海岸 除山东半岛和辽东 精品文档 6欢迎下载 半岛 由厚而松散的粉砂或淤泥组成 岸线平直 潮差较小 良好的潮汐发电 港湾坝址较少 以南主要为基岩港湾型海岸 岸线曲折 海岸坡度陡 水深潮 大 有优良的潮汐发电坝址 我国可建万 KW 级电站的港址有杭州湾 象山湾等 数十处 我国潮汐能发电技术已经取得了很大进展 以后的研究重点应该从以下几 方面入手 首先 做好先期规划工作 主要有潮汐能调查 坝址选择 社会可 行性分析等 在电站建设之前充分论证其可行性 其次 提高电站建设的质量 及经营管理水平等主观因素 提高电站的运行寿命 再次 要加大对国外已有 潮汐能发电技术的研究及开发潮汐能利用的新技术 我国可以借鉴俄罗斯 英 国等潮汐发电技术先进国家的先进技术和经验 学以致用 在此基础之上 积 极研发自主技术 力求我国跻身于潮汐发电技术先进国家行列 最后 积极拓 展潮汐电站的其他功能 分担潮汐电站建设成本 例如开展水产养殖 旅游等 充分利用电站 六 六 展望展望 虽然潮汐能开发利用未形成规模且依旧面临诸多待解决问题 但随着人类 社会的发展 化石能源将会逐步消失 同时人类对新能源的要求将会越加趋向 环保化 以此维护人类赖以生存的环境 在这样的背景下 我国应该积极总结 潮汐电站的运行经验 充分借鉴国外的先进经验和技术 同时 政府应该发挥 主导作用 重视潮汐能的开发利用 可以设立专项基金用于潮汐能开发利用研 究工作以及相关人员培训工作 同时应该给予潮汐能开发利用的优惠条件 制 定相应的扶持政策 如税收减免和电价补贴等来吸收投资者 并制定和完善相 应的电力竞争制度 使投资者更注重技术和管理的改革 从而使潮汐电站得以 健康发展 潮汐能具有巨大的开发前景 对解决世界能源问题将发挥越来越大的作用 合理利用潮汐能 既可减少环境污染 又可减轻能源短缺的压力 我国是发展 中国家 是能源消耗大国 目前处在能源不足 污染严重的状态 能源的多元化 可持续化已是大势所趋 洁净的可再生能源对实现我国的能源结构转型 可持 续发展具有重要意义 参考文献 1 范波芹 索丽生 周杰 重视潮汐电站的开发与利用 J 水电能源科学 2001 19 2 71 73 2 沈祖诒 潮汐电站 M 北京 中国电力出版社 1998 3 张发华 综合开发我国潮汐能的探讨 J 水力发电学报 1996 3 33 42 精品文档 7欢迎下载 4 郭成涛 潮汐能利用的新概念 J 海洋学报 1994 16 1 142 147 5