潮汐能發(fā)電技術(shù)

1、機械工程創(chuàng)新與實踐InnovationPracticeofMechanicalEngineering潮汐能發(fā)電技術(shù)脫浩虎1（1.中國石油大學(xué)（北京）機械與儲運工程學(xué)院）摘要：潮汐能作為一種潔凈可再生的能源，很早就引起人們注意，其目前一個主要的用途為潮汐發(fā)電。文中介紹了潮汐能發(fā)電的基本原理、潮汐發(fā)電的類型、發(fā)電機組的種類及特點以及潮汐發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)，對潮汐發(fā)電這一技術(shù)進行一個基本的了解，而且潮汐發(fā)電在我國有著可觀的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：潮汐能

2、潮汐發(fā)電發(fā)電機組技術(shù)問題TidalpowergenerationtechnologyTUOHaohu1（1.ChinaUniversityofPetroleum（Beijing）CollegeofmechanicalTransptationEngineering）Abstract：Tidalenergyasacleanrenewableenergyhasattractedpeoplesattentionveryearly.Present

3、ly，Tidalpowergenerationisamajpurposeftidalpowerapplication.Inthispaper，thewriterdescribedthebasicprincipleoftidalpowerturbinetypesacteristicsthetypeoftidalpowergenerationkeytechnologiesoftidalpowertogetabasicunderstingft

4、idalpowergeneration.Keywds:TidalenergyTidalpowergenerationGeneratsetTechnicalproblem引言凡在海邊上生活過的人都知道，海水時進時退，海面時漲時落。海水的這種自然漲落現(xiàn)象就是人們常說的潮汐。潮汐是由月球和太陽的引力對海水的作用形成的。據(jù)理論計算，月球的引潮力可使海面升高0.246m，在兩者的共同作用下，潮汐的最大上升幅度約為0.8m。所以，一般海區(qū)的潮汐現(xiàn)象

5、并不明顯。但受地形等因素的影響如在某些海灣，河口及窄淺的海峽潮差可達(dá)7～8m有的甚至達(dá)10余m。例如中國杭州灣的錢塘潮最大潮差為8.9m；北美芬迪灣蒙克頓港最大潮差竟達(dá)19m。據(jù)計算世界海洋潮汐能蘊藏量約為27億kW若全部轉(zhuǎn)換成電能，每年發(fā)電量大約可達(dá)1.2萬億kWh。潮汐發(fā)電嚴(yán)格地講應(yīng)稱為“潮汐能發(fā)電”潮汐能發(fā)生僅是海洋能發(fā)電的一種但是它是海洋能利用中發(fā)展最早、規(guī)模最大、技術(shù)較成熟的一種?，F(xiàn)代海洋能源開發(fā)主要就是指利用海洋能發(fā)電，利用

6、海洋能發(fā)電的方式很多其中包括波力發(fā)電、潮汐發(fā)電、潮流發(fā)電、海水溫差發(fā)電和海水含鹽濃度差發(fā)電等而國內(nèi)外已開發(fā)利用海洋能發(fā)電主要是潮汐發(fā)電[13]。1潮汐能發(fā)電概述1.1基本原理潮汐能是月球和太陽等天體的引力使海洋水位發(fā)生潮汐變化而產(chǎn)生的能量。由于電能具有易于生產(chǎn)，便于傳輸，使用方便，利用率高等一系列優(yōu)點，因而利用潮汐的能量來發(fā)電目前已成為世界各國利用潮汐能的基本方式。潮汐發(fā)電就是利用海水漲落及其所造成的水位差來推動水輪機，再由水輪機帶動發(fā)

7、電機發(fā)電[4]。其發(fā)電原理與一般的水力發(fā)電原理差別不大。潮汐發(fā)電從能量轉(zhuǎn)換的角度來說，潮汐發(fā)電首先是把潮汐的動能和位能通過水輪機轉(zhuǎn)變成機械能，然后由水輪機帶動發(fā)電機，把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔躘5]。具體地說就是有條件的海灣或感潮河口建筑堤壩、閘門和廠房將海灣(或河口)與外海隔開圍成水庫2015年7月3日潮汐能發(fā)電技術(shù)3機組。海洋潮位周期性的漲落過程曲線類似于正弦波[6]。對水閘適當(dāng)?shù)剡M行啟閉調(diào)節(jié)使水庫內(nèi)水位的而驅(qū)動水輪發(fā)電機組發(fā)電。從能量的角

8、度來看就是將海水的勢能和動能通過水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)化為電能的過程。如果建筑一條大壩，把靠海的河口或海灣隔開，造成一個天然的水庫，在大壩中間留一個缺口，并在缺口中安裝上水輪發(fā)電機組，那么在漲潮時，海水從大海通過缺口流進水庫，沖擊水輪機旋轉(zhuǎn)，從而帶動發(fā)電機發(fā)電；而在落潮時，海水又從水庫通過缺口流入大海，又可以從相反的方向打動發(fā)電機組發(fā)電。這樣，海水一漲一落，電站就可源源不斷地發(fā)電，潮汐發(fā)電的原理見圖1、圖2[7]。圖1潮汐發(fā)電原理圖圖2潮汐發(fā)電

9、示意圖1.2潮汐發(fā)電分類潮汐電站在發(fā)電時貯水庫的水位和海洋的水位都是變化的（海水由貯水庫流出，水位下降，同時，海洋水位也因潮汐的作用而變化）。因此，潮汐電站是在變功況下工作的，水輪發(fā)電機組和電站系統(tǒng)的設(shè)計要考慮變功況，低水頭、大流量以及防海水腐蝕等因素，遠(yuǎn)比常規(guī)的水電站復(fù)雜，效率也低于常規(guī)水電站。由于潮水的流動方向是不斷改變的因此就使得潮汐發(fā)電出現(xiàn)不同的類型即單庫單向型、單庫雙向型和雙庫單向型3種圖3[8]。圖3潮汐發(fā)電類型示意圖單庫單

10、向型：在漲潮時將貯水庫閘門打開向水庫充水平潮時關(guān)閘；落潮后待貯水庫與外海有一定水位差時開閘驅(qū)動水輪發(fā)電機組發(fā)電。其優(yōu)點是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單投資少；缺點是潮汐能利用率低發(fā)電不連續(xù)。單庫雙向型：利用兩套閥門控制兩條向水輪機引水的管道。在漲潮和落潮時海水分別從各自的引水管道進入水輪機使水輪機旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機。特點是適應(yīng)天然潮汐過程潮汐能利用率高投資較大。雙庫單向型：采用兩個水力相聯(lián)的水庫。漲潮時向高貯水庫充水；落潮時由低貯水庫排水利用兩水庫間的水位差