潮流能發(fā)電及潮流能發(fā)電裝置匯總情況

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1、潮流能發(fā)電及潮流能發(fā)電裝置戴慶忠摘要　潮流能發(fā)電是利用潮汐動(dòng)能的一種發(fā)電方式。由于潮流能發(fā)電不需要筑壩攔水，具有對(duì)環(huán)境影響小等許多優(yōu)點(diǎn)。因此，近年來潮流能發(fā)電引起許多國(guó)家重視，潮流能發(fā)電技術(shù)發(fā)展很快。本文從分析潮流能的特點(diǎn)入手，介紹了國(guó)內(nèi)外潮流能發(fā)電的近況，重點(diǎn)介紹目前出現(xiàn)的各種潮流能發(fā)電裝置，包括水平軸潮流能水輪機(jī)、豎井潮流能水輪機(jī)、振蕩水翼式潮流能裝置等。關(guān)鍵詞　潮汐　潮流能　潮流能水輪機(jī)　潮流能發(fā)電1前言1.1潮流能的特點(diǎn)潮流主要是指伴隨潮汐現(xiàn)象而產(chǎn)生的有規(guī)律的海水流，潮流每天兩次改變其大小和方向。而潮流能發(fā)電則是直接利用漲落潮水的水流沖擊葉輪等機(jī)械裝置進(jìn)行發(fā)電。眾所周知，潮

2、汐是海水在月球、太陽(yáng)等引力作用下形成的周期性海水漲落現(xiàn)象。潮汐現(xiàn)象伴隨兩種運(yùn)動(dòng)形態(tài)：一是漲潮和落潮引起的海水垂直升降，即通常所指的潮汐；二是海水的水平運(yùn)動(dòng)，即潮流。前者(海水垂直升降)所攜帶的能量(潮汐能)為勢(shì)能；而后者所攜帶的能量(潮流能)為動(dòng)能?？梢哉f，兩者是與潮汐漲落相伴共生的孿生兄弟。對(duì)前者，可以采用類似河川水力發(fā)電的方式，筑壩蓄水發(fā)電；而對(duì)本文所介紹的潮流能，可以采用類似于海流發(fā)電方式，利用潮流的動(dòng)能發(fā)電。與常規(guī)能源比較，潮流能有以下特點(diǎn)：(1)潮流能是一種可再生的清潔能源。(2)潮流能的能量密度較低(但遠(yuǎn)大于風(fēng)能和太陽(yáng)能)，但總儲(chǔ)量較大。(3)與海流能不同，潮流能是一種

3、隨時(shí)間、空間而變化的能源，但其變化有規(guī)律可循，并可提前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。(4)潮流能發(fā)電不攔海建壩，且發(fā)電機(jī)組通常浸沒在海中，對(duì)海洋生物影響較小，也不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生三廢污染，不存在常規(guī)水電建設(shè)中頭疼的占用農(nóng)田、移民安置等諸多問題。(5)與陸地電力建設(shè)相比，潮流能開發(fā)環(huán)境惡劣，一次性投資大，設(shè)備費(fèi)用高，安裝維護(hù)和電力輸送等都存在一系列關(guān)鍵技術(shù)問題。1.2潮流能水輪機(jī)輸出功率的計(jì)算潮流能機(jī)組輸出功率的計(jì)算公式為：P=式中　P——功率，Wρ——海水密度，1025kg/m3A——潮流水輪機(jī)轉(zhuǎn)子掃掠面積，m2V——潮流速度，m/sη——效率從上述可以看出，潮流能機(jī)組的輸出功率很大程度決定于潮流速度。一

4、般來說，潮流速度大于1m/s的海域即有開發(fā)價(jià)值。1.3世界潮流能儲(chǔ)量及分布潮流能主要集中在近海淺水海域，特別是海峽、水道和灣口處。根據(jù)聯(lián)合國(guó)科教文組織估計(jì)，世界可開發(fā)利用的潮流能總量約為３億kW。世界上潮流能儲(chǔ)量豐富的地區(qū)包括中國(guó)、英國(guó)、日本、韓國(guó)、新西蘭和加拿大等地區(qū)。1.2.1國(guó)外潮流能豐富的地區(qū)英國(guó)威爾士的Pembrokeshire海域英國(guó)威爾士與英格蘭間的賽文河(Severn)新西蘭的Cook海峽新西蘭的Kaipara港口加拿大的芬地(Fundy)灣美國(guó)的東河(EastRiver)美國(guó)舊金山的金門海峽美國(guó)新罕布夏州的Piscataqua河英國(guó)Channel島的Aldemey

5、水道和Swinge水道英國(guó)蘇格蘭Islay與Jura之間的艾拉(Islay)海峽英國(guó)蘇格蘭Caihness島與Orkney島之間的Penlland峽灣美國(guó)加州的Humboldt縣美國(guó)-墨西哥間的墨西哥灣韓國(guó)全羅南道海域日本瀨戶內(nèi)海，特別是來島海峽日本北海島與本島之間的津輕海峽1.2.2中國(guó)潮流能儲(chǔ)量及其分布中國(guó)潮流能十分豐富。根據(jù)對(duì)130個(gè)水道統(tǒng)計(jì)，理論平均功率為13948.2MW。按海區(qū)分，以東海沿岸最多，有95個(gè)水道，理論平均功率為10958.15MW，占全國(guó)總量的78.6%，其次是黃海沿岸(12個(gè)水道，2308.38MW)。南海沿岸較少(23個(gè)水道，681.99MW)。按省區(qū)

6、分，以浙江省沿岸最多(37個(gè)水道，7090.28MW)，占全國(guó)一半以上，其次是臺(tái)灣、福建、山東和遼寧。中國(guó)沿海潮流能密度較高的水道有：杭州灣北部(28.99kW/m2)、舟山金塘水道(25.93kW/m2)、舟山龜山航道(23.89kW/m2)、舟山西侯門水道(19.08kW/m2)、渤海海峽老鐵山北側(cè)(17.41kW/m2)、福建三都沃三都角西北部(15.1kW/m2)、山東北隍城北側(cè)(13.69kW/m2)、長(zhǎng)江口北港(10.30kW/m2)，以及臺(tái)灣澎湖列島漁翁島西南(13.69kW/m2)。特別是舟山群島，許多地方潮流速度達(dá)到4m/s以上，世界罕見，開發(fā)環(huán)境和條件很好，適宜

7、建設(shè)大型潮流電站。2國(guó)內(nèi)外潮流能發(fā)電現(xiàn)狀2.1國(guó)外潮流能發(fā)電的研究及開發(fā)人類對(duì)潮流現(xiàn)象的觀察、認(rèn)識(shí)由來已久。但是，基于各種原因，直到1970年代，人類才開始研究潮流能的利用問題，近年來才開始重視潮流能發(fā)電的開發(fā)及規(guī)劃建設(shè)問題。美國(guó)是世界上最早開展海流發(fā)電研究的國(guó)家之一。1973年美國(guó)首先提出在佛羅里達(dá)海域采用“科里奧利斯”巨型海流發(fā)電裝置發(fā)電的案，該方案為一種管道形水輪發(fā)電機(jī)，機(jī)組長(zhǎng)110m，管道口徑170m，裝置布置在水平面以下30m處，當(dāng)海流速度為2.3m/s時(shí)，