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潮汐能技术新进展

 长弓有心 2017-03-23

http://ocean360.china.com.cn/2010-06/12/content_3561697_2.htm

海洋世界 | 时间: 2010-06-12

作者:郑玉琢

在过去的40年中,人们对开发潮汐能的兴趣未曾消减。最初,兴趣的焦点集中在河口处,大量的水通过狭窄的河道产生高速的流水蕴藏着巨大的能量;此后,工程师们设想,通过水坝和涡轮产生的巨大水流将会是一个更为有效的发电方式。20世纪60年代中期,法国的一座潮汐水坝验证了这个设想的可行性。朗斯潮汐发电站至今为布列塔尼半岛(法国西北部地区)提供着90%的电力,在2007年之前,其主体的翻新工程将被完成,这意味着在未来的世纪,朗斯电站依然可以发挥它重要的作用。

尽管朗斯电站取得了成功,但是其他形式的潮汐拦河坝至今没有被成功建造,部分原因是环境因素的关系。拦河坝会给航海运输和鱼类的生存带来一定的影响,下降的潮差可能会破坏水鸟们大量的潮间带栖息地,大坝中淤积的沉积物也会不断腐蚀着河口。截至到20世纪90年代早期,河口潮汐能的利用模式已经被基本放弃,科学家和工程师们已经把注意力集中在近岸潮汐能的开发潜力上了。

潮涨潮落,会在浅海水域产生巨大的海流,海底崎岖的地形致使海水要流过狭窄的水道或绕过岬角,如同风咆哮着穿过峡谷和山脊一样。然而海水却具有比空气更高的密度,这意味着5~8节流速的海水产生的能量要比相同的风力产生的风能要高很多;另外,不同于风快速通过峡谷和山顶那样不可捉摸,可以预测的近岸潮汐是更为可靠的能源。每12个小时发生的涨潮和落潮,使得海水流速在一天之中有4次可以达到它的峰值速度,这为潮汐发电提供了良好而稳定的时机。目前,有两项近岸潮汐能开发技术形成了竞争的局面——潮汐栅栏和潮汐涡轮技术。

全球近海潮汐能资源是巨大而丰富的。20世纪80年代晚期,在全球已被确定的适宜开发潮汐能的海域所估算到的能源超过了33万兆瓦。东南亚成为潮汐能开发的热点地区,特别是中国和日本的海岸线附近以及菲律宾群岛之间无数的海峡都潜在着开发的前景。

潮汐栅栏

潮汐栅栏(如图所示)是一种更为有效的封闭式拦河坝。正如上面我们所提到的,如果在河口处建造拦河坝会破坏环境,然而,在20世纪90年代,一些潮汐栅栏被放置在小岛之间或大陆和岛屿之间的水域内,这些日益被认为是可行性选择的潮汐栅栏具有巨大的发电能力。

潮汐能技术新进展 - 东南 - qc99_zheng的博客

 

潮汐栅栏的好处是,其所有的电机设备(发电机和变压器)都可被置于水面之上。并且,由于渠道截面的减小,水流通过涡轮的流速被较大地提高了。

第一座大规模的商业性潮汐栅栏很可能在东南亚出现。这项卓越的计划设想在菲律宾群岛的Dalpiri 和 Samar小岛之间架设潮汐栅栏,菲律宾政府已经在1997年年末与加拿大温哥华蓝色能源公司达成了关于此项计划的初步协议。试验地位于San Bernardino海峡的南面,水深大约40米,可以产生8节的峰值潮汐流,这意味着,此潮汐栅栏可以产生共2200兆瓦的峰值功率。

一旦菲律宾政府投了最后的赞同票,一座4千米长且可承受时速150米的台风和7米高的海浪的潮汐发电站就将被动工修建。此发电站将使用274组戴维斯涡轮机组(加拿大公司为潮汐栅栏起名为“戴维斯”),每个涡轮都将产生7~14兆瓦功率的电量。此项计划可以使菲律宾转变为一个电能净出口国家。

潮汐涡轮

潮汐涡轮是潮汐栅栏的主要竞争对手。看上去很像一个水下风力涡轮的潮汐涡轮具有许多优于潮汐栅栏的特点。它们对野生动植物的破坏极小,一些小型船只可以通过它们所处的水域,并且在设备耗材方面,它们要比潮汐栅栏经济得多。

在潮水流速达到2~2.5米/秒的时候,潮汐涡轮便可以正常工作。正如海水的能量密度是空气的4倍,一个直径为15米的潮汐涡轮所产生的电能与一个直径为60米的风力涡轮所等同;此外,潮汐的可预测性和可靠性这些特质使它更加优于风能和太阳能;在环境方面的优势,潮汐涡轮比风力涡轮和太阳能系统更胜一筹,因为其主要的装置均被设置在水面以下并且被牢牢地敷设在海底深处。

世界上有许多海域都适合设置潮汐涡轮。最为理想的地点是靠近海岸(在1千米范围内)大约20~30米的水中,其设计者认为在理想的地点,潮汐涡轮可以产生每平方千米10兆瓦的电量。欧盟现已确定了106处适宜设置潮汐涡轮的地点,其中的42处位于英国海岸线附近。尽管如此,科学家和工程师们认为,菲律宾群岛、中国、印度尼西亚和日本仍然具有开发“水下涡轮农场”的潜力。

无论采用何种模式,潮汐发电的好处是显而易见的,这些优点在于:

● 是一种可再生和可持续性的资源

● 可以降低对原油和煤炭的依赖

● 可减少液体或固体的污染

● 可减少因大规模修建水坝而给沿岸风景造成的破坏

● 近海潮汐涡轮的修建对海洋环境、鱼类、海鸟和海草等影响较小

● 对洄游性的鱼类干扰较小(除了潮汐栅栏)

● 保护海岸线,对港口和侵蚀带有益

● 取之不尽,用之不竭

● 在短时间内可以达到投资和收益之间的平衡

 

背景导读:

到目前为止,潮汐能技术应用的步伐一直都比较缓慢。现有利用潮汐能的发电厂绝大多数都是在河流入海口处架设巨大的障碍坝,但这会给景观和环境带来破坏,因此这种方式没有得到推广。

______________

在世界能源日益紧张的情况下,不少有条件的国家正在积极建造和规划各种潮汐电站。法国正在圣马诺湾兴建一座巨型潮汐电站,功率为1000万千瓦,相当于朗斯电站的40倍;俄罗斯正计划于梅津湾建造一座功率为1000万千瓦的超大型潮汐电站;美国和加拿大计划联合在芬蒂湾建造一座功率为600万千瓦的潮汐电站;英国能源部拟在塞文河口建造一座功率为720万千瓦的大型潮汐电站。

预计到2020年,全世界潮汐发电量将达到1000~3000亿千瓦。

    加拿大唯一的海洋能源工厂建于20世纪80年代,但这座建在新斯科舍省的潮汐电站,虽能发电,但发电量却一直不稳定。其坎坷的经历倒不是因为人类的思路不对头,而是著名的芬蒂湾内潮水太大,每天两次巨大的潮汐使几亿立方米的海浪急进急退,潮汐摧垮了渔业,也淤塞了海道,渺小的人类无法控制巨大的潮汐,自然也就得不到可靠的电力了。

 

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