什么 是海洋能 发电的一种,但它是海洋能利用中发展最早,规模最大的一种
潮汐能发电是海洋能发电的一种,但它是海洋能利用中发展最早,规模最大的一种。
潮汐能海水周期性涨落运动中所具有的能量。其水位差表现为势能,其潮流的速度表现为动能。这两种能量都可以利用,是一种可再生能源。由于在海水的各种运动中潮汐最守信,最具规律性,又涨落于岸边,也最早为人们所认识和利用,在各种海洋能的利用中,潮汐能的利用是最成熟的。
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海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中,汹涌而来的海水具有很大的动能,而随着海水水位的升高,就把海水的巨大动能转化为势能;在落潮的过程中,海水奔腾而去,水位逐渐降低,势能又转化为动能。
世界上潮差的较大值约为13—15m,但一般说来,平均潮差在3m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相当数量的适宜开发潮汐电站的站址。
潮汐能是海洋能发电的一种,它是海洋能利用中发展最早、规模最大、技术较成熟的一种。潮汐能是指海水周期性涨落运动中所具有的能量,是一种可再生能源。
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。潮汐能是由日、月引潮力的作用,使地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化的总称。
海洋能是利用海水的潮汐或海水温差来发电。从20世纪70年代石油危机开始,各国开始将注意力转移到利用本地资源和寻找适宜廉价的能源上。海洋是孕育人类的摇篮,地球上75%的面积都是海洋,人类向大海索取资源已成为必然的趋势。波浪发电是继潮汐发电之后发展最快的海洋能源利用形式,到目前为止,世界上已有日本、英国、爱尔兰、挪威、西班牙、瑞典、丹麦、印度、美国等国家相继在海上建立了波浪发电装置。波浪能是可再生能源中最不稳定的能源,波浪不能定期生产,且具有能量强但速度慢和周期变化的特点。现有的有关波浪发电技术的不足在于,采能的效率低,被转换的二次能不稳定,以及对海域环境的适应性差。波动气筒增压换能装置和波动活塞换能装置,把无序的波浪能一次性地转换为可直接利用的稳定的二次能源。这两项技术都可直接用于发电,建立海上工厂,应用于海水淡化、制氢以及锰结核的开采。
潮汐主要是由月球的引力所引起的,在地球上正对月球的区域的海水受月球的引力最大,同时由于地球自转产生的离心力,使海水向上凸出,这就是涨潮,潮涨到最高位置叫作“平潮”。在地球上背对着月球的一面,由于月球的引力最小,海水散开,形成凹面,这就是落潮,其最低水面称为“停潮”。在一昼夜内,地球上任何一处的海水都会正对和背对月球各一次,因此海水要涨落两次:夜晚和白天各一次,但每天的平潮和停潮的水位都不相同,每月有一次大潮和低潮。太阳虽然也对地球上的海水有引力作用,但太阳离地球比月球离地球远得多,因此太阳对海水的引力仅是月球对海水引力的2/5。因此在考察海洋潮汐时,主要考虑月球对海水的引力。
虽然地球上各处的海洋都有潮汐,但各海域的地理条件不同,平潮和停潮的水位差异(叫潮差)也不同。加拿大的芬迪湾有世界上最大的潮差—18米;我国杭州湾的最大潮差也达8.93米。每年阴历八月十八日前后,钱塘江口的海宁潮则是天下奇观,成了重要的旅游资源。另外,英国的泰晤士河口、巴西的亚马逊河口、孟加拉的恒河口都是潮差较大的海域。潮差越大,所蕴藏的潮汐能量越大。全世界海洋中的潮汐能资源量约30亿千瓦,其中我国的潮汐能资源量约2.4亿千瓦,占世界资源量的8%。
我国早在1000多年以前就知道利用潮汐过程中水的冲力推动水磨,加工谷物。18世纪我国还有过利用潮汐能的锯木厂。只是在近代才有利用潮汐的水位落差推动涡轮机发电的技术。法国西北部英吉利海峡的朗斯河口,由于潮差有13.5米,而河口仅750米,因此修筑了拦海大坝,在涨潮时拦蓄海水,在落潮时,放水发电。1956年开始建设试验性的发电站,1967年建成24台单机容量为1万千瓦的潮汐发电机组。1984年在加拿大芬迪湾安纳波利斯安装了一台2万千瓦的潮汐发电机,这是世界上最大的潮汐发电机。
我国于1961年在浙江的温岭建成第一座装机容量为40千瓦的潮汐发电站,此后又在东南沿海的广东、福建、浙江、江苏、山东等地建成了潮汐发电站,其中浙江乐清湾的江厦潮汐发电站的装机容量仅次于法国的朗斯和加拿大的安纳波利斯。
海洋能还包括波浪能,地球上海洋面积3.6亿平方千米,按每平方千米海面波浪的能量为25万千瓦计算,全球波浪能总量达90万亿千瓦,如果全部用来发电,每年可发电567亿亿千瓦时,是目前全世界发电量的4万倍以上。但是利用波浪发电还有许多技术问题,目前只有日本、挪威等国研制了较大规模的波浪发电。我国研制成功利用波浪能发电的航标灯,并在1990年投入使用。
海水的表层和深层有明显的温差,这种温差可转换为电能,但还有许多技术问题要解决,目前还在研究阶段。
蓝色的海洋不仅有丰富的物质资源,而且也蕴藏着巨大的、无污染的、可再生的能源,这是人类将来要研究和开发的领域。
凡在海边上生活过的人都知道,海水时进时退,海面时涨时落。海水的这种自然涨落现象就是人们常说的潮汐。涨潮时由月球的引潮力可使海面升高0.246米,在两者的共同作用下,潮汐的最大潮差为8.9米;北美芬迪湾蒙克顿港最大潮差竟达19米。据计算,世界海洋潮汐能蕴藏量约为27亿千瓦,若全部转换成电能,每年发电量大约为1.2万亿度。潮汐发电严格地讲应称为“潮汐能发电”,潮汐能发电仅是海洋能发电的一种,但是它是海洋能利用中发展最早、规模最大、技术较成熟的一种。现代海洋能源开发主要就是指利用海洋能发电。利用海洋能发电的方式很多,其中包括波力发电、潮汐发电、潮流发电、海水温差发电和海水含盐浓度差发电等,而国内外已开发利用海洋能发电主要是潮汐发电。由于潮汐发电的开发成本较高和技术上的原因,所以发展不快。
潮汐发电与水力发电的原理相似,它是利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的,也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能,再把机械能转变为电能(发电)的过程。具体地说,潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建一拦水堤坝,将海湾或河口与海洋隔开构成水库,再在坝内或坝房安装水轮发电机组,然后利用潮汐涨落时海水位的升降,使海水通过轮机转动水轮发电机组发电。
由于潮水的流动与河水的流动不同,它是不断变换方向的,因此就使得潮汐发电出现了不同的型式,如单库单向型,只能在落潮时发电;单库双向型,在涨、落潮时都能发电;双库双向型,可以连续发电,但经济上不合算,未见实际应用。世界上第一座具有经济价值,而且也是目前世界上最大的潮汐发电站,是1966年在法国西部沿海建造的朗斯洛潮汐电站,它使潮汐电站进入了实用阶段,其装机容量为24千瓦,年均发电量为5.44亿度。