[科普中国]-潮汐能发电

在潮差大的海湾入口或河口筑堤构成水库，在坝内或坝侧安装水轮发电机组，利用堤坝两侧潮汐涨落的水位差驱动水轮发电机组发电。

释义在潮差大的海湾入口或河口筑堤构成水库，在坝内或坝侧安装水轮发电机组，利用堤坝两侧潮汐涨落的水位差驱动水轮发电机组发电。

潮汐发电方式有单库单向式、单库双向式、双库式、发电结合抽水蓄能式等。

单库单向式只筑一水库，安装单向水轮发电机组，在落潮或涨潮时发电。因落潮发电可利用的水库容量和水位差比涨潮大，故一般采用落潮发电方式。在一个潮汐周期内，电站依充水、等候、发电和等候四个工况运行。①充水工况：停止发电，开启水库，海侧上涨的潮水经水闸和水轮机进入水库，至库内外水位齐平为止。②等候工况：关闭水闸，水轮机停止过水，水库水位保持不变。海侧水位因落潮逐渐下降，直至水库内外水位差达到机组起动水头。③发电工况：机组发电，水库水位逐渐下降至与海侧水位差小于机组发电所需的最低水头。④等候工况：机组停机，也不让过水。水库水位保持不变，海侧水位因涨潮逐渐上升，至水库两侧水位齐平，转入下一周期。

单库双向式只筑一水库，安装涨落潮均可发电的机组，或在水工布置上满足双向发电。在一个潮汐周期内，电站依等候、涨潮发电、充水、等候、落潮发电和泄水六个工况运行。一般以落潮发电为主。

双库(高低库)式建两个互相毗连的水库，双向水轮发电机组安装在两水库之间进行发电。其中一水库设有进水闸，在潮位较库内水位高时引水入库。另一水库设有泄水闸，在潮位比库内水位低时，泄水出库。这样，前者总是保持较高水位，称为高库;后者总是保持较低水位，称为低库。高、低库之间终日保持水位差，水轮发电机组可连续发电。

发电结合抽水蓄能式在电站水库水位与潮位接近，而且水头小时，用电网的电力抽水蓄能。涨潮时将海水抽入水库，落潮时将库内水往海中抽，以增加发电时的有效水头，增加发电量。

按正规半日周期潮计，单库单向式每昼夜发电2次，平均日发电9～11 h;单库双向式每昼夜发电4次，平均日发电14～16 h，发电时间和发电量均比单库单向式多，但由于要兼顾正反两向发电，发电平均效率比单库单向式低，而且机组结构较复杂。目前国内外研究认为，双库造价昂贵，单库落潮发电较好。但何种方式最佳，要根据当地潮型、潮差、地形条件、电力系统负荷要求、发电设备的组成、建筑材料和施工条件等技术经济指标进行选择。

潮汐电站工程和设施潮汐电站工程主要由电站建筑物和机电设备组成。电站建筑物主要有堤坝、泄水闸和发电厂房等， 有通航要求的潮汐电站还应设置船闸。

堤坝用来将水库与外海隔开，形成落差。多用海上围堰法筑黏土心墙坝、堆石坝和土坝。因筑于海上，施工条件恶劣，近年国外使用预制混凝土浮运沉箱法筑坝建站。

泄水闸用来对水库泄水和充水。闸型一般采用平原地区挡潮闸常用的胸墙孔口平底堰闸。近年，中国发展了预制浮运闸。这种闸先预制好各种闸门构件，由船浮运到建闸地点，定点沉放安装而成。施工时不用围堰或在岸上开挖，施工方法简单，工程量少，投资少，在中国沿海大量使用。

发电厂房包括水轮发电机组、输配电设备、起重设备、中央控制室、下层水流通道和闸门等。

水轮发电机组对机组的要求为：①应满足潮汐低水头大流量的水力特性。②机组一般在水下运行，对机组的防腐、防污、密封和发电机的防潮、绝缘、通风冷却、维护等要求高。③机组随潮汐涨落发电，开停机次数频繁。在电气方面，要选用适应频繁起动和停止的开关设备。④对双向发电机组，由于正反向旋转，相序也相应变换，在设计电气主接线时，需考虑安装倒向开关， 使电源接入系统或负荷时， 保证相序固定不变。

潮汐电站一般采用贯流式机组。机组的特点是：过流量大，比转速高，高效率区比较宽广，在相同容量下，转轮直径比竖轴有蜗壳的轴流式机组小， 机重相对减轻，可降低机组投资;机组为卧式，可布置于潮位变动部分的水下，降低了厂房的高度，减少了开挖量;水轮机进出水管采用顺直水流的流道， 代替蜗壳及弯形尾水管，使机组间距小，减少了厂房的长度。贯流式机组种类很多，主要有灯泡贯流式、全贯流式、竖井贯流式、明槽贯流式和轴伸贯流式。灯泡贯流式和全贯流式是新型机组。

灯泡贯流式这是20世纪60年代发展起来的新型机组。水轮机和发电机连成一轴(或中间通过行星齿轮增速器连接)， 发电机安装于水密封的灯泡体内，整个装置卧置于厂房下的水流通道中， 水流通过流道时，推动水轮发电机组发电。它的主要特点是：水流通过的流道比较直，长度也较短，水能损失少，发电效率高;机组结构紧凑，外形较小，所需厂房规模也小，故工程量和投资均较少。缺点是：灯泡体耗钢量大，对增速要求高。发电机的散热冷却，靠强迫空气内部循环流动，通过灯泡体与外界海水接触来实现。法国朗斯潮汐电站和中国江厦潮汐试验电站都采用这种机组。朗斯电站机组可进行正、反向发电及正、反向供水和正、反向泵水六种工况运行。江厦电站机组可进行正、反向发电和正、反向泄水四种工况运行。1

全贯流式也称叶缘贯流式。它是目前最先进、效率最高的机组。水轮机安装在顺直的流道上。主要特点是： 将发电机的转子用软连接方法安装于水轮机转轮的外缘上，定子固定在转轮外围的流道壁上。发电机的定子和转子需加以密封，以防止渗水。机组可安装于通道中的混凝土墩内，以替代通常所用的灯泡体结构。发电机的位置与水轮机的流道无关， 没有灯泡式机组中加长铁芯设计的困难。但水轮机密封困难，所以技术要求高。这类机组没有发电机轴、转子轮轴及一些常规部件，所以较经济，造价比灯泡式机组低，土建投资也少。

潮汐电站工作在海洋环境中， 金属材料在海水中腐蚀速度快、生物附着污损大。另外，泥沙淤积于库内或尾水区，影响机组运行。所以要解决防腐、防污和防淤、排淤问题。防腐一般采用防蚀涂料与外加电流阴极保护的方法; 防污多采用防污涂料为主并辅以电解海水的方法，也可采用防蚀涂料加人工清污等方法;防淤多设置沉沙池和筑海堤等;排淤则有集中水头冲刷(如设置冲沙闸或高低闸门冲沙)、用耙掀起库底泥沙在落潮时排出和挖淤等方法。

建潮汐电站的目的，主要是获得电力。但堤坝工程改变了自然条件和周围环境，可同时进行围垦种植、水产养殖、旅游交通等综合开发。

历史、现状和发展趋势1912年德国在石勒苏益格—荷尔斯太因州的苏姆建成世界第一座潮汐电站。以后，潮汐资源丰富的国家，包括法、苏、英、美和加拿大等国，都进行了潮汐发电的开发。目前，世界上已建成的较著名的潮汐电站有：法国的朗斯潮汐电站，装机容量240 MW，年设计发电量5.44亿kW·h，1967年投入运行，至今已正常运行了30多年(参见彩图插页第39页71图);苏联基斯拉雅潮汐试验电站，装机400 kW， 1968年投入运行;加拿大芬地湾安纳波利斯中间试验电站，装机20 MW，1984年投入运行。中国于20世纪70年代先后建成了一批小型潮汐电站。到1998年底，中国潮汐发电总装机容量为10650 kW，发电规模仅次于法国和加拿大。建成并投入运行的电站有浙江温岭县乐清湾江厦潮汐试验电站，装机3200kW，是中国最大的潮汐试验电站(参见彩图插页第40页72图)。此外，还有山东白沙口、浙江岳浦、江苏浏河、广东甘竹滩、浙江海山、浙江沙山、广西钦州果子山和福建幸福洋等7座潮汐电站和1座潮洪电站。

目前世界上计划建设的电站不少。如加拿大芬地湾装机4000 MW的科比阔特电站， 英国塞文河的4000 MW电站，韩国装机400 MW的加露林电站，印度卡奇湾电站，俄罗斯卢姆鲍夫电站等，都在进行规划和建设。据联合国《开发论坛》估计，到2000年世界潮汐发电量可达到300～600亿kW·h。只要能够解决海工建筑物的结构型式和施工方法问题，松软坝基的处理和防渗问题，建筑物抗台风问题，新型机组的研制问题，防腐、防污、防淤、排淤和综合利用问题，潮汐电站建设成本将会进一步降低，一批新型的大中型电站将会陆续建成。2

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学