[科普中国]-潮汐发电机

潮汐发电机是将机械能转变成电能的电机。通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。小型发电机也有用风车或其他机械经齿轮或皮带驱动的。

简介将机械能转变成电能的电机。通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。小型发电机也有用风车或其他机械经齿轮或皮带驱动的。1

分类发电机分为直流发电机和交流发电机两大类。后者又可分为同步发电机和异步发电机两种。现代发电站中最常用的是同步发电机。

这种发电机的特点是由直流电流励磁,既能提供有功功率，也能提供无功功率,可满足各种负载的需要。异步发电机由于没有独立的励磁绕组，其结构简单，操作方便，但是不能向负载提供无功功率，而且还需要从所接电网中汲取滞后的磁化电流。因此异步发电机运行时必须与其他同步电机并联，或者并接相当数量的电容器。

这限制了异步发电机的应用范围，只能较多地应用于小型自动化水电站。城市电车、电解、电化学等行业所用的直流电源，在20世纪50年代以前多采用直流发电机。但是直流发电机有换向器，结构复杂，制造费时，价格较贵，且易出故障，维护困难，效率也不如交流发电机。故大功率可控整流器问世以来，有利用交流电源经半导体整流获得直流电以取代直流发电机的趋势。1

原理潮汐发电机利用潮汐驱动叶片，从而带动内部电机，将潮汐能转换为电能，根据其安装方式的不同，可大致分为固定式潮汐发电机和悬浮式潮汐发电机。前者底部固定在浅滩底部，后者则漂浮在浅水中。

潮汐电机与风力发电机均采用流体带动叶片，驱使电机发电，但前者以水力为驱动，后者以风力为驱动。水的密度约为空气密度的800倍，故理论上，在相同转速下，潮汐发电机的功率将高于风力发电机。此外，潮汐发电机在运行过程中，均处于水面以下，不会对周围产生噪声及景观破坏，具体体现在：

风力发电机组在运行过程中将产生大量噪声，而处于水中的潮汐发电机将不会产生噪声；

风力发电机组叶片高速旋转时可能危及飞过的鸟类，潮汐发电机叶片始终处于低速旋转，不会危及附近鱼类；

大量布置风力发电机将会对景观造成影响，而处于水中的潮汐发电机则不会对景观造成影响。2

结构同步发电机按所用原动机的不同分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机3种。它们结构上的共同点是除了小型电机有用永久磁铁产生磁场以外，一般的磁场都是由通直流电的励磁线圈产生，而且励磁线圈放在转子上，电枢绕组放在定子上。因为励磁线圈的电压较低，功率较小，又只有两个出线头，容易通过滑环引出；而电枢绕组电压较高,功率又大，多用三相绕组,有3个或4个引出头，放在定子上比较方便。

发电机的电枢(定子)铁心用硅钢片叠成，以减少铁耗。转子铁心由于通过的磁通不变，可以用整体的钢块制成。在大型电机中，由于转子承受着强大的离心力，制造转子的材料必须选用优质钢材。2

潮汐能发电形式（1）单池单向发电，即落潮发电。涨潮时坝门打开，海水充满蓄水池；落潮时坝门关闭，潮水驱动水轮机发电。

（2）单池双向发电，即落潮和涨潮都发电，且与扬水并用。为了保持落差，并非落潮一开始就发电，而是向蓄水池泵水，然后停机待机，直到潮水落到潮差的一半时才开始放水发电。反之亦然，涨潮一开始也不立即发电，而是将蓄水池剩余的水抽向大海，再停机待机一段时间，直到潮水涨到一半潮差时再开始发电。尽管如此，用于发电的时间远超过泵水和待机的时间和。

（3）双池双向发电，此时备有上、下两个蓄水池，发电机组则布置在两池之间，落潮时不是利用蓄水池与海面之间的水位差来发电，这就与不断变化的海面水位无关。涨潮时上池被充满，落潮时将下池放水，从而形成两池之间的水位差。利用该水位差可使机组连续运转。但这种发电型式在经济上不合算，实际应用很少。2

潮汐电场发展现状英国、韩国等海岸线绵长的国家已展开对潮汐能的积极开发，其中，苏格兰走在潮汐能开发的前列中。

2012年，苏格兰在Orkney岛建成含30台潮汐发电机的潮汐电场，运行结果表明，该电场可产生1MW电能，足够500户沿海居民用电；

2015年，苏格兰在其北部沿岸地区拟建立400MW容量的潮汐发电场，该电场可满足175,000户居民用电；

据统计，苏格兰北部的Pentland湾，蕴含约10GW的潮汐能，并且从大西洋流入Pentland湾的洋流经过约8英里的狭长海峡后，潮汐流速将变得十分迅速，在此投入潮汐发电场，将获得较高收益。

此外，其余国家也建成许多大型潮汐发电场。韩国耗资56亿美元，在京畿道建成全球装机容量最大的潮汐发电场——Sihwa Lake潮汐发电场，总容量达254MW，该发电场在缓解沿海潮汐对陆地侵蚀的同时，也产生大量清洁能源。

中国拥有近300万平方公里的海域与3.2万公里长的海岸线，名列世界第6位。海岸线分为大陆岸线与海岛岸线，其中大陆岸线为1.8万公里。其北部起始点为鸭绿江口，南方终点为北仑河口。由此可见，中国具有发展潮汐能的有利条件，早在上个世纪八十年代，中国就在浙江省温岭市建成江厦潮汐电站，总装机容量为3.2MW，电站建筑物有堤坝、水闸、发电厂房和升压站各一座。堤坝为粘土心墙堆石坝，在海中抛石、土而成。坝基为饱和海涂淤泥质粘土，层厚46m。堤坝全长670m，最大坝高15.1m。中国沿海建有大量风电场，但风能资源丰富的沿海，常面临台风侵袭。潮汐发电机通过机械装置固定在浅滩底部，可有效抵御台风侵袭，同时不妨碍海岸景观，也不产生噪声，可能是中国台风多发地区，开发可再生能源，实现清洁低碳发展的有效途径。1

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学