潮汐能不能被充分开发利用的原因是什没?

Question

潮汐能不能被充分开发利用的原因是什没?

Answer 1

目前,只有潮汐能发电技术比较成熟,其他形式海洋能的应用大都还停留在探索阶段.
2.1 潮汐能
潮汐能是海水受到月球、太阳等天体引力作用而产生的一种周期性海水自然涨落现象,是人类认识和利用最早的一种海洋能.潮汐能发电与水力发电的原理、组成基本上是一样的,也是利用水的能量使水轮发电机发电.问题是如何利用海潮所形成的水头和潮流量,去推动水轮发电机运转.海水的垂直涨落运动称为潮汐,海水水平运动叫潮流.人们通常把潮汐和潮流中所包含的机械能统称为潮汐能.潮汐能利用一般分两种形式：一是利用潮汐的动能,直接利用潮流前进的力量来推动水车、水泵或水轮发电机；一是利用潮汐的位能,在电站上下游有落差时引水发电.由于利用潮汐的动能比较困难,效率又低,所以潮汐发电多采用后一种形式,潮汐电站就是利用海洋潮位涨、落与库水位形成落差进行涨落潮发电.利用潮汐能发电可以采用单库单向、单库双向或双库单向等三种形式[5,6].
国外利用潮汐发电始于欧洲,20世纪初德国和法国已开始研究潮汐发电.世界上最早利用潮汐发电的是德国1912年建成的布苏姆潮汐电站,而法国则于1966年在希列塔尼米岛建成一座最大落差为13.5m、坝长750m、总装机容量24万kW的朗斯河口潮汐电站,年均发电量为5.44亿kW?h,它使潮汐电站进入了实用阶段.之后,美、英、加拿大、前苏联、瑞典、丹麦、挪威、印度等国都陆续研究开发潮汐发电技术,兴建各具特色的潮汐电站,并已取得巨大成功.
我国大陆海岸线长1.8万km,曲折的海岸线,众多的潮汐河流,蕴藏着丰富的潮汐能源.潮汐能利用的近代发展,起始于20世纪50年代后期.从1958年起,我国陆续在广东顺德、东湾、山东乳山、上海崇明等地建立了几十座潮汐能发电站,其中浙江省温岭市西南角乐清湾江厦潮汐试验电站装机容量最大,功率为3 200kW,仅次于法国的郎斯潮汐发电站和加拿大安纳波利斯潮汐发电站,是亚洲最大的潮汐电站.目前,国内外已建的主要潮汐电站如表2所示
表2 国内外已建主要潮汐电站
站名 所在地 装机容量（MW） 运行方式 建成时间
朗斯 法国 24×10 单库双向 1967年
安纳波利斯 加拿大 1×20 单库单向 1984年
基斯洛湾 前苏联 2×0.4 单库双向 1968年
江厦 中国浙江 1×0.5 1×0.6 3×0.7 单库双向 1985年
海山 中国浙江 2×0.075 双库连程 1975年
白沙口 中国山东 0.96 单库单向 1978年
浏河 中国江苏 2×0.075 单库双向 1976年
镇口 中国广东 6×0.026 单库双向 1972年
果子山 中国广西 0.04 单库单向 1977年
潮汐能发电是一项潜力巨大的事业,经过多年来的实践,在工作原理和总体构造上基本成型,可以进入大规模开发利用阶段,随着科技的不断进步和能源资源的日趋紧缺,潮汐能发电在不远的将来将有飞速的发展,潮汐能发电的前景是广阔的.
2.2 波浪能
波浪能发电是继潮汐发电之后发展最快的一种海洋能源利用措施.波浪能是由大气层和海洋在相互影响的过程中,由于在风和海水重力作用下形成永不停息、周期性上下波动的波浪,这种波浪具有一定的动能和势能.波浪能的大小与波高的平方和波动水域面积成正比.目前,日本、英国、美国、德国、加拿大、中国等都在研究波浪能发电,以日本、英国、挪威等国开发利用的水平较高.
解决波浪能发电的关键是波浪能转换装置.目前,人们运用最多的几种方式有气动式波浪能发电、液动式波浪能发电、蓄水波浪能发电等.气动式波浪能发电是利用波浪的起伏力量,均匀地把波浪能转换成气流能,以推动空气涡轮机发电.世界上第一台小型气动式波浪能发电装置是日本人益田在1964年发明的.液动式波浪能发电装置是把波浪能转换成液压能,再通过液压电机发电.比较典型的是英国人索尔特博士发明的“点头鸭”式波浪发电装置,“鸭体”吸收波浪能效率可达80%～90%.1985年,英国在苏格兰的艾莱岛建造了一座75kW的振荡水柱波力电站,1995年又建成一座输出功率为2MW的波浪能发电站,可满足2000户家庭用电.蓄水波浪能发电是利用气泵原理,使海浪“聚集”,并提高波浪的高度,以涌进岸边高处的蓄水池,再用高水头来冲击水轮电机发电.
我国波浪能资源丰富,估计约有5亿kW以上.但我国波浪能发电的研究起步较晚,1990年才在大万山岛建成第一座20kW级的试验性波浪发电站.
2.3 温差能
温差能是由于深部海水与表面海水温度差而产生的能量.温差能发电与地热能发电相似,其方式有三种：第一种是开放循环式,即将海水直接在低压下蒸发,产生蒸汽,去推动涡轮发电机发电.最早提出开放循环式温差发电的是法国的阿松瓦尔,他的学生克劳德在1926年试验成功海水温差发电,并于1930年在古巴海滨建成世界上第一座海水温差发电站,功率为10kW.1948年,法国在非洲象牙海岸建造了一座7000kW的海水温差发电站.开放循环式发电除得到电能外,还可以得到大量的淡水和副产品.第二种是封闭循环式,即利用海水上下温度差来使低沸点物质(如氟里昂、氨等)产生蒸汽,再用蒸汽推动涡轮发电机发电.闭路循环式是美国安德森父子1964年提出来的,1979年美国在夏威夷正式建成闭路循环式发电站,发电能力为50kW.闭路循环式发电可大大提高进排气之间的压力差和涡轮机的工作效率.第三种是混合循环式,它具有以上两种发电方式的特点,且效率更高.
目前,全世界已建有8座温差能发电站.预计到2010年全球将有1030座海洋温差能发电站问世.美、日等国是研究温差能发电的先进国家.美国在夏威夷建有一座闭路循环温差发电站,输出功率50kW,还将建一座发电能力达16万kW的温差能发电站.日本于20世纪80年代分别在南太平洋的瑙鲁岛和鹿儿岛建成100kW和MW级两座温差能电站.我国海域辽阔,东海、黄海、南海的平均水温都比较高,特别是南海夏季平均可达36℃以上,且大部分地区水深在1000m以上,自表层向下500～1000m即可得到5℃的冷水,具有利用海水温差发电的有利条件和广阔前景.中国科学院广州能源研究所于20世纪80年代中期曾在实验室进行过开放式温差能装置的模拟研究.
2.4 盐差能
海水属于咸水,它含有大量的矿物盐,河水属于淡水.因此,当陆地河水流入大海的交界区域,咸淡水相混时就会形成盐度差和较高的渗透压力,淡水会向咸水方向渗透,直至两者盐度平衡,在两种水体的接触面上新生一种物理化学能,利用这种能量发电就是海洋盐差能发电.
盐差能发电是美国人在1939年首先提出来的.目前,世界上只有以色列建了一座150kW的盐差能发电的实验装置,实用性盐差能发电站还未问世,看来人类要大规模地利用盐差能发电还有一个相当长的过程.
2.5 海流能
海流亦称洋流,是海洋中的海水朝一个方向不断流动,尤如河流具有固定流动路线一样,会产生一种不易觉察的海流动力.海流主要分布在大西洋的西部边界,那里有强大的黑潮海流、墨西哥海流,此外,世界上还有日本海流、北太平洋海流、南极环海流等.
海流能的主要用途是发电.它的发电原理就是利用海流的冲击力使水轮机高速旋转,再带动发电机发电.美国设计了一个最宏伟的海流能利用装置,就放在佛罗里达半岛外侧的墨西哥海流上,还将一艘海流发电船长年停泊在强劲的海流上发电.我国海流能发电起步较晚,1994年才在浙江省岱山县官山岛建成第一座海流能发电站.目前,世界海流能发电技术仍处于试验研究