近年來,我國發電採用的大部分都是不可再生的煤、石油和天然氣資源。由於大量燃燒煤、油氣排放大量汙染物,導致環境問題日益突出,尋求可再生的清潔能源以減少空氣汙染成為中國關注的主要問題之一。而綠色且可再生的潮汐能發電引發中國乃至世界的關注。
潮汐能(tide energy)即在太陽、月亮對地球的引潮力的作用下,使海水周期性的漲落所形成的動能和勢能,是一種取之不盡、用之不竭且蘊藏量巨大的可再生能源。
據粗略估計,世界海洋潮汐能達3.0×109千瓦,可供發電量約260億度。我國海岸線漫長而曲折,蘊藏著十分豐富的潮汐能資源,開發前景廣闊。據估算,我國近海潮汐能儲藏量約1.93億千瓦,其中技術可開發量約0.23億千瓦。潮汐能發電將成為我國最具經濟價值的清潔能源之一。
我國潮汐能資源主要集中於福建和浙江沿海,尤其集中在狹窄的淺海、港灣和海峽。如浙江的錢塘江口、三門灣和樂清灣,福建有三都澳、羅源灣和湄洲灣等海域,其次是山東半島南岸北側、遼東半島南岸東側和廣西東部等海域。
目前,潮汐能主要用於發電,即將海水規律漲落的能量轉換成電能。潮汐發電與水力發電的原理類似,一般是建築一條帶有缺口的大壩,將靠海的河口或海灣與外海隔開形成一個天然水庫,在大壩缺口處安裝水輪發電機組,漲潮時,水庫中的水位低於海水水位,大量海水會通過缺口進入水庫,海水中的動能和勢能可轉化巍峨水輪機的機械能,帶動水輪機轉動,使發電機組進行發電;退潮時水庫中的水位就會高於海水水位,海水由水庫流入大海時帶動水輪機反方向轉動。海水的漲落都能使發電機組不斷發電。
潮汐能發電尤其電站的選址需要具備一定條件的,首先是潮汐條件,我們知道潮汐能的強度與潮差有關,一般來說,潮差在3米以上就有實際利用價值,若利用潮汐發電,理想的潮差最好大於5米;地貌條件:潮汐電站的選址應選址口門小、水庫水域面積大,可以儲備大量海水,近海約1千米以內,水深20-30米的水域為理想水域。另外,還要考慮泥沙淤積和地質的影響,選址時要考慮泥沙對電站的負面影響;建設電站建設物時,要選擇在堅硬的基巖上,還要考慮地震、斷層、滑坡等地質災害的潛在影響。
經過多年來對潮汐電站建設研究的研究和試點,各國對潮汐能的開發在技術上日趨成熟,在成本上也逐漸降低,經濟效益也得到了較大提高。
1913年,世界上第一座潮汐電站在法國諾德斯特蘭島建成,利用海洋潮汐漲落時產生的水流帶動水輪機旋轉,並帶動發電機發電;世界上第一座現代化的商業用潮汐發電站是朗斯潮汐發電站,1966年開始發電,每年可發電達5.44億度。
中國利用潮汐能的歷史可追溯到11世紀出現的潮汐磨坊,而潮汐發電則開始於20世紀50年代後期。潮汐能是我國海洋可再生能源開發利用較早,技術條件最為成熟的,具有電站長期運行、管理和維護的經驗,但發展較為緩慢。
1956年,我國在福建福州市建成第一座小型潮汐電站,到20世紀80年代的30年的時間裡,先後建成了70座潮汐電站,但由於各種因素,大多數都停止運營了,目前只有8座電站正常運營發電,總裝機量為6000千瓦,年發電量超過1000×104千瓦·小時,其中最大的是位於浙江溫嶺的江夏潮汐試驗電站,這個電站是中國潮汐能開發利用的國家級試驗電站,是我國第一座雙向潮汐電站,也是目前全國最大的潮汐電站,世界第三大潮汐電站,裝機容量4100千瓦,年發電量1070萬千瓦·時,目前已經運營30多年。
潮汐電站有許多優勢,成本低、不佔用農田、不需移民,而且環保,是純粹的「無公害電」,每度電的成本僅為火力發電成本的1/8。潮汐發電量前景廣闊,在滿足用電需求的同時,降低石油等非再生能源的消耗,減少環境汙染,開發新型環保電站也迫在眉睫。
但至今我國開發的潮汐能資源空間佔可開發量的比例不足0.1%,潮汐能作為一種清潔、可再生能源,開發空間潛力巨大,已經引起世界乃至中國的關注。
說明:文章圖片來源於網絡
參考資料
1.《中國海洋發展報告》(2019).
2.《海洋學術語 海洋資源學》(2005)
3.《中國海洋資源空間》(2019)
4.潮汐發電行業投資分析及前景預測.電器工業.2020.
5.張浩東.淺談中國潮汐能發電及其發展前景.能源與節能.2019.