潮汐能发电站实践总结
潮汐能发电站实践总结
今夏，我队参观了位于浙江省温岭市的江夏潮汐能发电站，从发电原理、工作流程、发展历史、现状前景等方面深入了解了潮汐能发电这种低碳获取电能的方式。
一、 发电原理
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。
二、 电站简介
初步弄清楚潮汐能的发电原理之后，江夏发电站的工作人员耐心地给我们介绍了这座发电站。江厦电站虽然是目前我国最大的潮汐电站，也是世界第三大潮汐电站，但是其发电机组的单机容量却并不大。江厦电站的站址最大潮差8.39米，平均潮5.1米，先后安装了6台机组，单机容量从500千瓦到700千瓦，最后一台机组是在2007年10月投入运行，目前总装机容量为3900千瓦。目前国外最大的潮汐能电站法国朗斯发电站，装机容量为40万千瓦，其次是俄罗斯的一座潮汐能电站。江厦电站虽然发电量小，但是能够对沿海尤其是海岛居民用电提供帮助。目前海岛用电成本过高是个难题，如果利用潮汐能这个既便利又清洁的能源，将有效解决这一难题。同时，江厦电站还集发电、围垦造田、海水养殖和发展旅游业等多种功能于一体。
潮汐能的选址很有讲究，最好是位于喇叭口形状的海湾，这样更便于发电，江厦电站所处的地形就是这样。另外还有一个好处，黄河水系和长江水系携带的泥沙沿海岸线南下，对电站影响很大，容易造成淤积，江厦电站运转这么多年受到的影响都不大，就是因为正好处在喇叭口的位置，海水通过河口进入电站的库区，从而产生潮头来并网发电。
国家越来越重视对可再生能源的开发利用，尽管目前江厦电站的发电成本要高于一般火电站和水电站，但是积极开发利用海洋能源，将会为未来的能源体系铸造一支新军。
三、 潮汐能开发利用的历史
众所周知，浙江省不但潮汐能资源丰富、开发条件好，而且一直以来对潮汐能开发利用较为重视。40多年来，我国潮汐能开发利用活动和建设大多发生在浙江省或与该省有关。自1958年以来，浙江省对主要的潮汐电站站址开展了大量的规划设计和选点考察工作，同时陆续建成了一批小型潮汐电站，至80年代中期长期运行发电的尚有4座(占全国一半)，而到目前为止仅剩2座(全国3座)。可以看到，浙江省潮汐能开发利用活动，也即我国潮汐能开发利用活动大概经历了4个时期。
1. 潮汐能资源普查阶段(50-60年代)
1958年，在我国沿海各省掀起了一股开发潮汐能的热潮，浙江省则以钱塘江口潮汐能开发为重点，开展了一系列资源调查工作。经对全省11处较大港湾和河口进行踏勘后，初步估算得到全省沿海潮汐能资源总装机容量为915.9万kW，年发电量可达227.4亿kWh。
1958年10月，全国潮汐发电会议在上海召开，“钱塘江口潮汐电站建设”成为会议的中心议题，并形成了 “钱塘江河口等大型潮汐电站要抓紧研究” 的会议决议。1959年11月，浙江省将“乍浦潮汐电站”列为钱塘江下游综合治理第二期工程，并把工程初步规划方案正式上报中央。同年12月，该方案被国家计委列入近期建设计划。1960年4月，国家科委和水电部在杭州召开钱塘江河口综合治理开发科技工作会议，制定了1960-1962年科技发展规划，确定了潮汐能开发的9项研究任务，即河口潮波特性、泥沙运动、河床演变、松软地基处理和水上施工技术、水工结构形式，以及低水头大流量水力发电机组型式和机组结构、机组制造的代用材料等方面的研究。1961年，因遇自然灾害，国民经济进入调整时期，科研规划实施进程推迟，潮汐电站建设项目也趋于停顿。
但从全国来看，在短短几个月的时间里，从广东到山东沿海还是建成了一批(约40余座)小型潮汐电站，总装机容量达583kW。浙江省在这一时期也建成了几座小型潮汐电站，至今有据可查的有汛桥(临海)、沙山(温岭)、清江渡(乐清)、双合(岱山)和铜盆铺(鄞县)等5座潮汐电站。这批电站装机规模均很小(一般几十千瓦)，机电设备简陋，水轮机转轮为木制，发电机多为感应电动机改装。其中长期运行的仅有沙山潮汐电站一座。
2. 潮汐能资源开发论证阶段(70年代)70年代浙江省潮汐能开发活动，主要围绕着江厦潮汐试验电站的选点、规划、设计和建设进行。1970年7月水电部批示该部驻浙第十二工程局，“对潮汐能资源进行查勘提出规划，选择试点工程，搞好勘测设计工作。”1972年3月水电部第十二工程局在提交的《乐清湾综合开发技术经济调查报告》中，提出了开发乐清湾潮汐能资源的4个比较方案。其中第一方案，即现在的江厦电站方案;第四方案为江岩山至漩门港以内库区一次性开发方案。经技术经济比较，考虑到试验电站的规模和投资，最终确定江厦港作为我国潮汐试验电站的首选站址。 1972年3月，国家计委批准江厦潮汐试验电站工程，并列为国家重点科研项目。次年4月，试验电站工程在温岭县地方在建的七一塘围垦工程的基础上开工建设，至1978年土建工程竣工。
在这一时期，浙江省除开始研建江厦潮汐试验电站外，沿海各县还先后建成一批小型潮汐电站，它们是象山县的高塘、岳浦、吉港、兵营，玉环县的海山和洞头县的北沙等6座。这批电站多数建在当时大电网未达到的孤岛和边远沿海地区，装机规模都在150kW以上，但长期运行发电的仅有海山和岳浦站。
由此可见，浙江省在五十年代末、七十年代初建成的两批小型潮汐电站，总数有11座之多，但大都在建成不久即废弃。究其原因，主要是这两批电站建设均处在“大跃进”和“文革”时期。而且，建站前对自然环境条件调查不充分，论证不足，建站后又出现库区泥沙淤积严重，水轮机等设备简陋、质量低劣，对海水腐蚀、海生物污损也没有采取有效措施，更没有处理好电站与排灌、通航的矛盾，以及对间隙性潮电未能采取补救措施，用户感到使用不便等问题，从而导致这些电站在建成后不久就陆续关停废弃。值得一提的是，处于乐清湾和象山港的沙山和岳浦潮汐电站，是当时建成的11座电站中运行时间最长的2座，直至80年代中期大电网到达后，才因设备陈旧、经济效益低下而停止运行。
3. 国家试验电站建设阶段(80年代)
这是我国国民经济开始快速发展的一个时期，但能源供求矛盾日趋突出，故国家决定重点加速发展农业、交通运输和能源等基础产业。于是，潮汐能开发利用开始受到我国沿海地区各级党委和政府的重视，浙江省潮汐能开发同样出现了空前活跃的局面，主要围绕着江厦潮汐试验电站的建设和万千瓦级潮汐电站的前期工作展开。
江厦潮汐试验电站建设
1980年5月底，江厦潮汐试验电站经过近7年的建设，第一台由我国自行研究设计制造的500kW灯泡型贯流式双向潮汐水轮发电机组试运行成功。1983年，原国家科委将江厦潮汐试验电站的研建列为国家“六五”重点科技攻关项目。1985年12月，江厦潮汐试验电站5台机组全部投产发电。总装机容量为3200kW，设计年发电量为997万kWh。1986年1月，由原国家科委和水电部主持，在浙江省临海市召开了江厦潮汐试验电站科技攻关项目评审会议。评审委员会对电站取得的技术成果及经济效益和社会效益均给予了高度评价。1987年，江厦潮汐试验电站项目获得国家科技进步二等奖。
万千瓦级潮汐电站选址前期准备
在江厦潮汐试验电站建设期间，浙江省科协组织下属12个学会、研究会的30余名高中级科技人员，于1983年5月，开展了万千瓦级潮汐电站的选点考察，并推荐位于象山港末端的黄墩港峡山坝址方案作为万千瓦级潮汐试验电站站址。经初步估算，该站址可装机容量可达5万kW，年发电量为1.3亿kWh。至于乐清湾潮汐能资源开发，专家们认为它是大型潮汐电站的理想站址，但因规模大，涉及面广，应在充分调查研究和科学试验的基础上，就潮汐能、港口、水产和土地四大资源权衡利弊，统筹规划协调后，方能提出综合开发方案。 1984年7月，原国家科委海洋组也曾组织国内专家，对浙江省象山港内的黄墩港和乐清湾，以及福建省连江县的大官坂和平潭县竹屿口等站址进行了一次联合考察。专家们一致认为，浙江省的黄墩港潮汐能丰富，泥沙淤积不明显，建站与航运、海防、围垦等矛盾不大，海上建筑物只需建造一座2km长的大坝，即可形成发电水库，该站址可进行内容广泛的潮汐能开发和综合效益的科研工作，可为大型潮汐电站提供科学依据。缺点是工程量大、投资多、短期不易见效。建议浙江省对健跳港和铁港(狮子口)站址再做工作，并与黄墩港对比后提出一个最佳站址。
于是，在1984年9月，浙江省科委又组织了一次三门湾健跳港潮汐能开发专题考察。专家们经过对该港内黄门峡、锁木渡、凤凰山、罗城和龙江等坝址的实地考察，以及分析对比后提出：处于健跳港内中段的凤凰山和锁木渡坝址对下游港口影响较小，可装机2.0-2.5万kW，容量适中，与黄墩港坝址相比具有潮差大、投资小、施工期短等优点，近期实施的可能性较大，故建议对此站址先期进行可行性研究。
1985年春，浙江省科委把健跳港潮汐电站可行性研究列为该省重点科研项目。并于1988年8月提交了“健跳港万千瓦级潮汐电站可行性研究报告”，推荐凤凰山为电站坝址，装机容量为1.5万kW，年发电量为4500万kWh，工程总投资1.172亿元，施工期4年。工程建成后对环境影响较小，库内无淹没损失，筑坝后可以便利库内两岸交通，且可为今后大型潮汐电站开发提供经验，故认为该站具有开发建设价值。
4. 万千瓦级潮汐电站选址阶段(90年代)
90年代从国际到国内都呈现了开发可再生能源的大好环境。1992年联合国环境与发展大会要求各国，为了保护环境，限制有害气体排放，加速发展可再生能源。我国政府承诺承担义务，并最早提出旨在保护环境，走可持续发展道路的《21世纪议程》。国家计委、科委、经贸委及水利部、电力部、农业部和海洋局等相关政府部门，以及沿海各级政府的相关部门，均在有关规划、计划中提出包括利用海洋能在内的开发可再生能源的目标和措施。而潮汐能资源量比较丰富的浙江和福建两省，其开发积极性更高，在上级主管部门和专业单位的支持下，开展了万千瓦级潮汐电站选址的前期工作。
1991年9月，电力部华东勘测设计研究院完成了浙闽沿海潮汐电站规划选点工作，从全国潮汐能第二次普查[5]获得的浙闽沿海数十个万千瓦以上的站址中，筛选出11个条件较好的站址(其中有浙江省的黄墩港、狮子口、岳井洋、健跳港和乐清湾等5个站址)，进行了重点规划设计，经技术经济指标分析比较，推荐健跳和狮子口分别作为万千瓦级和10万千瓦级潮汐电站近期开发项目。
1999年，国家电力总公司华东勘测研究院受浙江省电力局委托，完成了健跳港潮汐电站预可行性研究，提出该站址是我国当前条件下适宜开发的最佳潮汐能资源利用区。并进一步推荐锁木渡为坝址，开发方式为单库单向落潮发电，初选装机容量为2万kw，年发电量为5000万kwh。
然而，值得遗憾的是，由华东勘测设计研究院承担，并经多年反复勘测、论证完成的“浙江省三门县健跳港潮汐电站(万千瓦级)预可行性研究”报告，依然束之高阁，至今未予评审。
四、 潮汐能发电的现状和前景
目前人类社会消耗的能源绝大部分来自煤、石油和天然气。排放的大量有害有毒物质，严重地污染了环境;同时，地球上这些资源的储存量是有限的。面对能源与环境的双重挑战，研究开发利用清洁和可再生的新能源已在世界发达国家兴起。因为潮汐能有着清洁，能量来源广而且蕴含量巨大等特性，它的开发和利用越来越受到人们关注。
目前各国政府都在采用鼓励政策开发再生能源。潮汐能发电有许多优点：潮汐能是一种清洁、不污染环境、不影响生态平衡的可再生能源。潮水每日涨落，周而复始，取之不尽，用之不竭。它完全可以发展成为沿海地区生活、生产和国防需要的重要补充能源;它是一种相对稳定的可靠能源，很少受气候、水文等自然因素的影响，全年总发电量稳定，不存在丰水、枯水期的影响;潮汐电站不需淹没大量农田构成水库，因此，不存在人口迁移、淹没农田等复杂问题。而且可用拦海大坝，促淤围垦大片海涂地，把水产养殖、水利、海洋化工、交通运输结合起来，大搞综合利用等。
浙江省海岸线曲折，多海港、河口和岛屿，且处在强潮地区，因此蕴藏着丰富的潮汐能资源。据上世纪80年代普查成果统计，浙江省可开发的潮汐能资源装机容量为879.8万kW，站全国总量的40.8%。可提供年发电量达263.94LkWh，占全国总量的42.7%。我国是世界上潮汐能丰富的国家之一，潮汐能开发已有40多年的历史，建成并长期运行的电站有8座，总装机容量6120kW，但我国的潮汐电站规模都较小，即使是号称亚洲最大的温岭市江夏潮汐实验电站，其总装机容量也只有法国朗斯潮汐电站(24万kW)的1175。我国的一些沿海地区具有建设大型潮汐电站的资源优势。因此，在潮汐能丰富的滨海地区如福建、浙江、江苏3省和上海市沿海，建立大型潮汐能发电站是大势所趋怕1。 浙江潮汐能蕴藏量约占全国的一半，具有建设中、大型潮汐电站的条件。据勘察，浙江可以建造IOMW级潮汐电站的理想站址就有十多处，潮汐能可开发装机容量达891万千瓦，年发电量可达263亿度。规划在乐清湾、象山港、健跳港建550MW、50MW、30MW的潮汐电站。 浙江省潮汐发电的兴起要追溯到1958年。主要兴建了临海讯桥、温岭沙山、乐清湾江渡岱山双合及铜盆铺等地的小型潮汐发电站;对杭州湾巨型潮汐发电站也开始组织前期研究和规划。 现运行的潮汐能发电站主要有江厦潮汐试验电站和海山潮汐电站等。
潮汐能发电要突破的难点在大力发展潮汐能发电，就要克服潮汐能发电的局限性，主要有：潮差和水头在一日内经常变化，在无特殊调节措施时，出力有间歇性，给用户带来不便。但可按潮汐预报提前制定运行计划，与大电网并网运行，以克服其间歇性;潮汐电站建在港湾海口，通常水深坝长，旌工、地基处理及防淤等闯题较困难。故土建和机电投资大，造价较高。潮汐电站是低水头、大流量的发电形式。涨落潮水流方向相反，水轮机体积大，耗钢量多，迸出水建筑物结构复杂。而且因浸泡在海水中，海水、海生物对金属结构物和海工建筑物有腐蚀和沾污作用，放需作特殊的防腐和防海生物粘附处理等。潮汐发电站又有投入的资金高，然而一旦落成，潮汐能电站将给浙江省以至全国带来巨大财富的特点。 另外，虽然江厦潮汐发电站规模在世界上占第三位，但是由于是试验性潮汐发电站，设计时预计每年发电量为1047万kWh，而实际完成60%左右，能量转化效率不高，而且应用的潮汐
涡轮机技术含量较西方发达国家还有很长一段差距。 如今面对世界能源短缺的现实情况，浙江省也和全国一样，由于工农业生产加速发展而导致电力短缺。在探索发展能源新路上，潮汐能和其他新能源一样，已受到很大重视。浙江省是潮汐能利用资源富集的省份，有着良好的发展前景。但是，目前浙江省潮汐发电工程还处在规模建设的前期试验阶段，而且出于资金和技术两个瓶颈问题约束，呈波浪式势态发展。 要使潮汐能资源开发规模跃上一个台阶，一方面，在经营和技术改革上，要做好规划方案，提高电站建设的质量及经营管理水平等主观因素;另一方面，要加大对国外已有潮汐能发电技术的研究以及开发的对潮汐能利用的新技术。我们可以积极借鉴英国、瑞典等潮汐能发电技术相对成熟国家的新技术，例如新型的潮汐发电装置、水下潮汐电站等。并且应自主研发出该方面的新技术，发展浙江省的潮汐能发电事业，争取成为引领潮汐能发电技术发展的前沿阵地。
另外，在筹资的问题上，可以除发展以外，开发海上养殖、围涂、旅游和交通等方面，以增加对新技术领域的开发的资本。政府也应加大给予潮汐能利用的开发优惠条件，制定相应的扶持政策，如税收减免和电价补贴等优惠政策来吸收投资者，并制定和完善相应的电力竞争，使投资者更注重技术和管理的改革。这样，使得浙江省有充足的资金投入和积极的技术开发，从而实现潮汐发电在本省更快更好地发展
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