潮汐能發電站實踐總結

潮汐能發電站實踐總結

　　今夏，我隊參觀了位于浙江省溫嶺市的江夏潮汐能發電站，從發電原理、工作流程、發展歷史、現狀前景等方面深入了解了潮汐能發電這種低碳獲取電能的方式。

　　一、 發電原理

　　潮汐發電與水力發電的原理相似，它是利用潮水漲、落產生的水位差所具有勢能來發電的，也就是把海水漲、落潮的能量變為機械能，再把機械能轉變為電能(發電)的過程。具體地說，潮汐發電就是在海灣或有潮汐的河口建一攔水堤壩，將海灣或河口與海洋隔開構成水庫，再在壩內或壩房安裝水輪發電機組，然后利用潮汐漲落時海水位的升降，使海水通過輪機轉動水輪發電機組發電。由于潮水的流動與河水的流動不同，它是不斷變換方向的，因此就使得潮汐發電出現了不同的型式，如單庫單向型，只能在落潮時發電;單庫雙向型，在漲、落潮時都能發電;雙庫雙向型，可以連續發電，但經濟上不合算，未見實際應用。世界上第一座具有經濟價值，而且也是目前世界上最大的潮汐發電站，是1966年在法國西部沿海建造的朗斯洛潮汐電站，它使潮汐電站進入了實用階段，其裝機容量為24千瓦，年均發電量為5.44億度。

　　二、 電站簡介

　　初步弄清楚潮汐能的發電原理之后，江夏發電站的工作人員耐心地給我們介紹了這座發電站。江廈電站雖然是目前我國最大的潮汐電站，也是世界第三大潮汐電站，但是其發電機組的單機容量卻并不大。江廈電站的站址最大潮差8.39米，平均潮5.1米，先后安裝了6臺機組，單機容量從500千瓦到700千瓦，最后一臺機組是在2007年10月投入運行，目前總裝機容量為3900千瓦。目前國外最大的潮汐能電站法國朗斯發電站，裝機容量為40萬千瓦，其次是俄羅斯的一座潮汐能電站。江廈電站雖然發電量小，但是能夠對沿海尤其是海島居民用電提供幫助。目前海島用電成本過高是個難題，如果利用潮汐能這個既便利又清潔的能源，將有效解決這一難題。同時，江廈電站還集發電、圍墾造田、海水養殖和發展旅游業等多種功能于一體。

　　潮汐能的選址很有講究，最好是位于喇叭口形狀的海灣，這樣更便于發電，江廈電站所處的地形就是這樣。另外還有一個好處，黃河水系和長江水系攜帶的泥沙沿海岸線南下，對電站影響很大，容易造成淤積，江廈電站運轉這么多年受到的影響都不大，就是因為正好處在喇叭口的位置，海水通過河口進入電站的庫區，從而產生潮頭來并網發電。

　　國家越來越重視對可再生能源的開發利用，盡管目前江廈電站的發電成本要高于一般火電站和水電站，但是積極開發利用海洋能源，將會為未來的能源體系鑄造一支新軍。

　　三、 潮汐能開發利用的歷史

　　眾所周知，浙江省不但潮汐能資源豐富、開發條件好，而且一直以來對潮汐能開發利用較為重視。40多年來，我國潮汐能開發利用活動和建設大多發生在浙江省或與該省有關。自1958年以來，浙江省對主要的潮汐電站站址開展了大量的規劃設計和選點考察工作，同時陸續建成了一批小型潮汐電站，至80年代中期長期運行發電的尚有4座(占全國一半)，而到目前為止僅剩2座(全國3座)。可以看到，浙江省潮汐能開發利用活動，也即我國潮汐能開發利用活動大概經歷了4個時期。

　　1. 潮汐能資源普查階段(50-60年代)

　　1958年，在我國沿海各省掀起了一股開發潮汐能的熱潮，浙江省則以錢塘江口潮汐能開發為重點，開展了一系列資源調查工作。經對全省11處較大港灣和河口進行踏勘后，初步估算得到全省沿海潮汐能資源總裝機容量為915.9萬kW，年發電量可達227.4億kWh。

　　1958年10月，全國潮汐發電會議在上海召開，“錢塘江口潮汐電站建設”成為會議的中心議題，并形成了 “錢塘江河口等大型潮汐電站要抓緊研究” 的會議決議。1959年11月，浙江省將“乍浦潮汐電站”列為錢塘江下游綜合治理第二期工程，并把工程初步規劃方案正式上報中央。同年12月，該方案被國家計委列入近期建設計劃。1960年4月，國家科委和水電部在杭州召開錢塘江河口綜合治理開發科技工作會議，制定了1960-1962年科技發展規劃，確定了潮汐能開發的9項研究任務，即河口潮波特性、泥沙運動、河床演變、松軟地基處理和水上施工技術、水工結構形式，以及低水頭大流量水力發電機組型式和機組結構、機組制造的代用材料等方面的研究。1961年，因遇自然災害，國民經濟進入調整時期，科研規劃實施進程推遲，潮汐電站建設項目也趨于停頓。

　　但從全國來看，在短短幾個月的時間里，從廣東到山東沿海還是建成了一批(約40余座)小型潮汐電站，總裝機容量達583kW。浙江省在這一時期也建成了幾座小型潮汐電站，至今有據可查的有汛橋(臨海)、沙山(溫嶺)、清江渡(樂清)、雙合(岱山)和銅盆鋪(鄞縣)等5座潮汐電站。這批電站裝機規模均很小(一般幾十千瓦)，機電設備簡陋，水輪機轉輪為木制，發電機多為感應電動機改裝。其中長期運行的僅有沙山潮汐電站一座。

　　2. 潮汐能資源開發論證階段(70年代)70年代浙江省潮汐能開發活動，主要圍繞著江廈潮汐試驗電站的選點、規劃、設計和建設進行。1970年7月水電部批示該部駐浙第十二工程局，“對潮汐能資源進行查勘提出規劃，選擇試點工程，搞好勘測設計工作。”1972年3月水電部第十二工程局在提交的《樂清灣綜合開發技術經濟調查報告》中，提出了開發樂清灣潮汐能資源的4個比較方案。其中第一方案，即現在的江廈電站方案;第四方案為江巖山至漩門港以內庫區一次性開發方案。經技術經濟比較，考慮到試驗電站的規模和投資，最終確定江廈港作為我國潮汐試驗電站的首選站址。 1972年3月，國家計委批準江廈潮汐試驗電站工程，并列為國家重點科研項目。次年4月，試驗電站工程在溫嶺縣地方在建的七一塘圍墾工程的基礎上開工建設，至1978年土建工程竣工。

　　在這一時期，浙江省除開始研建江廈潮汐試驗電站外，沿海各縣還先后建成一批小型潮汐電站，它們是象山縣的高塘、岳浦、吉港、兵營，玉環縣的海山和洞頭縣的北沙等6座。這批電站多數建在當時大電網未達到的孤島和邊遠沿海地區，裝機規模都在150kW以上，但長期運行發電的僅有海山和岳浦站。

　　由此可見，浙江省在五十年代末、七十年代初建成的兩批小型潮汐電站，總數有11座之多，但大都在建成不久即廢棄。究其原因，主要是這兩批電站建設均處在“大躍進”和“文革”時期。而且，建站前對自然環境條件調查不充分，論證不足，建站后又出現庫區泥沙淤積嚴重，水輪機等設備簡陋、質量低劣，對海水腐蝕、海生物污損也沒有采取有效措施，更沒有處理好電站與排灌、通航的矛盾，以及對間隙性潮電未能采取補救措施，用戶感到使用不便等問題，從而導致這些電站在建成后不久就陸續關停廢棄。值得一提的是，處于樂清灣和象山港的沙山和岳浦潮汐電站，是當時建成的11座電站中運行時間最長的2座，直至80年代中期大電網到達后，才因設備陳舊、經濟效益低下而停止運行。

　　3. 國家試驗電站建設階段(80年代)

　　這是我國國民經濟開始快速發展的一個時期，但能源供求矛盾日趨突出，故國家決定重點加速發展農業、交通運輸和能源等基礎產業。于是，潮汐能開發利用開始受到我國沿海地區各級黨委和政府的重視，浙江省潮汐能開發同樣出現了空前活躍的局面，主要圍繞著江廈潮汐試驗電站的建設和萬千瓦級潮汐電站的前期工作展開。

　　江廈潮汐試驗電站建設

　　1980年5月底，江廈潮汐試驗電站經過近7年的建設，第一臺由我國自行研究設計制造的500kW燈泡型貫流式雙向潮汐水輪發電機組試運行成功。1983年，原國家科委將江廈潮汐試驗電站的研建列為國家“六五”重點科技攻關項目。1985年12月，江廈潮汐試驗電站5臺機組全部投產發電。總裝機容量為3200kW，設計年發電量為997萬kWh。1986年1月，由原國家科委和水電部主持，在浙江省臨海市召開了江廈潮汐試驗電站科技攻關項目評審會議。評審委員會對電站取得的技術成果及經濟效益和社會效益均給予了高度評價。1987年，江廈潮汐試驗電站項目獲得國家科技進步二等獎。

　　萬千瓦級潮汐電站選址前期準備

　　在江廈潮汐試驗電站建設期間，浙江省科協組織下屬12個學會、研究會的30余名高中級科技人員，于1983年5月，開展了萬千瓦級潮汐電站的選點考察，并推薦位于象山港末端的黃墩港峽山壩址方案作為萬千瓦級潮汐試驗電站站址。經初步估算，該站址可裝機容量可達5萬kW，年發電量為1.3億kWh。至于樂清灣潮汐能資源開發，專家們認為它是大型潮汐電站的理想站址，但因規模大，涉及面廣，應在充分調查研究和科學試驗的基礎上，就潮汐能、港口、水產和土地四大資源權衡利弊，統籌規劃協調后，方能提出綜合開發方案。 1984年7月，原國家科委海洋組也曾組織國內專家，對浙江省象山港內的黃墩港和樂清灣，以及福建省連江縣的大官坂和平潭縣竹嶼口等站址進行了一次聯合考察。專家們一致認為，浙江省的黃墩港潮汐能豐富，泥沙淤積不明顯，建站與航運、海防、圍墾等矛盾不大，海上建筑物只需建造一座2km長的大壩，即可形成發電水庫，該站址可進行內容廣泛的潮汐能開發和綜合效益的科研工作，可為大型潮汐電站提供科學依據。缺點是工程量大、投資多、短期不易見效。建議浙江省對健跳港和鐵港(獅子口)站址再做工作，并與黃墩港對比后提出一個最佳站址。

　　于是，在1984年9月，浙江省科委又組織了一次三門灣健跳港潮汐能開發專題考察。專家們經過對該港內黃門峽、鎖木渡、鳳凰山、羅城和龍江等壩址的實地考察，以及分析對比后提出：處于健跳港內中段的鳳凰山和鎖木渡壩址對下游港口影響較小，可裝機2.0-2.5萬kW，容量適中，與黃墩港壩址相比具有潮差大、投資小、施工期短等優點，近期實施的可能性較大，故建議對此站址先期進行可行性研究。

　　1985年春，浙江省科委把健跳港潮汐電站可行性研究列為該省重點科研項目。并于1988年8月提交了“健跳港萬千瓦級潮汐電站可行性研究報告”，推薦鳳凰山為電站壩址，裝機容量為1.5萬kW，年發電量為4500萬kWh，工程總投資1.172億元，施工期4年。工程建成后對環境影響較小，庫內無淹沒損失，筑壩后可以便利庫內兩岸交通，且可為今后大型潮汐電站開發提供經驗，故認為該站具有開發建設價值。

　　4. 萬千瓦級潮汐電站選址階段(90年代)

　　90年代從國際到國內都呈現了開發可再生能源的大好環境。1992年聯合國環境與發展大會要求各國，為了保護環境，限制有害氣體排放，加速發展可再生能源。我國政府承諾承擔義務，并最早提出旨在保護環境，走可持續發展道路的《21世紀議程》。國家計委、科委、經貿委及水利部、電力部、農業部和海洋局等相關政府部門，以及沿海各級政府的相關部門，均在有關規劃、計劃中提出包括利用海洋能在內的開發可再生能源的目標和措施。而潮汐能資源量比較豐富的浙江和福建兩省，其開發積極性更高，在上級主管部門和專業單位的支持下，開展了萬千瓦級潮汐電站選址的前期工作。

　　1991年9月，電力部華東勘測設計研究院完成了浙閩沿海潮汐電站規劃選點工作，從全國潮汐能第二次普查[5]獲得的浙閩沿海數十個萬千瓦以上的站址中，篩選出11個條件較好的站址(其中有浙江省的黃墩港、獅子口、岳井洋、健跳港和樂清灣等5個站址)，進行了重點規劃設計，經技術經濟指標分析比較，推薦健跳和獅子口分別作為萬千瓦級和10萬千瓦級潮汐電站近期開發項目。

　　1999年，國家電力總公司華東勘測研究院受浙江省電力局委托，完成了健跳港潮汐電站預可行性研究，提出該站址是我國當前條件下適宜開發的最佳潮汐能資源利用區。并進一步推薦鎖木渡為壩址，開發方式為單庫單向落潮發電，初選裝機容量為2萬kw，年發電量為5000萬kwh。

　　然而，值得遺憾的是，由華東勘測設計研究院承擔，并經多年反復勘測、論證完成的“浙江省三門縣健跳港潮汐電站(萬千瓦級)預可行性研究”報告，依然束之高閣，至今未予評審。

　　四、 潮汐能發電的現狀和前景

　　目前人類社會消耗的能源絕大部分來自煤、石油和天然氣。排放的大量有害有毒物質，嚴重地污染了環境;同時，地球上這些資源的儲存量是有限的。面對能源與環境的雙重挑戰，研究開發利用清潔和可再生的新能源已在世界發達國家興起。因為潮汐能有著清潔，能量來源廣而且蘊含量巨大等特性，它的開發和利用越來越受到人們關注。

　　目前各國政府都在采用鼓勵政策開發再生能源。潮汐能發電有許多優點：潮汐能是一種清潔、不污染環境、不影響生態平衡的可再生能源。潮水每日漲落，周而復始，取之不盡，用之不竭。它完全可以發展成為沿海地區生活、生產和國防需要的重要補充能源;它是一種相對穩定的可靠能源，很少受氣候、水文等自然因素的影響，全年總發電量穩定，不存在豐水、枯水期的影響;潮汐電站不需淹沒大量農田構成水庫，因此，不存在人口遷移、淹沒農田等復雜問題。而且可用攔海大壩，促淤圍墾大片海涂地，把水產養殖、水利、海洋化工、交通運輸結合起來，大搞綜合利用等。

　　浙江省海岸線曲折，多海港、河口和島嶼，且處在強潮地區，因此蘊藏著豐富的潮汐能資源。據上世紀80年代普查成果統計，浙江省可開發的潮汐能資源裝機容量為879.8萬kW，站全國總量的40.8%。可提供年發電量達263.94LkWh，占全國總量的42.7%。我國是世界上潮汐能豐富的國家之一，潮汐能開發已有40多年的歷史，建成并長期運行的電站有8座，總裝機容量6120kW，但我國的潮汐電站規模都較小，即使是號稱亞洲最大的溫嶺市江夏潮汐實驗電站，其總裝機容量也只有法國朗斯潮汐電站(24萬kW)的1175。我國的一些沿海地區具有建設大型潮汐電站的資源優勢。因此，在潮汐能豐富的濱海地區如福建、浙江、江蘇3省和上海市沿海，建立大型潮汐能發電站是大勢所趨怕1。 浙江潮汐能蘊藏量約占全國的一半，具有建設中、大型潮汐電站的條件。據勘察，浙江可以建造IOMW級潮汐電站的理想站址就有十多處，潮汐能可開發裝機容量達891萬千瓦，年發電量可達263億度。規劃在樂清灣、象山港、健跳港建550MW、50MW、30MW的潮汐電站。 浙江省潮汐發電的興起要追溯到1958年。主要興建了臨海訊橋、溫嶺沙山、樂清灣江渡岱山雙合及銅盆鋪等地的小型潮汐發電站;對杭州灣巨型潮汐發電站也開始組織前期研究和規劃。 現運行的潮汐能發電站主要有江廈潮汐試驗電站和海山潮汐電站等。

　　潮汐能發電要突破的難點在大力發展潮汐能發電，就要克服潮汐能發電的局限性，主要有：潮差和水頭在一日內經常變化，在無特殊調節措施時，出力有間歇性，給用戶帶來不便。但可按潮汐預報提前制定運行計劃，與大電網并網運行，以克服其間歇性;潮汐電站建在港灣海口，通常水深壩長，旌工、地基處理及防淤等闖題較困難。故土建和機電投資大，造價較高。潮汐電站是低水頭、大流量的發電形式。漲落潮水流方向相反，水輪機體積大，耗鋼量多，迸出水建筑物結構復雜。而且因浸泡在海水中，海水、海生物對金屬結構物和海工建筑物有腐蝕和沾污作用，放需作特殊的防腐和防海生物粘附處理等。潮汐發電站又有投入的資金高，然而一旦落成，潮汐能電站將給浙江省以至全國帶來巨大財富的特點。 另外，雖然江廈潮汐發電站規模在世界上占第三位，但是由于是試驗性潮汐發電站，設計時預計每年發電量為1047萬kWh，而實際完成60%左右，能量轉化效率不高，而且應用的潮汐

　　渦輪機技術含量較西方發達國家還有很長一段差距。 如今面對世界能源短缺的現實情況，浙江省也和全國一樣，由于工農業生產加速發展而導致電力短缺。在探索發展能源新路上，潮汐能和其他新能源一樣，已受到很大重視。浙江省是潮汐能利用資源富集的省份，有著良好的發展前景。但是，目前浙江省潮汐發電工程還處在規模建設的前期試驗階段，而且出于資金和技術兩個瓶頸問題約束，呈波浪式勢態發展。 要使潮汐能資源開發規模躍上一個臺階，一方面，在經營和技術改革上，要做好規劃方案，提高電站建設的質量及經營管理水平等主觀因素;另一方面，要加大對國外已有潮汐能發電技術的研究以及開發的對潮汐能利用的新技術。我們可以積極借鑒英國、瑞典等潮汐能發電技術相對成熟國家的新技術，例如新型的潮汐發電裝置、水下潮汐電站等。并且應自主研發出該方面的新技術，發展浙江省的潮汐能發電事業，爭取成為引領潮汐能發電技術發展的前沿陣地。

　　另外，在籌資的問題上，可以除發展以外，開發海上養殖、圍涂、旅游和交通等方面，以增加對新技術領域的開發的資本。政府也應加大給予潮汐能利用的開發優惠條件，制定相應的扶持政策，如稅收減免和電價補貼等優惠政策來吸收投資者，并制定和完善相應的電力競爭，使投資者更注重技術和管理的改革。這樣，使得浙江省有充足的資金投入和積極的技術開發，從而實現潮汐發電在本省更快更好地發展

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