一、潮汐能的主要利用方式
潮汐能的主要利用方式是潮汐發(fā)電。潮汐發(fā)電與普通水利發(fā)電原理類似,通過出水庫,在漲潮時 將海水儲存在水庫內(nèi),以勢能的形式保存,然后,在落潮時放出海水,利用高、低潮位之間的落差,推動水輪機(jī)旋轉(zhuǎn),帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。差別在于海水與河水不同,蓄積的海水落差不大,但流量較大,并且呈間歇性,從而潮汐發(fā)電的水輪機(jī)結(jié)構(gòu)要適合低水頭、大流量的特點(diǎn)。
潮汐發(fā)電是水力發(fā)電的一種。在有條件的海灣或感潮口建筑堤壩、閘門和廠房,圍成水庫,水庫水位與外海潮位之間形成一定的潮差(即工作水頭),從而可驅(qū)動水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
二、國外潮汐能開發(fā)利用現(xiàn)狀
在全球范圍內(nèi),潮汐能是海洋能中技術(shù)最成熟和利用規(guī)模最大的一種,國外對潮汐能發(fā)電的研究已有一百多年的歷史。歐洲擁有豐富的潮汐能資源,也是潮汐發(fā)電技術(shù)的起源地,在開發(fā)利用潮汐能方面一直走在世界前列。世界上第一座潮汐發(fā)電站始建于德國,1912年德國在胡蘇姆興建了一座小型潮汐電站,開創(chuàng)了潮汐發(fā)電的新紀(jì)元。其后,潮汐電站事業(yè)在世界各地蓬勃發(fā)展,英國、美國、法國、加拿大、俄羅斯、韓國等國都紛紛加大興建潮汐電站的人力物力投入。
三、韓國潮汐能開發(fā)利用情況
韓國三面環(huán)海,潮汐能資源非常豐富,西海岸和南海岸的海水漲退潮間落差大、海岸地形易于儲蓄大量海水,為韓國利用潮汐能發(fā)電提供了得天獨(dú)厚的條件。雖然韓國進(jìn)入潮汐能發(fā)電領(lǐng)域較晚,但近年來,韓國政府積極落實(shí)本國的低碳綠色發(fā)展戰(zhàn)略,大力推進(jìn)潮汐能電站建設(shè),技術(shù)水平已接近歐洲發(fā)達(dá)國家。早在2011 年,裝機(jī)容量為25.4萬kW的始華湖潮汐發(fā)電站建成并投產(chǎn),成為當(dāng)前世界上最大的潮汐電站。此外,韓國政府還在泰安郡、江華島、平澤以及永宗島北端等地區(qū)大力推進(jìn)潮力發(fā)電站建設(shè)。
始華湖潮汐發(fā)電站是一座位于韓國京畿道安山市始華湖的潮汐發(fā)電站,裝備有10臺發(fā)電機(jī)合并發(fā)電容量達(dá)為254兆,略高于位于法國蘭斯的潮汐能發(fā)電站(240兆瓦)是目前世界規(guī)模最大的潮汐發(fā)電廠。該項(xiàng)目耗資300億,每年節(jié)省1000億的原油進(jìn)口費(fèi),就在韓國,建設(shè)潮汐電站,不需要移民,不淹沒土地,沒有環(huán)境污染問題,還可以結(jié)合潮汐發(fā)電發(fā)展圍墾、水生養(yǎng)殖和海洋化工等綜合利用項(xiàng)目。
四、全球潮汐能發(fā)電站的前景分析
潮汐電站是利用潮汐來發(fā)電的裝置、設(shè)備和設(shè)施的總稱,將海洋潮汐能轉(zhuǎn)換成電能。目前,全球潮汐能發(fā)電站的理論總裝機(jī)量可達(dá)4370×104kW,年發(fā)電量為6.4×108kW·h,開發(fā)利用潮汐能是未來新能源規(guī)模發(fā)展的新趨勢。由于潮汐能發(fā)電的發(fā)展主要受高成本因素制約,而建立大型潮汐電站將可有效地降低單位發(fā)電成本,因此,很多國家都致力于大型化潮汐能電站的興建,預(yù)計未來10~15年將會建成百萬千瓦級的潮汐發(fā)電站。
五、中國潮汐能資源蘊(yùn)藏及利用
1、中國潮汐能資源蘊(yùn)藏情況
我國潮汐能資源豐富,長達(dá)18000多公里的大陸海岸線,加上5000多個島嶼的14000多公里海岸線,共約32000多公里的海岸線中蘊(yùn)藏著豐富的潮汐能資源。根據(jù)江瀚咨詢發(fā)布的《中國潮汐能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢與投資前景分析報告》,據(jù)不完全統(tǒng)計,全國潮汐能蘊(yùn)藏量為1.9億千瓦,其中可供開發(fā)的約3850萬千瓦,年發(fā)電量870億千瓦時。根據(jù)中國海洋能資源區(qū)劃結(jié)果,我國沿海潮汐能可開發(fā)的潮汐電站壩址為424個,以浙江和福建沿海數(shù)量最多。
2、中國潮汐電站建設(shè)及盈利情況
上世紀(jì)70年代末,中國曾興起一波潮汐電站建設(shè)熱潮,包括江廈、幸福洋、白沙口、海山等潮汐電站,總裝機(jī)約近6000千瓦。但現(xiàn)在真正發(fā)電運(yùn)行的僅剩海山與江廈2座潮汐電站。
以海山潮汐電站為例,這座建成于1975年的潮汐電站目前已并入華東電網(wǎng),上網(wǎng)電價0.46元/千瓦時,而發(fā)電成本卻要1.8元/千瓦時,價格嚴(yán)重倒掛。以現(xiàn)在每年40萬千瓦的發(fā)電量計算,年虧損額在50萬元左右,已處于半運(yùn)營狀態(tài)。至于50萬元的缺口,則靠發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)、出租部分庫區(qū)等途徑來相抵,勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)微薄盈利。
中國最大的潮汐電站是江廈潮汐電站,位于杭州南邊,也是我國第一座雙向潮汐能發(fā)電站,共安裝6臺潮汐發(fā)電機(jī)組,裝機(jī)容量為3.0MW,位列全球第四位。其中最早的1號機(jī)組1985年開始運(yùn)行,已經(jīng)有30多年的歷史了,而如今它依然在源源不斷地生產(chǎn)著電力。
經(jīng)過多年的研究試點(diǎn),我國潮汐發(fā)電行業(yè)在技術(shù)上日趨成熟,潮汐發(fā)電量也躍居世界第三位,僅次于法國、加拿大。
六、潮汐能發(fā)電面臨的挑戰(zhàn)與對策
潮汐電站建在港灣?冢ǔK顗伍L,施工、地基處理及防淤等問題較困難。故土建和機(jī)電投資大,造價較高。
潮汐能發(fā)電的最大挑戰(zhàn)在成本:由于具有波動性和間歇性,輸出功率變化大,潮汐發(fā)電機(jī)組利用效率不高,間接抬高了發(fā)電成本。此外,機(jī)組、設(shè)備折舊等資金投入也不可小覷。即使放眼世界范圍,潮汐能開發(fā)的高成本問題依然是必須面臨的難題,已投入商業(yè)運(yùn)營的電站項(xiàng)目都是靠政府補(bǔ)貼維持。潮汐電站大規(guī)模上項(xiàng)目目前還比較困難,現(xiàn)在世界各國潮汐發(fā)電成本差不多都在每千瓦時2元左右。潮汐發(fā)電要開啟大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用,還需克服重重難關(guān)。
為降低潮汐能發(fā)電站的發(fā)電成本,一些潮汐能發(fā)電站通過生產(chǎn)燃料和發(fā)展觀光旅游等產(chǎn)業(yè)來創(chuàng)造新效益,以期快速回收投資成本,推動產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。在燃料生產(chǎn)方面,利用潮汐能產(chǎn)生的熱量、以海水和空氣作為原料生產(chǎn)氫、氨或甲醇,以液化的方式貯存,供應(yīng)市場。在潮汐能發(fā)電站的綜合利用方面,由于站址一帶風(fēng)景秀麗,可通過建設(shè)旅游設(shè)施和海上樂園,在周邊進(jìn)行填海造地、建高檔住宅區(qū)和旅游等綜合開發(fā)區(qū)等,推動海洋新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,以獲得遠(yuǎn)高于潮汐能發(fā)電的收益。