近年來,隨著全球能源結構的轉型和環保意識的提高,越來越多的國家和企業開始關注和投資潮汐能發電項目。據統計,目前全球已建和在建的潮汐能發電站數量不斷增加,建設規模也不斷擴大。一些國家和地區還出臺了相關政策,為潮汐能發電的發展提供了支持和保障。
潮汐能海水周期性漲落運動中所具有的能量。其水位差表現為勢能,其潮流的速度表現為動能。這兩種能量都可以利用,是一種可再生能源。由于在海水的各種運動中潮汐最守信,最具規律性,又漲落于岸邊,也最早為人們所認識和利用,在各種海洋能的利用中,潮汐能的利用是最成熟的。因月球引力的變化引起潮汐現象,潮汐導致海水平面周期性地升降,因海水漲落及潮水流動所產生的能量稱為潮汐能。這種能量是永恒的、無污染的能量。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比,或者說,與潮差的平方和水庫的面積成正比。和水力發電相比,潮汐能的能量密度很低,相當于微水頭發電的水平。
海洋的潮汐中蘊藏著巨大的能量。在漲潮的過程中,洶涌而來的海水具有很大的動能,而隨著海水水位的升高,就把海水的巨大動能轉化為勢能;在落潮的過程中,海水奔騰而去,水位逐漸降低,勢能又轉化為動能。世界上潮差的較大值約為13—15m,但一般說來,平均潮差在3m以上就有實際應用價值。潮汐能是因地而異的,不同的地區常常有不同的潮汐系統,他們都是從深海潮波獲取能量,但具有各自獨特的特征。盡管潮汐很復雜,但對于任何地方的潮汐都可以進行準確預報。
潮汐能的利用方式主要是發電。潮汐發電是利用海灣、河口等有利地形,建筑水堤,形成水庫,以便于大量蓄積海水,并在壩中或壩旁建造水利發電廠房,通過水輪發電機組進行發電。只有出現大潮,能量集中時,并且在地理條件適于建造潮汐電站的地方,從潮汐中提取能量才有可能。雖然這樣的場所并不是到處都有,但世界各國都已選定了相當數量的適宜開發潮汐電站的站址。
根據中研普華產業研究院發布的《2022-2026年中國潮汐能行業競爭格局及發展趨勢預測報告》顯示:
中國潮汐能資源的地理分布十分不均勻。沿海潮差以東海為最大,黃海次之,渤海南部和南海最小。河口潮汐能資源以錢塘江口為最豐富,其次為長江口,以下依次為珠江、晉江、閩江和甌江等河口。以地區而言,主要集中在華東沿海,其中以福建、浙江、上海長江北支為最多,占中國可開發潮汐能的88%。中國沿海主要為平原型和港灣型兩類,以杭州灣為界,杭州灣以北,大部分歸平原海岸,海岸線平直,地形平坦,并由沙或淤泥組成,潮差較小,且缺乏較優越的港灣壩址;杭州灣以南,港灣海岸較多,地勢險峻,岸線岬灣曲折,坡陡水深,海灣、海岸潮差較大,且有較優越的發電壩址。但浙、閩兩省沿岸為淤泥質港灣,雖有豐富的潮汐能資源,但開發存在較大的困難,需著重研究解決水庫的泥沙淤積問題。
據統計,我國近海潮汐能資源技術可開發裝機容量大于500kW的壩址共171個,總技術裝機容量約為2282.91×104kW。我國近海潮汐能資源分布不均,主要集中在浙閩兩省,其技術可開發裝機容量約為2067.34×104kW,年發電量約為568.48×108kW·h,分別占全國的90.5%和90.7%。裝機容量大于106kW的電站有錢塘江口、三門灣、三都澳、興化灣、福清灣和湄州灣,占全國總裝機容量的61%。
據統計,我國潮汐能專利申請始于1987年,截至目前申請已公開專利1088件,并于2020年達到了申請量的階段性頂峰,該年專利申請量為歷年之最共計143件。在專利申請人申請量排名中,國電聯合動力技術有限公司的表現最為突出,共申請專利17件,國家電網公司與浙江大學分別列為第二與第三位,均申請專利11件。
目前全球前三大潮汐能電站分別是始華湖潮汐電站、朗斯潮汐電站與安娜波利斯潮汐電站,三個電站分別在韓國、法國與加拿大,總裝機容量分別為254MW、240MW與17.8MW。江廈潮汐電站是我國運行時間最長、裝機容量最大的潮汐能電站,電站采用單庫雙向方式運行,截至2019年底,江廈電站的累計發電量超過了2.2億kW·h。江廈潮汐電站與其他國家潮汐電站相比,水輪機的轉輪直徑、額定水頭、額定流量、額定功率及總的裝機功率較小,額定效率與國外電站大體相同,但在電站裝機規模上存在較大差距。
發展像潮汐能這樣的新能源,可以間接使大氣中的CO2含量的增加速度減慢。潮汐是一種世界性的海平面周期性變化的現象,由于受月亮和太陽這兩個萬有引力源的作用,海平面每晝夜有兩次漲落。潮汐作為一種自然現象,為人類的航海、捕撈和曬鹽提供了方便,更值得指出的是,它還可以轉變成電能,給人帶來光明和動力。未來,各國之間的合作將進一步加強,共同推動潮汐能技術的發展和應用。
隨著潮汐能行業的不斷發展,相關的設備制造、技術研發、工程設計、運營管理等產業鏈環節將逐漸完善,形成完整的產業體系。這將為潮汐能行業的發展提供更加堅實的基礎和保障。未來潮汐能行業有望迎來更多的發展機遇和挑戰。通過技術創新、政策支持、市場需求、國際合作和產業鏈完善等方面的努力,潮汐能行業有望在未來成為能源供應的重要方式之一,為人類社會的可持續發展做出貢獻。
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