碳中和技術(shù)概論 課件 第六章 其他能源

第6章

其他能源CONTENTS目錄地?zé)崮躊ART

01潮汐能PART

02地?zé)崮躊art.01地?zé)崮?11.地?zé)崮艿膩碓吹責(zé)崮艽蟛糠质莵碜缘厍蛏钐幍目稍偕鸁崮?，它起于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。地球內(nèi)部的溫度高達(dá)7000℃，而在150千米左右的深度處，溫度會(huì)降至650～1200℃。透過地下水的流動(dòng)和熔巖涌至離地面1～5千米的地殼，熱力得以被轉(zhuǎn)送至較接近地面的地方。還有一小部分能量來自太陽(yáng)，大約占總的地?zé)崮艿?%，表面地?zé)崮艽蟛糠謥碜蕴?yáng)。地?zé)崮艿膬?chǔ)量比人們所利用能量的總量多很多。它不僅是無(wú)污染的綠色能源，當(dāng)能量提取速度低于補(bǔ)充速度，地?zé)崮軐⑹强稍偕茉?。地?zé)崮?12.地?zé)崮馨l(fā)展?fàn)顩r及目標(biāo)人類在很早的時(shí)期就開始利用地?zé)崮?，例如利用溫泉沐浴、醫(yī)療，利用地下熱水取暖、建造農(nóng)作物溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖及烘干谷物等，但真正較為大規(guī)模的開發(fā)利用是從20世紀(jì)中葉開始。中國(guó)地?zé)崮苄袠I(yè)始于上世紀(jì)80年代，其發(fā)展得到了國(guó)家節(jié)能減排政策的大力支持。隨著人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類對(duì)能源的需求不斷上升，同時(shí)這也給環(huán)境帶來了壓力。傳統(tǒng)化石燃料的使用帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題，如全球氣候變化和空氣污染等。因此，尋找替代能源已成為當(dāng)今全球范圍內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。由于地?zé)崮艿睦貌皇芴鞖庥绊?，且其具有清潔、可持續(xù)、高效、儲(chǔ)量大的特點(diǎn)，已然成為現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)可持續(xù)能源體系的重要組成部分。地?zé)崮?12.地?zé)崮馨l(fā)展?fàn)顩r及目標(biāo)在國(guó)外，地?zé)崮荛_發(fā)事業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界有超過20多個(gè)國(guó)家正在積極開發(fā)地?zé)崮?，這些國(guó)家主要集中在歐洲、北美和亞洲等地區(qū)。其中，冰島是世界上最大的地?zé)崮荛_發(fā)國(guó)家之一。冰島的地?zé)崮苜Y源十分豐富，85%的冰島人采用地?zé)徇M(jìn)行取暖。此外，如菲律賓、印度、美國(guó)等國(guó)家也都在積極推進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)，豐富能源結(jié)構(gòu)，解決能源需求。地?zé)崮?12.地?zé)崮馨l(fā)展?fàn)顩r及目標(biāo)中國(guó)的地?zé)豳Y源非常豐富且儲(chǔ)量十分巨大，地區(qū)主要集中在西南和東北地區(qū)，尤其是西藏、云南、海南、黑龍江和吉林等地?fù)碛休^為豐富的地?zé)崮苜Y源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前中國(guó)已探明的地?zé)豳Y源總儲(chǔ)量高達(dá)2.25億kW，僅沸騰水能被開發(fā)利用的就約為3000萬(wàn)kW，可見未來中國(guó)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間是十分廣闊的。地?zé)崮?12.地?zé)崮馨l(fā)展?fàn)顩r及目標(biāo)中國(guó)在地?zé)崮茴I(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展前景非常廣闊。通過合理規(guī)劃、科學(xué)開發(fā)和有效利用，中國(guó)未來可以實(shí)現(xiàn)地?zé)崮艿拇笠?guī)模商業(yè)化開發(fā)。而這一過程中，政府和企業(yè)需要加強(qiáng)協(xié)作，共同推動(dòng)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)和美麗中國(guó)建設(shè)做出貢獻(xiàn)。地?zé)崮?13.地?zé)崮艿姆植嫉責(zé)崮芗蟹植荚跇?gòu)造板塊邊緣一帶，該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū)。地?zé)崮茉谑澜绾芏嗟貐^(qū)應(yīng)用相當(dāng)廣泛。據(jù)估計(jì)，每年從地球內(nèi)部傳到地面的熱能相當(dāng)于100PW?h（1PW?h=106GW?h）。不過，地?zé)崮艿姆植枷鄬?duì)來說比較分散，開發(fā)難度大。地?zé)崮?13.地?zé)崮艿姆植际澜绲責(zé)豳Y源主要分布于以下5個(gè)地?zé)釒В海?）環(huán)太平洋地?zé)釒澜缱畲蟮奶窖蟀鍓K與美洲、歐亞、印度板塊的碰撞邊界，即從美國(guó)的阿拉斯加、加利福尼亞到墨西哥、智利，從新西蘭、印度尼西亞、菲律賓到中國(guó)沿海和日本。世界許多地?zé)崽锒嘉挥谶@個(gè)地?zé)釒?，如美?guó)的蓋瑟斯地?zé)崽?，墨西哥的普列托、新西蘭的懷臘開、中國(guó)臺(tái)灣的馬槽和日本的松川、大岳等地?zé)崽铩５責(zé)崮?12.地?zé)崮艿姆植际澜绲責(zé)豳Y源主要分布于以下5個(gè)地?zé)釒В海?）地中海、喜馬拉雅地?zé)釒W亞板塊與非洲、印度板塊的碰撞邊界，從意大利直至中國(guó)的滇藏。如意大利的拉德瑞羅地?zé)崽锖椭袊?guó)西藏的羊八井及云南的騰沖地?zé)崽锞鶎龠@個(gè)地?zé)釒?。?）大西洋中脊地?zé)釒Т笪餮蟀鍓K的開裂部位，包括冰島和亞速爾群島的一些地?zé)崽?。地?zé)崮?13.地?zé)崮艿姆植际澜绲責(zé)豳Y源主要分布于以下5個(gè)地?zé)釒В海?）紅海、亞丁灣、東非大裂谷地?zé)釒О夏醽啞醺蛇_(dá)、扎伊爾、埃塞俄比亞、吉布提等國(guó)的地?zé)崽铩＃?）其他地?zé)釁^(qū)除板塊邊界形成的地?zé)釒?，在板塊內(nèi)部靠近邊界的部位，在一定的地質(zhì)條件下也有高熱流區(qū)，可以蘊(yùn)藏一些中低溫地?zé)?，如中亞、東歐地區(qū)的一些地?zé)崽锖椭袊?guó)的膠東、遼東半島及華北平原的地?zé)崽?。地?zé)崮?14.地?zé)崮茉吹膽?yīng)用地?zé)崮艿睦每煞譃榈責(zé)岚l(fā)電和直接利用兩大類，而對(duì)于不同溫度的地?zé)崃黧w可能利用的范圍如下：（1）200～400℃，直接發(fā)電及綜合利用。（2）150～200℃，用于雙循環(huán)發(fā)電、制冷、工業(yè)干燥、工業(yè)熱加工。（3）100～150℃，用于雙循環(huán)發(fā)電、供暖、制冷、工業(yè)干燥、脫水加工、回收鹽類、罐頭食品。（4）50～100℃，用于供暖、溫室、家庭用熱水、工業(yè)干燥。（5）20～50℃，用于沐浴、水產(chǎn)養(yǎng)殖、飼養(yǎng)牲畜、土壤加溫、脫水加工。地?zé)崮?14.地?zé)崮茉吹膽?yīng)用地?zé)岚l(fā)電地?zé)岚l(fā)電是地?zé)崂玫淖钪匾绞?。高溫地?zé)崃黧w應(yīng)首先應(yīng)用于發(fā)電。地?zé)岚l(fā)電和火力發(fā)電的原理是一樣的，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。所不同的是，地?zé)岚l(fā)電不像火力發(fā)電那樣要裝備龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地?zé)崮?。地?zé)岚l(fā)電的過程，就是把地下熱能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。要利用地下熱能，首先需要有“載熱體”把地下的熱能帶到地面上來。能夠被地?zé)犭娬纠玫妮d熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體類型、溫度、壓力和其他特性的不同，可把地?zé)岚l(fā)電的方式劃分為蒸汽型地?zé)岚l(fā)電和熱水型地?zé)岚l(fā)電兩大類。地?zé)崮?14.地?zé)崮茉吹膽?yīng)用（1）蒸汽型地?zé)岚l(fā)電如圖所示，蒸汽型地?zé)岚l(fā)電是把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，但在引入發(fā)電機(jī)組前應(yīng)把蒸汽中所含的巖屑和水滴分離出去。這種發(fā)電方式最為簡(jiǎn)單，但干蒸汽地?zé)豳Y源十分有限，且多存于較深的地層，開采技術(shù)難度大，故發(fā)展受到限制。蒸汽型地?zé)岚l(fā)電主要有背壓式和凝汽式兩種發(fā)電系統(tǒng)。地?zé)崮?14.地?zé)崮茉吹膽?yīng)用（2）熱水型地?zé)岚l(fā)電熱水型地?zé)岚l(fā)電是地?zé)岚l(fā)電的主要方式，熱水型地?zé)犭娬居袃煞N循環(huán)系統(tǒng)：①閃蒸系統(tǒng)閃蒸系統(tǒng)如圖所示。當(dāng)高壓熱水從熱水井中抽至地面，由于壓力降低部分熱水會(huì)沸騰并“閃蒸”成蒸汽，蒸汽送至渦輪機(jī)做功；而分離后的熱水可繼續(xù)利用后排出，最有效的處理是再回注入地層。地?zé)崮?14.地?zé)崮茉吹膽?yīng)用（2）熱水型地?zé)岚l(fā)電熱水型地?zé)岚l(fā)電是地?zé)岚l(fā)電的主要方式，熱水型地?zé)犭娬居袃煞N循環(huán)系統(tǒng)：②雙循環(huán)系統(tǒng)雙循環(huán)系統(tǒng)的流程：地?zé)崴紫攘鹘?jīng)熱交換器，將地?zé)崮軅鹘o另一種低沸點(diǎn)的工作流體，使之沸騰而產(chǎn)生蒸汽。蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功后進(jìn)入凝汽器，再通過熱交換器而完成發(fā)電循環(huán)。地?zé)崴畡t從熱交換器回注入地層。地?zé)崮?14.地?zé)崮茉吹膽?yīng)用地?zé)峁┡瘜⒌責(zé)崮苤苯佑糜诓膳?、供熱和供熱水是僅次于地?zé)岚l(fā)電的地?zé)崂梅绞?。因?yàn)檫@種利用方式簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好，備受各國(guó)重視，特別是位于高寒地區(qū)的西方國(guó)家，其中冰島開發(fā)利用得最好。該國(guó)早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上第一個(gè)地?zé)峁嵯到y(tǒng)，現(xiàn)今這一供熱系統(tǒng)已發(fā)展得非常完善，每小時(shí)可從地下抽取7740噸80℃的熱水，供全市11萬(wàn)居民使用。由于沒有高聳的煙囪，冰島首都已被譽(yù)為“世界上最清潔無(wú)煙的城市”。地?zé)崮?14.地?zé)崮茉吹膽?yīng)用地?zé)峁┡送饫玫責(zé)峤o工廠供熱，如用作干燥谷物和食品的熱源，用作硅藻土生產(chǎn)、木材、造紙、制革、紡織、釀酒、制糖等生產(chǎn)過程的熱源也是大有前途的。目前世界上最大兩家地?zé)釕?yīng)用工廠就是冰島的硅藻土廠和新西蘭的紙槳加工廠。我國(guó)利用地?zé)峁┡凸崴l(fā)展也非常迅速，在京津地區(qū)已成為地?zé)崂弥凶钇毡榈姆绞健５責(zé)崮?14.地?zé)崮茉吹膽?yīng)用地?zé)釀?wù)農(nóng)地?zé)嵩谵r(nóng)業(yè)中的應(yīng)用范圍十分廣闊。如利用溫度適宜的地?zé)崴喔绒r(nóng)田，可使農(nóng)作物早熟增產(chǎn)；利用地?zé)崴B(yǎng)魚，在28℃水溫下可加速魚的育肥，提高魚的出產(chǎn)率；利用地?zé)峤ㄔ鞙厥遥?、種菜和養(yǎng)花；利用地?zé)峤o沼氣池加溫，提高沼氣的產(chǎn)量等。將地?zé)崮苤苯佑糜谵r(nóng)業(yè)在我國(guó)日益廣泛，北京、天津、西藏和云南等地都建有面積大小不等的地?zé)釡厥摇８鞯剡€利用地?zé)岽罅Πl(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，如培養(yǎng)菌種、養(yǎng)殖非洲鯽魚、鰻魚、羅非魚、羅氏沼蝦等。地?zé)崮?14.地?zé)崮茉吹膽?yīng)用地?zé)嵝嗅t(yī)地?zé)嵩卺t(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用具有誘人的前景，熱礦水就被視為一種寶貴的資源，世界各國(guó)都很珍惜。由于地?zé)崴畯暮苌畹牡叵绿崛〉降孛?，除溫度較高外，常含有一些特殊的化學(xué)元素，從而使它具有一定的醫(yī)療效果。如含碳酸的礦泉水供飲用，可調(diào)節(jié)胃酸、平衡人體酸堿度；含鐵礦泉水飲用后，可治療缺鐵貧血癥；氫泉、硫化氫泉洗浴可治療神經(jīng)衰弱和關(guān)節(jié)炎、皮膚病等。由于溫泉的醫(yī)療作用及伴隨溫泉出現(xiàn)的特殊的地質(zhì)、地貌條件，使溫泉常常成為旅游勝地，吸引大批療養(yǎng)者和旅游者。我國(guó)利用地?zé)嶂委熂膊〉臍v史悠久，含有各種礦物元素的溫泉眾多，因此充分發(fā)揮地?zé)岬尼t(yī)療作用，發(fā)展溫泉療養(yǎng)行業(yè)是大有可為的。地?zé)崮?14.地?zé)崮茉吹膽?yīng)用地?zé)醿?chǔ)能利用地?zé)醿?chǔ)能是一種利用地下含水層作為介質(zhì)以存儲(chǔ)熱能的儲(chǔ)能系統(tǒng)。它通過地下水井從含水層中注入和抽取地下水，實(shí)現(xiàn)熱能儲(chǔ)存和回收。地?zé)醿?chǔ)能可以彌補(bǔ)能源供需在時(shí)間/空間分布的不平衡，能夠綜合利用多種可再生能源形式，減少對(duì)礦物燃料的依賴，為節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)提供了一個(gè)很好的解決途徑，也是助力中國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的有力手段。地?zé)崮?14.地?zé)崮茉吹膽?yīng)用地?zé)醿?chǔ)能利用根據(jù)含水層深度，可將地?zé)醿?chǔ)能系統(tǒng)分為2類：（1）淺部地?zé)醿?chǔ)能，含水層深度小于500m，存儲(chǔ)熱水溫度一般低于50℃；淺部地?zé)醿?chǔ)能因溫度較低，其最主要的利用方式是建筑的供暖和制冷。（2）深部地?zé)醿?chǔ)能，含水層深度通常大于500m

，存儲(chǔ)熱水溫度一般在50~150℃。深部地?zé)醿?chǔ)能可儲(chǔ)溫度較高，有的甚至超過100℃，主要可用于發(fā)電和供暖。地?zé)崮?14.地?zé)崮艿牡吞冀?jīng)濟(jì)與政策隨著技術(shù)的進(jìn)步和政策環(huán)境的改善，中國(guó)地?zé)崮苄袠I(yè)在近些年取得了顯著的發(fā)展。國(guó)家出臺(tái)了一系列政策為行業(yè)發(fā)展指明了方向，《地?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》提出后，我國(guó)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)進(jìn)入了飛速發(fā)展期。地方政府也積極響應(yīng)國(guó)家政策，相繼出臺(tái)地?zé)崮苄袠I(yè)相關(guān)的地方政策、法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)等，為地?zé)崮荛_發(fā)利用提供了良好的發(fā)展環(huán)境和廣闊的市場(chǎng)需求。地?zé)崮?14.地?zé)崮艿牡吞冀?jīng)濟(jì)與政策2021年是“十四五”期間地?zé)岚l(fā)展極為關(guān)鍵的一年，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局等八部委發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的若干意見》提出：堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃、因地制宜、有序開發(fā)、清潔高效、節(jié)水環(huán)保、鼓勵(lì)創(chuàng)新的原則，穩(wěn)妥推進(jìn)地?zé)崮苜Y源勘查和項(xiàng)目建設(shè)，規(guī)范和簡(jiǎn)化管理流程，完善信息統(tǒng)計(jì)和監(jiān)測(cè)體系，保障地?zé)崮荛_發(fā)利用高質(zhì)量發(fā)展。地?zé)崮?14.地?zé)崮艿牡吞冀?jīng)濟(jì)與政策2022年，國(guó)家發(fā)改委等九部門印發(fā)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》。規(guī)劃提出，積極推進(jìn)地?zé)崮芤?guī)模化開發(fā)?！丁笆奈濉爆F(xiàn)代能源體系規(guī)劃》和《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》的相繼發(fā)布，提出因地制宜開發(fā)利用地?zé)崮?，建設(shè)一批多能互補(bǔ)的清潔能源基地；到2025年，地?zé)崮芙ㄖ?yīng)用面積1億平方米以上。業(yè)內(nèi)人士對(duì)此樂觀地表示，國(guó)內(nèi)政策法規(guī)及行業(yè)地方標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)出臺(tái)，為我國(guó)地?zé)崮苄袠I(yè)的發(fā)展帶來了歷史性機(jī)遇。地?zé)崮?14.地?zé)崮艿牡吞冀?jīng)濟(jì)與政策《新時(shí)代的中國(guó)能源發(fā)展》白皮書指出，中國(guó)將堅(jiān)持創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念，以推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展為主題，以深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線，全面推進(jìn)能源消費(fèi)方式變革，構(gòu)建多元清潔的能源供應(yīng)體系，實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，不斷深化能源體制改革，持續(xù)推進(jìn)能源領(lǐng)域國(guó)際合作，中國(guó)能源進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展新階段。白皮書創(chuàng)新地?zé)崮荛_發(fā)利用模式，開展地?zé)崮艹擎?zhèn)集中供暖，建設(shè)地?zé)崮芨咝ч_發(fā)利用示范區(qū)。潮汐能Part.02潮汐能021.潮汐能的來源潮汐能，海水周期性漲落運(yùn)動(dòng)中所具有的能量，是由潮汐現(xiàn)象產(chǎn)生的能源，它與天體引力有關(guān)。地球-月亮-太陽(yáng)系統(tǒng)的吸引力和熱能是形成潮汐能的來源。真實(shí)月球引力和平均引力的差值稱為干擾力，干擾力的水平分量迫使海水移向地球、月球連線并產(chǎn)生水峰。對(duì)應(yīng)于高潮的水峰，每隔24小時(shí)50分鐘（即地球同一經(jīng)度從第一次正對(duì)月球到第二次正對(duì)月球所需時(shí)間）發(fā)生兩次，亦即月球每隔12小時(shí)25分鐘即導(dǎo)致海水漲潮一次，此種漲潮稱為半天潮。潮汐導(dǎo)致海水平面的升高與降低呈周期性。每一月份滿月和新月的時(shí)候，太陽(yáng)、地球和月球三者排列成一直線。此時(shí)由于太陽(yáng)和月球累加的引力作用，使得產(chǎn)生的潮汐較平時(shí)高，此種潮汐稱為春潮。當(dāng)?shù)厍?、月球和太?yáng)成一直角，則引力相互抵消，因此而產(chǎn)生的潮汐較低，是為小潮。潮汐能021.潮汐能的來源各地的平均潮距不同，如某些地區(qū)的海岸線會(huì)導(dǎo)致共振作用而增強(qiáng)潮距，而其他地區(qū)海岸線卻會(huì)降低潮距。影響潮距的另一因素科氏力，其源自流體流動(dòng)的角動(dòng)量守恒。若洋流在北半球往北流，其移動(dòng)接近地球轉(zhuǎn)軸，故角速度增大，因此，洋流會(huì)偏向東方流，即東部海岸的海水較高；同樣，若北半球洋流流向南方,則西部海岸的海水較高。潮汐現(xiàn)象產(chǎn)生的水位差表現(xiàn)為勢(shì)能，其潮流的速度表現(xiàn)為動(dòng)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(yùn)動(dòng)中潮汐最守信，最具規(guī)律性，又漲落于岸邊，也最早為人們所認(rèn)識(shí)和利用，在各種海洋能的利用中，潮汐能的利用是最成熟的。潮汐能022.潮汐能發(fā)展?fàn)顩r及目標(biāo)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，潮汐發(fā)電在國(guó)外發(fā)展很快。歐洲各國(guó)擁有浩瀚的海洋和漫長(zhǎng)海岸線，因而有大量、穩(wěn)定、廉價(jià)的潮汐資源，在開發(fā)利用潮汐方面一直走在世界前列。法、加、英等國(guó)在潮汐發(fā)電的研究與開發(fā)領(lǐng)域保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。一些國(guó)家和地區(qū),如英國(guó)、法國(guó)、加拿大等,正在積極推動(dòng)潮汐發(fā)電項(xiàng)目的開發(fā)和商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。英國(guó)的斯旺西灣潮汐能項(xiàng)目是全球規(guī)模最大的潮汐發(fā)電項(xiàng)目之一,該項(xiàng)目已經(jīng)成功建成并開始發(fā)電。一些國(guó)家還在海洋能源方面進(jìn)行了一系列研究和試驗(yàn),以推動(dòng)潮汐發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。潮汐能022.潮汐能發(fā)展?fàn)顩r及目標(biāo)20世紀(jì)初，歐、美一些國(guó)家開始研究潮汐發(fā)電。第一座具有商業(yè)實(shí)用價(jià)值的潮汐電站是1967年建成的法國(guó)郎斯電站。該電站位于法國(guó)圣馬洛灣郎斯河口。郎斯河口最大潮差13.4米，平均潮差8米。一道750米長(zhǎng)的大壩橫跨郎斯河。壩上是通行車輛的公路橋，壩下設(shè)置船閘、泄水閘和發(fā)電機(jī)房。郎斯潮汐電站機(jī)房中安裝有24臺(tái)雙向渦輪發(fā)電機(jī)，漲潮、落潮都能發(fā)電?？傃b機(jī)容量24萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量5億多度，輸入國(guó)家電網(wǎng)。1968年，前蘇聯(lián)在其北方摩爾曼斯克附近的基斯拉雅灣建成了一座800kW的試驗(yàn)潮汐電站。1980年，加拿大在芬地灣興建了一座2萬(wàn)kW的中間試驗(yàn)潮汐電站。世界上適于建設(shè)潮汐電站的20幾處地方，都在研究、設(shè)計(jì)建設(shè)潮汐電站。其中包括：美國(guó)阿拉斯加州的庫(kù)克灣、加拿大芬地灣、英國(guó)塞文河口、阿根廷圣約瑟灣、澳大利亞達(dá)爾文范迪門灣、印度坎貝河口、俄羅斯遠(yuǎn)東鄂霍茨克海品仁灣、韓國(guó)仁川灣等地。潮汐能022.潮汐能發(fā)展?fàn)顩r及目標(biāo)中國(guó)潮汐能的理論蘊(yùn)藏量達(dá)到1.1億kW。中國(guó)潮汐能資源的地理分布不均勻。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(zhǎng)江口，以下依次為珠江、晉江、閩江和甌江等河口。以地區(qū)而言，主要集中在華東沿海，其中以福建、浙江、上海長(zhǎng)江北支為最多，占中國(guó)可開發(fā)潮汐能的88%。在中國(guó)沿海，特別是東南沿海有很多能量密度較高，平均潮差4~5m，最大潮差7~8m。其中浙江、福建兩省蘊(yùn)藏量最大，約占全國(guó)的80.9%。中國(guó)早在20世紀(jì)50年代就已開始利用潮汐能，在這一方面是世界上起步較早的國(guó)家。1956年建成的福建省浚邊潮汐水輪泵站就是以潮汐作為動(dòng)力來排水灌田的。到了1958年，潮汐電站便在全國(guó)遍地開花。潮汐能022.潮汐能發(fā)展?fàn)顩r及目標(biāo)根據(jù)中國(guó)海洋能資源區(qū)劃結(jié)果，我國(guó)沿海潮汐能可開發(fā)的潮汐電站眾多，尤其集中在浙江和福建沿海。潮汐發(fā)電的優(yōu)勢(shì)在于其可預(yù)測(cè)性和高能量密度。相比于風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源，潮汐發(fā)電的潮汐運(yùn)動(dòng)具有較高的可預(yù)測(cè)性，能夠提供更穩(wěn)定和可靠的能源供應(yīng)。潮汐能量密度較高，每單位面積的能量產(chǎn)量較大，有助于提高能源利用效率。潮汐發(fā)電行業(yè)也面臨著一些挑戰(zhàn)。首先，潮汐發(fā)電技術(shù)仍需發(fā)展，技術(shù)環(huán)節(jié)仍需不斷改進(jìn)，以提高發(fā)電效率和降低成本。其次，潮汐發(fā)電的建設(shè)和維護(hù)成本較高，需要進(jìn)行復(fù)雜的海洋工程和設(shè)備安裝。環(huán)境影響與生態(tài)保護(hù)也是一個(gè)重要的考慮因素，如對(duì)海洋生物的影響以及與航運(yùn)和漁業(yè)的沖突。潮汐能022.潮汐能發(fā)展?fàn)顩r及目標(biāo)雖然潮汐發(fā)電行業(yè)面臨一些挑戰(zhàn)，但其具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，未來的趨?shì)仍然向好。以下是潮汐發(fā)電未來的幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：（1）技術(shù)改進(jìn)和成本降低：隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)和成熟，潮汐發(fā)電的效率將得到提高，并伴隨著成本的逐步降低。新的材料和工藝的應(yīng)用，以及更高效的渦輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)等技術(shù)創(chuàng)新，將有助于推動(dòng)潮汐發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。（2）規(guī)?；虡I(yè)化運(yùn)營(yíng)：隨著潮汐發(fā)電技術(shù)的成熟和可行性的證實(shí)，預(yù)計(jì)將有更多的潮汐發(fā)電項(xiàng)目得到規(guī)?；虡I(yè)化運(yùn)營(yíng)。這將有助于提高潮汐發(fā)電在整個(gè)能源產(chǎn)業(yè)中的地位，并促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。潮汐能022.潮汐能發(fā)展?fàn)顩r及目標(biāo)雖然潮汐發(fā)電行業(yè)面臨一些挑戰(zhàn)，但其具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ磥淼内厔?shì)仍然向好。以下是潮汐發(fā)電未來的幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：（3）海洋能源綜合利用：潮汐發(fā)電將與其他海洋能源技術(shù)相結(jié)合，如海洋熱能、海洋風(fēng)能等，形成海洋能源的綜合利用系統(tǒng)。通過充分利用多種海洋能源資源，可以提高能源利用效率和可持續(xù)發(fā)展能力。（4）政策支持和合作機(jī)制：政府和國(guó)際組織將繼續(xù)提供政策支持和資金投入，以推動(dòng)潮汐發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，國(guó)際間的合作機(jī)制也將加強(qiáng)，促進(jìn)技術(shù)交流和經(jīng)驗(yàn)分享，共同推動(dòng)潮汐能源的利用。（5）環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展：在潮汐發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中，環(huán)境保護(hù)和生態(tài)保護(hù)將得到重視。通過科學(xué)的環(huán)境評(píng)估和規(guī)劃，采取合適的措施來減少對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，保護(hù)海洋環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。潮汐能02潮汐能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)（1）潮汐能是一種清潔、不污染環(huán)境、不影響生態(tài)平衡的可再生能源。潮水每日漲落，周而復(fù)始，取之不盡，用之不竭。它完全可以發(fā)展成為沿海地區(qū)生活、生產(chǎn)和國(guó)防需要的重要補(bǔ)充能源。（2）它是一種相對(duì)穩(wěn)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(fā)電量穩(wěn)定，不存在豐、枯水年和豐、枯水期影響。（3）潮汐電站不需淹沒大量農(nóng)田構(gòu)成水庫(kù)，因此，不存在人口遷移、淹沒農(nóng)田等復(fù)雜問題。而且可用攔海大壩，促淤圍墾大片海涂地，把水產(chǎn)養(yǎng)殖、水利、海洋化工、交通運(yùn)輸結(jié)合起來，大搞綜合利用。這對(duì)于人多地少、農(nóng)田非常寶貴的沿海地區(qū)，更是個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。（4）潮汐電站不需筑高水壩，即使發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)或地震等自然災(zāi)害，水壩受到破壞，也不至于對(duì)下游城市、農(nóng)田、人民生命財(cái)產(chǎn)等造成嚴(yán)重災(zāi)害。（5）潮汐能開發(fā)一次能源和二次能源相結(jié)合，不用燃料，不受一次能源價(jià)格的影響，而且運(yùn)行費(fèi)用低，是一種經(jīng)濟(jì)能源。但也和河川水電站一樣，存在一次投資大、發(fā)電成本低的特點(diǎn)。潮汐能02潮汐能發(fā)電的缺點(diǎn)（1）潮差和水頭在一日內(nèi)經(jīng)常變化，在無(wú)特殊調(diào)節(jié)措施時(shí)，出力有間歇性，給用戶帶來不便。但可按潮汐預(yù)報(bào)提前制定運(yùn)行計(jì)劃，與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，以克服其間歇性。（2）潮汐存在半月變化，潮差可相差二倍，故保證出力、裝機(jī)的年利用小時(shí)數(shù)也低。（3）潮汐電站建在港灣?？冢ǔＫ顗伍L(zhǎng)，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(jià)較高。（4）潮汐電站是低水頭、大流量的發(fā)電形式。漲落潮水流方向相反，故水輪機(jī)體積大，耗鋼量多，進(jìn)出水建筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而且因浸泡在海水中，海水、海生物對(duì)金屬結(jié)構(gòu)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。潮汐能023.潮汐能源的應(yīng)用潮汐能利用的主要方式是發(fā)電。利用潮汐發(fā)電必須具備兩個(gè)物理?xiàng)l件。第一，潮汐的幅度必須大，至少要有幾米。第二，海岸的地形必須能儲(chǔ)蓄大量海水，并可進(jìn)行土建工程。潮汐發(fā)電的工作原理與常規(guī)水力發(fā)電的原理類似，它是利用潮水的漲、落產(chǎn)生的水位差所具有的勢(shì)能來發(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)的結(jié)構(gòu)要適合低水頭、大流量的特點(diǎn)。具體地說，就是在有條件的海灣或感潮河口建筑堤壩、閘門和廠房，將海灣(或河口)與外海隔開圍成水庫(kù)，并在閘壩內(nèi)或發(fā)電站廠房?jī)?nèi)安裝水輪發(fā)電機(jī)組。海洋潮位周期性的漲落過程曲線類似于正弦波。一定的高度差(即工作水頭)，從而驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。從能量的角度來看，就是將海水的勢(shì)能和動(dòng)能，通過水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)化為電能的過程。潮汐能023.潮汐能源的應(yīng)用①.單庫(kù)單向電站只用一個(gè)水庫(kù)，僅在漲潮（或落潮）時(shí)發(fā)電，我國(guó)浙江省溫嶺市沙山潮汐電站就是這種類型。（1）充水：開啟水閘，水輪機(jī)停運(yùn)，庫(kù)外上漲的潮水經(jīng)水閘進(jìn)入水庫(kù)，至庫(kù)內(nèi)外水位齊平為止。（2）等候：水閘關(guān)閉，水輪機(jī)停運(yùn)，水庫(kù)內(nèi)水位保持不變，庫(kù)外水位因退潮差下降，待庫(kù)內(nèi)外水位差達(dá)到一定水頭時(shí)，啟動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電。（3）發(fā)電：水庫(kù)的水向庫(kù)外流動(dòng)推動(dòng)機(jī)組發(fā)電，水庫(kù)水位下降，直至與外海潮位的水位差小于機(jī)組發(fā)電需要的最小水頭為止。（4）等候：水輪機(jī)停運(yùn)，水庫(kù)水位保持不變，待庫(kù)內(nèi)外水位齊平后，轉(zhuǎn)入下一循環(huán)。潮汐能023.潮汐能源的應(yīng)用①.單庫(kù)單向電站由于每晝夜?jié)q潮退潮各兩次，故單庫(kù)單向電站每晝夜發(fā)電兩次，停運(yùn)兩次，平均每日發(fā)電約9～11小時(shí)。由于采用單向機(jī)組，機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)電水頭較大，機(jī)組效率較高。也可采用漲潮時(shí)充水發(fā)電，退潮時(shí)泄水的形式。單庫(kù)單向電站多用于小型潮汐電站。潮汐能023.潮汐能源的應(yīng)用②.單庫(kù)雙向電站只用一個(gè)水庫(kù)，但是漲潮與落潮時(shí)均可發(fā)電，只是在平潮時(shí)不能發(fā)電。（1）在海水開始漲潮時(shí)，庫(kù)外潮位與水庫(kù)水位之差不足以發(fā)電時(shí)，關(guān)閉閘門等待潮位上漲。（2）庫(kù)外潮位上漲與水庫(kù)水位之差可以發(fā)電時(shí)，啟動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，閘門依然關(guān)閉。（3）庫(kù)外潮位開始退潮，潮位與水庫(kù)水位之差不足以發(fā)電時(shí)停止水輪機(jī)發(fā)電，打開閘門讓海水進(jìn)入水庫(kù)，直至兩者水位相同時(shí)關(guān)閉閘門。（4）水庫(kù)保持水位，直到潮位降至水庫(kù)水位以下可以發(fā)電時(shí)。（5）開啟水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，直到潮位重新上漲與水庫(kù)水位之差不可以發(fā)電時(shí)停止發(fā)電。（6）打開閘門把水庫(kù)中的水泄入海中，直到直至兩者水位相同時(shí)關(guān)閉閘門。潮汐能023.潮汐能源的應(yīng)用②.單庫(kù)雙向電站關(guān)閉閘門后又進(jìn)入等待狀態(tài)，開始下一個(gè)循環(huán)。單庫(kù)雙向電站每晝夜發(fā)電4次，停電4次，平均每日發(fā)電約14~16小時(shí)。跟單庫(kù)單向電站相比，發(fā)電小時(shí)數(shù)約增長(zhǎng)1/3，發(fā)電量約增加1/5。但由于兼顧正反兩向發(fā)電，發(fā)電平均水頭較單向發(fā)電小，相應(yīng)機(jī)組單位千瓦造價(jià)比單向發(fā)電為高。設(shè)備制造和操作運(yùn)行技術(shù)要求也高，宜在大中型電站中采用。潮汐能023.潮汐能源的應(yīng)用③.雙庫(kù)連續(xù)發(fā)電電站用兩個(gè)相鄰的水庫(kù)，使一個(gè)水庫(kù)在漲潮時(shí)進(jìn)水，另一個(gè)水庫(kù)在落潮時(shí)放水，這樣前一個(gè)水庫(kù)的水位總比后一個(gè)水庫(kù)的水位高，故前者稱為上水庫(kù)，后者稱為下水庫(kù)。水輪發(fā)電機(jī)組放在兩水庫(kù)之間的隔壩內(nèi)，兩水庫(kù)始終保持著水位差，故可以全天發(fā)電。（1）當(dāng)海水水位在高水庫(kù)水位與底水庫(kù)水位之間時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閘與泄水閘，此間由于水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，高水庫(kù)水位逐步下降，低水庫(kù)水位逐步上升。（2）當(dāng)海水漲潮時(shí)水位高于高水庫(kù)水位，打開進(jìn)水閘，充水到與海水水位相同時(shí)關(guān)閉進(jìn)水閘，此間由于水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，低水庫(kù)水位繼續(xù)上升。潮汐能023.潮汐能源的應(yīng)用③.雙庫(kù)連續(xù)發(fā)電電站用兩個(gè)相鄰的水庫(kù)，使一個(gè)水庫(kù)在漲潮時(shí)進(jìn)水，另一個(gè)水庫(kù)在落潮時(shí)放水，這樣前一個(gè)水庫(kù)的水位總比后一個(gè)水庫(kù)的水位高，故前者稱為上水庫(kù)，后者稱為下水庫(kù)。水輪發(fā)電機(jī)組放在兩水庫(kù)之間的隔壩內(nèi)，兩水庫(kù)始終保持著水位差，故可以全天發(fā)電。（3）海水退潮在水位低于高水庫(kù)水位