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            潮汐发电技术

            发布时间: 2014-07-01 14:56:19   作者:无   来源:

             

            第一部分:概述
            第二部分:技术原理
            第三部分:国内应用和发展
            第四部分:国外应用和发展
            第五部分:供应商信息
            第六部分:大玩家彩票网址经典案例
             
            概述
            潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能,其利用原理和水力发电相似。潮汐能是以势能形态出现的海洋能,是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能。它包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量,潮水在涨落中蕴藏着巨大能量,这种能量是永恒的、无污染的能量。
            海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中,汹涌而来的海水具有很大的动能,而随着海水水位的升高,就把海水的巨大动能转化为势能;在落潮的过程中,海水奔腾而去,水位逐渐降低,势能又转化为动能。世界上潮差的较大值约为1315m,但一般说来,平均潮差在3m以上就有实际应用价值。潮汐能是因地而异的,不同的地区常常有不同的潮汐系统,他们都是从深海潮波获取能量,但具有各自独特的特征。
            潮汐能的利用方式主要是发电。潮汐发电是利用海湾、河口等有利地形,建筑水堤,形成水库,以便于大量蓄积海水,并在坝中或坝旁建造水利发电厂房,通过水轮发电机组进行发电。只有出现大潮,能量集中时,并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方,从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有,但世界各国都已选定了相当数量的适宜开发潮汐电站的站址。
            潮汐现象起因于地球、月亮和太阳相对的天体运动,故大致是可预测的。潮汐发电与普通水利发电原理类似,通过出水库,在涨潮时将海水储存在水库内,以势能的形式保存,然后,在落潮时放出海水,利用高、低潮位之间的落差,推动水轮机旋转,带动发电机发电。差别在于海水与河水不同,蓄积的海水落差不大,但流量较大,并且呈间歇性,从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。
            潮汐发电的工作原理:在适当的地点建造一个大坝,涨潮时,海水从大海流入坝内水库,带动水轮机旋转发电;落潮时,海水流向大海,同样推动水轮机旋转而发电。因此,潮汐发电所用的水轮机需要在正反两个方向的水流作用下均能同向旋转。
             
            技术原理
            由于潮水的流动方向是不断改变的,因此潮汐发电可以分为单库单向型、单库双向型和双库单向型三种类型。
            1.单库单向型
                  涨潮时坝门打开,海水充满蓄水库;落潮时坝门关闭,潮水驱动水轮机发电。涨潮时,充水闸闸外潮位高于水库水位,此时开启充水闸,向蓄水库充水,当库内外水位相平时即关闭充水闸;等候落潮,在发电厂厂房处,当水库水位与潮水位之差达到一定数量时开机发电;当库内外水位差降至最小发电水头时停机,待潮水位上涨高于水库水位时再次开启充水闸向库内充水。至此完成一个循环。
                  单库单向型潮汐电站的有点事设备结构简单,投资少;缺点是潮汐能利用率低,发电不连续。
            2.单库双向型
                  单库双向型潮汐电站落潮和涨潮都发电,且与扬水并用。为了保持落差,并非落潮一开始就发电,而是向蓄水池注水,然后停机待机,直到潮水落到潮差的一半时才开始放水发电。反之亦然,涨潮一开始不立即发电,而是将蓄水池剩余的水抽向大海,再停机待机一段时间,直到潮水涨到一半潮差时再开始发电。尽管如此,用于发电的时间远远超过注水和待机的时间和。
            单库双向型潮汐电站的特点是机组在涨潮和落潮时都能发电,他适应天然潮汐过程,潮汐能利用率高,但投资较大。
            3.双库单向型
            双库单向型备有高、低两个水库,发电机组则置于两水库之间。落潮时不是利用水库与海面之间的落差发电,而是利用高、低两水库之间的水位差来发电,这就与不断变化的海面水位无关。涨潮时高库被充满,落潮时将低库放水,从而形成两池之间的水位差。利用该水位差可使机组连续运转。
            双库单向型潮汐电站可以实现连续发电,但要建两个水库,投资比较大,而其工作水头降低。
             
            国内发展和应用现状
            我国的潮汐电站建设开始于20世纪50年代中期,经过了1958年前后、70年代初期和80年代3个时期建设,至80年代初共建设有76个潮汐电站。在80年代运行的有8座,目前还在运行的潮汐能电站只剩下了3座,分别是:总装机容量3 200 kW的浙江温岭的江厦站、总装机容量150 kW的浙江玉环的海山站、总装机容量640 kW的山东乳山的白沙口站。
            我国是世界上建造潮汐电站最多的国家。我国第一座潮汐电站是浙江临海的汐桥村潮汐电站,早在1959年建成,总容量60 kW。位于浙江乐清湾的江厦潮汐电站首台500 kW机组1980年开始发电,1985年全部竣工,总装机容量3 200kw,电站属于单库双向运行方式,是我国最大、世界第三的潮汐电站。我国还有福建幸福洋(1 280kw1989年投入运行)、山东乳山自沙口(640kw1978年投入运行)、浙江象山岳浦(150 kw1971投入运行)、浙江鱼宦海山f150 kW1975年投入运行)、江苏太仓浏河(150 kw1976年投入运行)、广西钦州果子山(40 kW1977年投入运行)等潮汐电站。
            我国沿岸的潮汐能资源主要集中在东海沿岸,又以福建、浙江两省最多,合计装机容量为1 925kW,年发电量为551亿kWh,分别占全国总量的883%。并且两省内的资源分布也不均匀,主要集中在几个大海湾内。
             
            国外发展和应用现状
                  世界上规模晟大的潮汐电站是法国的朗斯(Rance)电站,位于法国西北部、流人英法海峡的朗斯河口。电站于1961年动工,在朗斯河口修建了一座长750 m的大坝,形成面积22 km2的水库。潮位差最大值为135 m,平均值为85 m,调节库容184亿m319668月首台机组发电,1967年全部竣工。发电设备置于坝内,共有24台单机容量10 MW的水车(4叶片,横轴圆桶形卡h兰式水轮机)和可逆式灯泡发电机组,年发电量5.44亿kwh。朗斯电站已正常运行了40余年,迄今仍为世界最大的潮汐发电站。
                  此外,前苏联于1968年在位于白令海沿岸宽度仅50 m的河口建成基斯洛潮汐电站。利用的潮差为1339 m,安装了2400 kW双向贯流式机组。电站的特点是采用漂运沉箱方法施工,技术上突破了传统的水工建造方法,建筑费用可节省28%一33%。
            加拿大于19805月动工,在安纳波利斯河的河口建造1座试验潮汐电站,装有1178Mw的全贯流式机组。19848月发电。这是为今后在芬地湾兴建的大型潮汐电站奠定基础。初步统计,目前,全世界潮汐电站的总装机容量为265kW
             
            供应商信息
            武汉华胜电力科技有限公司
            法国电力公司
            可再生能源控股公司(REH)
            公司动态西门子拟剥离在水力发电站合资公司(Voith
            东方电机股份有限公司,四川德阳
            汕尾市新能源开发有限公司
             
            经典案例
            300亿美元潮汐发电:威尔士多渠道摆脱石油和煤
            威尔士的塞文河,关于在塞文河入海口上修建潮汐发电大坝项目的讨论已经进行了100多年目前威尔士在可再生能源方面的强项是海洋能源发电(包括海浪能、潮流能与潮差能),光伏发电也有相当实力,氢能也是我们未来发展的方向,并且氢能的提取将主要是在低碳原料中获取,比如生物质1121日,英国政府宣布批准在南威尔士Talbot港修建全球最大的装机容量为350MW的生物质发电厂。该电厂建成后将可供威尔士一半的家庭用电。不过,这仅仅是英国威尔士近乎宏伟的可再生能源战略的一步。
            世界银行碳金融部门(Carbon Finance Unit)在今年9月发布的《2007碳交易市场国别与趋势》统计,2006年全球碳交易市场估计达到300亿美元,三倍于前一年。其中欧盟碳排放交易计划(European Union Emissions Trading Scheme)下的欧盟津贴(European Union Allowances)通过销售和二次销售碳排放实现250亿美元。
                碳交易市场和与清洁技术及商业相关的新兴市场已经吸引了资本市场和有经验的投资者的积极响应。分析家估计,20073月大约有118亿美元投资于58种碳基金,而20065月只有46亿美元投资于40种类似的基金。投资于碳产业链的基金中有50%左右来自于英国。
                目前,英国已经成为世界上发展低碳经济的领先国家,而威尔士又是英国发展低碳经济的先锋。
            22日,《第一财经日报》就可再生能源发展、低碳经济等问题专访了威尔士议会政府“可再生能源产业发展部”主任Ronald J. Loveland博士。
            不可能的“任务”:有意为之
              目前,可再生能源发电占威尔士发电比例约为5%。Ronald告诉记者:“不过,我们现在要求所有发电企业每年可再生能源发电比例为7%。”实际上,这个配额对于大多数企业而言很难完成。
              “这样高的比例是有意设置的,并且以后还会逐年增加。”Ronald表示。明知多数发电企业很难完成,却设计这样配额比例,这与英国和威尔士在可再生能源发展上的补贴政策有关。
              可再生义务(Renewable Obligation)是相关补贴政策中的重要一环。按照规定,英国政府要求所有的电力公司必须有一定的可再生能源发电比例。“在这种安排下,发电企业只有两种选择,要么发展可再生能源发电,要么就是支付罚金。”他说,这些罚金将被纳入到一个固定的“盘子”(即“可再生义务”)中,这个“盘子”中的资金包括来自企业的罚金,还包括一部分的财政补贴。然后这个“盘子”将向那些完成了可再生能源发电配额的企业进行补贴。
              这项补贴将能使得那些大力发展可再生能源发电的企业获得相应的盈利,从而有足够的动力去发展可再生能源项目。上文提到的生物质发电厂,就是由著名的可再生能源开发公司Prenergy投资4亿英镑开发,项目燃料全部是来自于从美国和加拿大进口的木屑,计划将于2009年完工,于2010年一季度正式并网发电。
              与诸如风能等可再生能源项目相比,该项目更优异的地方在于,在其25年内的设计年限内,它可以实现全年365天中全天候运转。
              “我们发展生物质能源,并不采用粮食类的生物质。”Ronald强调,威尔士的生物质能源主要通过废料、市政垃圾等获得原料。他告诉记者,威尔士在发展可再生能源方面实行了技术导向与补贴相挂钩的政策。发电企业所使用的不同可再生能源技术将会使它们获得不同额度的补贴。
              可再生能源补贴:技术导向
              目前,威尔士的可再生能源补贴标准为3便士一度电。“这个价格相当于那些传统能源发电的生产成本。”Ronald说,发展可再生能源项目的企业一般都是盈利的,特别是风电企业。
              据他介绍,在现有的体制下,只要发电企业的可再生能源发电项目发完1MW的电量,企业就可以获得一个可再生能源发电证书,从而获得补贴。不过,按照制度设计,它们所用不同技术将获得不同额度的补贴。
              比如,如果在陆上风力发电1MW,企业将会获得1MW的补贴;而如果它们是在海上进行风力发电1MW的话,那么就可以获得1.5MW额度的补贴。如果企业是在海上进行潮汐能发电,或者在陆上进行光伏发电的话,同样是1MW的电量,它们可以获得2MW左右的补贴。如果是用联产式(指传统能源发电加回收废气发电)的话,1M则只能获得0.4MW的补贴。
              技术导向的补贴制度安排也反映了威尔士政府在实施可再生能源发电项目上的多样化取向。
              目前,在英国包括在威尔士当地,最引人注目和争议的可再生能源项目并不是Prenergy生物质发电厂项目,而是探讨近百年,近期有明显进展的塞文河潮汐发电大坝项目(Severn Barrage)。该项目预计耗资300亿美元,在威尔士塞文河入海口上修建10英里长,设计寿命120年的发电大坝。大坝建成后,装机容量将高达8500MW,将可以满足英国所需要的5%能源需求。
              该项目在100年前就被提出,上个世纪80年代开始耗资数千万美元进行项目论证。101日,英国官方支持的可持续发展委员会(Sustainable Development Commission)发布报告表示,敦促政府要抓住当前“独一无二”的机遇来推动这个目前仍具有争议的项目。他们认为这将帮助英国解决缩减碳排放的目标,并且获得可持续的清洁再生能源。
              不过该报告也提出该项目需要注意环境影响问题及融资问题。对于环境问题,Ronald表示,他们正在进一步研究大坝如果修建后,在未来120年中将会对河口产生何种影响;至于资金问题,他表示,大坝修建后所提供的电力价格将极具竞争力,肯定能吸引那些有着长期投资兴趣的投资方。
              发展可再生能源并不意味着只有一条道路可以走,按照威尔士的可再生能源规划,能源多样性是其一个重要方面。
              “目前威尔士在可再生能源方面的强项是海洋能源发电(包括海浪能、潮流能与潮差能),光伏发电也有相当实力,氢能也是我们未来发展的方向,并且氢能的提取将主要是在低碳原料中获取,比如生物质。”Ronald表示。
              据悉,全球最大的波浪能转换器将于明年在威尔士彭布鲁克近海建立。该项目建立之后将可以为5000户家庭提供电力。风电方面,威尔士目前已有300MW的陆上风电工程,三个批准立项的海上风电工程包括North Hoyle60MW)、Rhyl FlatsScanweather(各100MW),目前正在计划中的有750MW1500MW通过管道传输的海上风电场。
              微型发电方面,威尔士计划到2020年建成200000个微电热系统与100000个微热系统。光电方面,全球最大的晶硅太阳能电池生产商夏普则把其在欧洲的生产基地放在了威尔士。
              制度与挑战:低碳经济的未来
              “我们面临最大的挑战仍然是需要说服公众接受新能源。”Ronald说,“尽管我们在发展可再生能源方面已经把英格兰远远地抛在了后面,并且在与苏格兰进行竞争。”
              不久前,英国议会公布《气候变迁法案》(Climate Change Bill)的草案,宣布将在2050年将碳排放缩减到现在的60%。然而,该目标甫一公布即遭到环保团体的指责,认为应该进一步缩减碳排放。在上周一,英国首相布朗表示,将建立专门的委员会来探讨研究缩减碳排放到80%的目标。这种对于降低碳排放的压力同样施加于威尔士政府身上。
              “我们要求到2011年的时候,威尔士所有新建楼宇必须达到‘零碳’标准;并且自2011年起,力争达到每年3%的碳减排目标。到2020/2025年,国家(指威尔士)实现可再生电力的自给自足。”Ronald向记者介绍了威尔士实施新能源和可持续发展的目标。另据资料显示,威尔士计划到2010年,国家利用的能源有10%来自于可再生能源,力求到2020年达到20%。
              “按照《气候变迁法案》的草案,英国已经确定要建立独立的气候变迁委员会(Climate Change Commission)”,他说,该委员会将独立运作,其职责就是监督政府削减碳排放的工作。如果政府无法完成既定的减排目标,该委员会将有权利将政府告上法庭。“所以对于我们(威尔士国民议会政府)来说,不大力推动可再生能源和碳排放的减排将会面临很大的风险。”Ronald表示。
              不过,挑战不仅仅来自于目标,更来自于民众。“发展低碳经济最大的挑战来自于民众,普通老百姓一般不太喜欢变化,他们会认为使用传统能源是天经地义的事情,并且使用新能源的价格相对而言要高些。”他表示,即使有各种可再生能源发展的补贴,但这些资金的最终来源还是消费者。所以要尽量让民众不至于反对这个进程。
              “我们必须教育民众,如果现在不赶紧采取行动,那么全球变暖的后果将会极其严重。”他表示。据悉,前不久英国发布的一个名为斯特恩报告(Stern Review)显示,如果现在不采取行动,那么50年后的经济前景将会非常危险。
              目前,威尔士在可再生能源方面建立起一个完整的产业链。据悉,该地区已经有1370家从事可持续发展技术的公司,拥有雇员20000人,其创造的营业额超过11亿英镑。
              布朗在上周一的讲话中,还表示,要想达到未来缩减碳排放的目标,关键在于要建立一个全新的全球性碳排放交易市场,应该利用市场的力量来建立一个全球性的碳排放交易价格。就此,Ronald认为,要想达到这样的目标仍然需要很长的路要走,不过这样的市场肯定能建立起来。
            “不过这个市场体系的设计需要注意两个问题,首先是对贫困人口的保护措施,不能对他们的生活造成严重的影响;其次是对那些传统的能源消耗大户,如钢铁、铝企业有一定的保护措施,以免使其他们在市场竞争中失败。”Ronald认为。