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1、新能源與分布式發(fā)電技術(shù)第4章潮汐與潮汐能發(fā)電主講人朱曉榮§4潮汐能與潮汐發(fā)電關(guān)注的問題潮汐是怎樣形成的？人類從何時(shí)開始懂得潮汐能的利用，又是如何利用的？潮汐發(fā)電的原理是怎樣的？潮汐電站什么樣？潮汐發(fā)電有什么特點(diǎn)？潮汐發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r如何？教學(xué)目標(biāo)了解人類認(rèn)識(shí)和利用潮汐歷史，了解或掌握潮汐資源的特征及其分布，掌握潮汐發(fā)電的基本原理和潮汐電站的構(gòu)成，了解潮汐發(fā)電的發(fā)展應(yīng)用情況。§4.1人類對(duì)潮汐的認(rèn)識(shí)和利用我國古人把白天的海水漲落叫做“潮”，夜間的海水漲落叫做“汐”，合起來稱為“潮汐”。§4.1.1人類對(duì)潮汐的認(rèn)識(shí)潮汐是由于太陽和月球?qū)Φ厍蚋魈幰Φ牟煌鸬暮Ｋ幸?guī)律的、周期性的漲落
2、現(xiàn)象。太陽和月球引起的海水上漲，分別稱為太陽潮和太陰潮?！?.1人類對(duì)潮汐的認(rèn)識(shí)和利用§4.1.1人類對(duì)潮汐的認(rèn)識(shí)俗話說：初一、十五漲大潮；初八、二十三，處處見海灘。農(nóng)歷每月初一，太陽和月球位于地球同側(cè)，三者近似在一條直線上，日月的引力方向相同，合力最大，形成大潮。每月十五，日月在地球的兩側(cè)，太陽潮和太陰潮也能共同形成大潮（想想：為什么？）當(dāng)太陽和月球?qū)Φ爻芍苯欠较驎r(shí)，太陽潮的落潮和太陰潮的漲潮，二者共同作用，相互抵消，形成潮勢(shì)較弱的小潮。§4.1.2人類對(duì)潮汐的早期利用潮汐是人類最早認(rèn)識(shí)和利用的海洋動(dòng)力資源。我國對(duì)潮汐能的利用最早，可追溯到1300多年前的唐朝。宋代有巧用潮汐建石
3、橋的工程實(shí)例：洛陽橋，是一座長834米，寬7米跨江接海的大石橋，建于北宋年間。幾十噸重的大石梁，怎么架到橋墩上去的呢？工匠發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)馗哌_(dá)6米的潮差可利用，漲潮時(shí)，將石料放在木排上，將木排引入兩個(gè)橋墩之間，潮水上漲，慢慢高過橋墩；潮水下落，石料就落在石墩上了。6~7世紀(jì)，我國就有沿海居民利用潮汐磨來碾磨谷物。 近些年在山東蓬萊地區(qū)發(fā)現(xiàn)了這種早期的潮汐磨。§4.1.2人類對(duì)潮汐的早期利用10世紀(jì)左右，在波斯灣，人們開始以潮汐能為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)水車進(jìn)行面粉加工。11～12世紀(jì)，大西洋沿岸也出現(xiàn)了潮汐磨坊，有些一直沿用到20世紀(jì)。英國至今仍保留著一個(gè)12世紀(jì)的潮汐磨，碾谷子供游客參觀。16世紀(jì)，俄
4、國沿海居民也使用過類似的潮汐能水磨，18世紀(jì)，俄國還出現(xiàn)了以潮汐能為動(dòng)力的鋸木廠。歐洲西海岸的潮汐磨房使早期工業(yè)國家走上發(fā)財(cái)至富的道路，并把它帶到美洲新大陸。到了20世紀(jì)，潮汐能的魅力達(dá)到了高峰，人們開始懂得利用潮差能來發(fā)電?！?.2潮汐能資源§4.2.1潮汐的描述和分類用于描述潮汐的各個(gè)要素如圖所示。潮位基本點(diǎn)海面的一漲一落兩個(gè)過程為一個(gè)潮汐循環(huán)。相鄰的兩次高潮（或低潮）間隔的平均時(shí)間，稱為潮汐的平均周期。按照一個(gè)太陰日（24小時(shí)50分鐘）里有幾個(gè)漲落周期，潮汐可分為半日潮、全日潮和混合潮三種類型。半日潮：在一個(gè)太陰日里海面有兩漲兩落，半日完成一個(gè)周期。世界上多數(shù)海區(qū)的潮汐都是半
5、日潮。全日潮：在一個(gè)太陰日里只有一漲一落，一日完成一個(gè)周期?；旌铣保好咳諠q落兩次和漲落一次混雜出現(xiàn)的潮汐。又分為不規(guī)則半日潮和不規(guī)則全日潮?！?.2.1潮汐的描述和分類§4.2.2潮汐能資源及其分布海水漲落及潮水流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能和勢(shì)能稱為潮汐能。很多時(shí)候，將潮水流動(dòng)所具有的動(dòng)能稱為潮流能，而潮汐能特指海水漲落形成的勢(shì)能。在各種海洋能資源中，潮汐能不是最多的，但卻是目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下最為現(xiàn)實(shí)的一種?！?.2.2.1世界潮汐能資源聯(lián)合國教科文組織數(shù)據(jù)，全世界潮汐能的理論蘊(yùn)藏量約為30億千瓦，是目前全球發(fā)電能力的1.6倍。估計(jì)技術(shù)上允許利用的約1億千瓦。潮汐能大小直接與潮差有關(guān)，潮差越大
6、，能量也就越大。在深海大洋中的潮差一般較小，潮汐能量并不大；而淺海、狹窄的海灣和某些河口區(qū)潮差較大。實(shí)踐證明，平均潮差≥3m才有經(jīng)濟(jì)效益，否則難于實(shí)用化?！?.2.2.2我國的潮汐能資源據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，全國潮汐能蘊(yùn)藏量約為2.9億千瓦（比10個(gè)三峽電站還要多），年發(fā)電量可達(dá)2750億度，可供應(yīng)一億個(gè)城市家庭用電?！吨袊履茉磁c可再生能源1999白皮書》資料顯示我國可開發(fā)潮汐能資源裝機(jī)容量達(dá)2000多萬千瓦，年發(fā)電量可達(dá)600多億度。據(jù)1982年可開發(fā)潮汐資源調(diào)查數(shù)據(jù)，福建、浙江可開發(fā)的潮汐能裝機(jī)容量為1913萬千瓦，年發(fā)電量為547億千瓦時(shí)，占全國可開發(fā)利用潮汐能總裝機(jī)容量的88.65
7、%?！?.3潮汐發(fā)電原理和電站構(gòu)成和內(nèi)陸河川的水力發(fā)電相比，潮汐能的能量密度很低，相當(dāng)于微水頭發(fā)電的水平。世界上平均潮差（多次潮差的平均值）的較大值約為13～15m。我國的最大平均潮差為8.9m，出現(xiàn)在浙江杭州的灣瞰浦。潮汐發(fā)電和水力發(fā)電的基本原理是一樣的，所用設(shè)備也大致相同?！?.3.1潮汐發(fā)電的原理§4.3.1.1潮汐發(fā)電的方式廣義的潮汐發(fā)電，按能量利用的形式分為兩種：一種是利用潮汐時(shí)流動(dòng)的海水所具有的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，稱為潮流發(fā)電；一種是在河口、海灣
