1.2 潮汐能的开发与利用

我国潮汐能可开发装机容量3850万kW,年发电量870亿kW·h。其中:辽宁省可开发装机容量58.6万kW,年发电量16.1亿kW ·h;上海市可开发装机容量70.5万kW,年发电量22.8亿kW·h;浙江省可开发装机容量891万kW,年发电量约290亿

kW·h;福建省可开发装机容量1032.2万kW,年发电量283.8亿kW·h,广东省可开

发装机容量64.9万kW,年发电量17.2亿kW ·h;广西壮族自治区可开发装机容量

38.7万kW,年发电量10.9亿kW·h。

我国早在1世纪就对潮汐现象有所研究。11世纪对潮汐理论的研究已有相当的成就,但对潮汐能的利用仅限于围潮晒盐、引潮灌溉、顺潮行舟等。1958年才开始兴建小型潮汐发电站。较大的有1974年6月建成的广东省顺德市的甘竹滩单向发电贯流潮汐电站,一期装机容量10×200kW;另一座是1978年8月建成的山东省乳山县白沙口单向发电贯

流潮汐电站,装机容量6×125kW。

1980年5月,江厦潮汐试验电站一期工程投产了两台(500kW+600kW)具有正反向发电、正反向泄水等四种运行工况的潮汐发电机组;1984年1月,二期工程投产了三台单机容量700kW、具有正反向发电、正反向泄水和正反向水泵等六种运行工况的潮汐发电机组,2007年10月投产的6号机组,实现了正反向水泵工况的运行实践,开创了开发利用潮汐能源的新局面。

潮汐电站开发方式有单库双向、单库单向、双水库发电等方式。

1.2.1 单库双向发电

单库双向发电即利用落潮、涨潮时都发电,其发电时间比单向发电时间长,但发电水头低,水轮机效率较低,运行较复杂。工程投资相应增加,其发电量比单向多15%~20%。

目前,世界上最大的潮汐电站———法国郎斯潮汐电站和我国最大的潮汐电站———江厦潮汐试验电站(总装机容量3900kW)是属于单库双向发电的开发方式。如图1 6、图

17、图18、图19所示。

图16 法国郎斯潮汐电站全景

图17 从海侧看江厦潮汐试验电站厂房

图18 从库侧看江厦潮汐试验电站厂房

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1.2.2 单库单向发电

单库单向发电即利用单一水库在落潮或涨潮时进行单向发电,其发电时间比双向短,但运行水头比双向高,水轮机效率也比双向高,一般以落潮发电为主。如以江厦潮汐试验电站为例,如采用3叶片转轮,其模型综合特性曲线见附图3,当H=3m,nr=150r/

min,D1=2.5m,则Ng=950kW,也就是单机出力可增加1.35倍,转速可提高1.2倍。

图110为三叶片单向发电灯泡贯流机组总图。以管型座为主要支撑,在灯泡头下有垂直支撑(球铰)———允许灯泡体有微小位移;两侧有水平支撑(球饺),以防震动。与河川灯泡贯流机组相同。不过用于潮汐发电的单向发电灯泡贯流机组,要有防海水、防海雾腐蚀等的措施。

图110 三叶片单向发电灯泡贯流机组(尺寸单位:mm;高程单位:m)

1—尾水管里衬;2—伸缩节装配;3—转轮室;4—导水机构装配;5—管型座;6—竖井里衬;7—发电机框架;

8—框架盖板;9—导流板装配;10—转轮装配;11—水导水封装配;12—主轴;13—主轴保护罩装配;

14—操作油管装配;15—受油器;16—接力器;17—竖井;18—梯子;19—主引出线装配;20—定

子装配;21—转子装配;22—灯泡头;23—空冷器;24—刷架装配;25—滑环装配;

26—制动器;27—垂直支撑;28—水平支撑;29—推力导轴承(组合轴承)

1.2.3 双库单向发电

即利用两个相邻水库,一个水库设有进水闸,仅在潮位比库内水位高时引水入库;另

一个水库设有泄水闸、仅在潮位比库内水位低时才泄水,即落潮泄水出库。这样前一个水库的水位总比后一个水库高,故前者为上水库,后者为下水库。发电机组在上下库之间,一般为贯流机组或常规轴流机组。

上、下水库总保持一个水位差,可实现全天连续单向发电。但因其发电水头比单库双向低,发电量也少,工程量又大,现一般都不采用。如图111所示。

灯泡式贯流机组是开发潮汐能源的有效方式,这种机组具有单位流量大,单位转速高,厂房结构简单等优点,且可正反向发电、正反向泄水和正反向水泵等六种运行工况,这可充分开发利用潮汐能资源。图112为江厦电站潮汐发电机组。

图111 双水库开发潮汐电站

图112700kW潮汐发电机组