潮汐能不能被充分開發(fā)利用的原因是什沒(méi)?

【專家解說(shuō)】：目前，只有潮汐能發(fā)電技術(shù)比較成熟，其他形式海洋能的應(yīng)用大都還停留在探索階段。 2.1 潮汐能 潮汐能是海水受到月球、太陽(yáng)等天體引力作用而產(chǎn)生的一種周期性海水自然漲落現(xiàn)象，是人類認(rèn)識(shí)和利用最早的一種海洋能。潮汐能發(fā)電與水力發(fā)電的原理、組成基本上是一樣的，也是利用水的能量使水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。問(wèn)題是如何利用海潮所形成的水頭和潮流量，去推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。海水的垂直漲落運(yùn)動(dòng)稱為潮汐，海水水平運(yùn)動(dòng)叫潮流。人們通常把潮汐和潮流中所包含的機(jī)械能統(tǒng)稱為潮汐能。潮汐能利用一般分兩種形式：一是利用潮汐的動(dòng)能，直接利用潮流前進(jìn)的力量來(lái)推動(dòng)水車、水泵或水輪發(fā)電機(jī)；一是利用潮汐的位能，在電站上下游有落差時(shí)引水發(fā)電。由于利用潮汐的動(dòng)能比較困難，效率又低，所以潮汐發(fā)電多采用后一種形式，潮汐電站就是利用海洋潮位漲、落與庫(kù)水位形成落差進(jìn)行漲落潮發(fā)電。利用潮汐能發(fā)電可以采用單庫(kù)單向、單庫(kù)雙向或雙庫(kù)單向等三種形式[5,6]。 國(guó)外利用潮汐發(fā)電始于歐洲，20世紀(jì)初德國(guó)和法國(guó)已開始研究潮汐發(fā)電。世界上最早利用潮汐發(fā)電的是德國(guó)1912年建成的布蘇姆潮汐電站，而法國(guó)則于1966年在希列塔尼米島建成一座最大落差為13.5m、壩長(zhǎng)750m、總裝機(jī)容量24萬(wàn)kW的朗斯河口潮汐電站，年均發(fā)電量為5.44億kW?h，它使潮汐電站進(jìn)入了實(shí)用階段。之后，美、英、加拿大、前蘇聯(lián)、瑞典、丹麥、挪威、印度等國(guó)都陸續(xù)研究開發(fā)潮汐發(fā)電技術(shù)，興建各具特色的潮汐電站，并已取得巨大成功。 我國(guó)大陸海岸線長(zhǎng)1.8萬(wàn)km，曲折的海岸線，眾多的潮汐河流，蘊(yùn)藏著豐富的潮汐能源。潮汐能利用的近代發(fā)展，起始于20世紀(jì)50年代后期。從1958年起，我國(guó)陸續(xù)在廣東順德、東灣、山東乳山、上海崇明等地建立了幾十座潮汐能發(fā)電站，其中浙江省溫嶺市西南角樂(lè)清灣江廈潮汐試驗(yàn)電站裝機(jī)容量最大，功率為3 200kW，僅次于法國(guó)的郎斯潮汐發(fā)電站和加拿大安納波利斯潮汐發(fā)電站，是亞洲最大的潮汐電站。目前，國(guó)內(nèi)外已建的主要潮汐電站如表2所示 表2 國(guó)內(nèi)外已建主要潮汐電站 站名 所在地 裝機(jī)容量（MW） 運(yùn)行方式 建成時(shí)間 朗斯 法國(guó) 24×10 單庫(kù)雙向 1967年 安納波利斯 加拿大 1×20 單庫(kù)單向 1984年 基斯洛灣 前蘇聯(lián) 2×0.4 單庫(kù)雙向 1968年 江廈 中國(guó)浙江 1×0.5 1×0.6 3×0.7 單庫(kù)雙向 1985年 海山 中國(guó)浙江 2×0.075 雙庫(kù)連程 1975年 白沙口 中國(guó)山東 0.96 單庫(kù)單向 1978年 瀏河 中國(guó)江蘇 2×0.075 單庫(kù)雙向 1976年 鎮(zhèn)口 中國(guó)廣東 6×0.026 單庫(kù)雙向 1972年 果子山 中國(guó)廣西 0.04 單庫(kù)單向 1977年 潮汐能發(fā)電是一項(xiàng)潛力巨大的事業(yè)，經(jīng)過(guò)多年來(lái)的實(shí)踐，在工作原理和總體構(gòu)造上基本成型，可以進(jìn)入大規(guī)模開發(fā)利用階段，隨著科技的不斷進(jìn)步和能源資源的日趨緊缺，潮汐能發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來(lái)將有飛速的發(fā)展，潮汐能發(fā)電的前景是廣闊的。 2.2 波浪能 波浪能發(fā)電是繼潮汐發(fā)電之后發(fā)展最快的一種海洋能源利用措施。波浪能是由大氣層和海洋在相互影響的過(guò)程中，由于在風(fēng)和海水重力作用下形成永不停息、周期性上下波動(dòng)的波浪，這種波浪具有一定的動(dòng)能和勢(shì)能。波浪能的大小與波高的平方和波動(dòng)水域面積成正比。目前，日本、英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、加拿大、中國(guó)等都在研究波浪能發(fā)電，以日本、英國(guó)、挪威等國(guó)開發(fā)利用的水平較高。 解決波浪能發(fā)電的關(guān)鍵是波浪能轉(zhuǎn)換裝置。目前，人們運(yùn)用最多的幾種方式有氣動(dòng)式波浪能發(fā)電、液動(dòng)式波浪能發(fā)電、蓄水波浪能發(fā)電等。氣動(dòng)式波浪能發(fā)電是利用波浪的起伏力量，均勻地把波浪能轉(zhuǎn)換成氣流能，以推動(dòng)空氣渦輪機(jī)發(fā)電。世界上第一臺(tái)小型氣動(dòng)式波浪能發(fā)電裝置是日本人益田在1964年發(fā)明的。液動(dòng)式波浪能發(fā)電裝置是把波浪能轉(zhuǎn)換成液壓能，再通過(guò)液壓電機(jī)發(fā)電。比較典型的是英國(guó)人索爾特博士發(fā)明的“點(diǎn)頭鴨”式波浪發(fā)電裝置，“鴨體”吸收波浪能效率可達(dá)80%～90%。1985年，英國(guó)在蘇格蘭的艾萊島建造了一座75kW的振蕩水柱波力電站，1995年又建成一座輸出功率為2MW的波浪能發(fā)電站，可滿足2000戶家庭用電。蓄水波浪能發(fā)電是利用氣泵原理，使海浪“聚集”，并提高波浪的高度，以涌進(jìn)岸邊高處的蓄水池，再用高水頭來(lái)沖擊水輪電機(jī)發(fā)電。 我國(guó)波浪能資源豐富，估計(jì)約有5億kW以上。但我國(guó)波浪能發(fā)電的研究起步較晚，1990年才在大萬(wàn)山島建成第一座20kW級(jí)的試驗(yàn)性波浪發(fā)電站。 2.3 溫差能 溫差能是由于深部海水與表面海水溫度差而產(chǎn)生的能量。溫差能發(fā)電與地?zé)崮馨l(fā)電相似，其方式有三種：第一種是開放循環(huán)式，即將海水直接在低壓下蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸汽，去推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。最早提出開放循環(huán)式溫差發(fā)電的是法國(guó)的阿松瓦爾，他的學(xué)生克勞德在1926年試驗(yàn)成功海水溫差發(fā)電，并于1930年在古巴海濱建成世界上第一座海水溫差發(fā)電站，功率為10kW。1948年，法國(guó)在非洲象牙海岸建造了一座7000kW的海水溫差發(fā)電站。開放循環(huán)式發(fā)電除得到電能外，還可以得到大量的淡水和副產(chǎn)品。第二種是封閉循環(huán)式，即利用海水上下溫度差來(lái)使低沸點(diǎn)物質(zhì)(如氟里昂、氨等)產(chǎn)生蒸汽，再用蒸汽推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。閉路循環(huán)式是美國(guó)安德森父子1964年提出來(lái)的，1979年美國(guó)在夏威夷正式建成閉路循環(huán)式發(fā)電站，發(fā)電能力為50kW。閉路循環(huán)式發(fā)電可大大提高進(jìn)排氣之間的壓力差和渦輪機(jī)的工作效率。第三種是混合循環(huán)式，它具有以上兩種發(fā)電方式的特點(diǎn)，且效率更高。 目前，全世界已建有8座溫差能發(fā)電站。預(yù)計(jì)到2010年全球?qū)⒂?030座海洋溫差能發(fā)電站問(wèn)世。美、日等國(guó)是研究溫差能發(fā)電的先進(jìn)國(guó)家。美國(guó)在夏威夷建有一座閉路循環(huán)溫差發(fā)電站，輸出功率50kW，還將建一座發(fā)電能力達(dá)16萬(wàn)kW的溫差能發(fā)電站。日本于20世紀(jì)80年代分別在南太平洋的瑙魯島和鹿兒島建成100kW和MW級(jí)兩座溫差能電站。我國(guó)海域遼闊，東海、黃海、南海的平均水溫都比較高，特別是南海夏季平均可達(dá)36℃以上，且大部分地區(qū)水深在1000m以上，自表層向下500～1000m即可得到5℃的冷水，具有利用海水溫差發(fā)電的有利條件和廣闊前景。中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所于20世紀(jì)80年代中期曾在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過(guò)開放式溫差能裝置的模擬研究。 2.4 鹽差能 海水屬于咸水，它含有大量的礦物鹽，河水屬于淡水。因此，當(dāng)陸地河水流入大海的交界區(qū)域，咸淡水相混時(shí)就會(huì)形成鹽度差和較高的滲透壓力，淡水會(huì)向咸水方向滲透，直至兩者鹽度平衡，在兩種水體的接觸面上新生一種物理化學(xué)能，利用這種能量發(fā)電就是海洋鹽差能發(fā)電。 鹽差能發(fā)電是美國(guó)人在1939年首先提出來(lái)的。目前，世界上只有以色列建了一座150kW的鹽差能發(fā)電的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)用性鹽差能發(fā)電站還未問(wèn)世，看來(lái)人類要大規(guī)模地利用鹽差能發(fā)電還有一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的過(guò)程。 2.5 海流能 海流亦稱洋流，是海洋中的海水朝一個(gè)方向不斷流動(dòng)，尤如河流具有固定流動(dòng)路線一樣，會(huì)產(chǎn)生一種不易覺(jué)察的海流動(dòng)力。海流主要分布在大西洋的西部邊界，那里有強(qiáng)大的黑潮海流、墨西哥海流，此外，世界上還有日本海流、北太平洋海流、南極環(huán)海流等。 海流能的主要用途是發(fā)電。它的發(fā)電原理就是利用海流的沖擊力使水輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。美國(guó)設(shè)計(jì)了一個(gè)最宏偉的海流能利用裝置，就放在佛羅里達(dá)半島外側(cè)的墨西哥海流上，還將一艘海流發(fā)電船長(zhǎng)年停泊在強(qiáng)勁的海流上發(fā)電。我國(guó)海流能發(fā)電起步較晚，1994年才在浙江省岱山縣官山島建成第一座海流能發(fā)電站。目前，世界海流能發(fā)電技術(shù)仍處于試驗(yàn)研究