合理利用潮汐资源造福人类

李浚哲

【摘 要】潮汐是我们在海边经常看到的一种海水运动现象，在一天的时间里有时涨有时落，长时间观察会发现潮汐是一种海水有规律的运动。本文首先通过观察潮汐现象的变化，分析总结潮汐的运动规律以及引起潮汐发生的原因，说明潮汐可以利用，最直接和广泛的应用就是利用潮汐能发电。然后阐明了潮汐能发电的原理，并用相关数据说明了国内外潮汐能发电的应用情况，总结分析了潮汐能发电的优缺点。文章最后阐明了利用潮汐能发电的意义。

【关键词】潮汐；海水运动；潮汐发电；清洁能源

很久以前，人们就注意到了大海有节律的潮起潮落，并把这一现象称为潮汐。有一副著名的对联，“海水朝朝朝朝朝朝朝落，浮云长长长长长长长消”它利用中国汉字一字多音多义的特点，描绘了这一变幻多姿的景色，使人产生无限遐想！大海的脉搏，每天都在不停地運动，涨潮时它把海水向岸边冲去，落潮时又把海水退回海中。潮汐这样往复不停地而又有规律地运送海水，就携带了巨大的能量。条条江河归大海，在每条大河出海的河口处，往往会出现汹涌澎湃的潮汐现象，如英国的塞汶河，法国的塞纳河，印度的恒河，巴西的亚马孙河等等著名的河口，最为壮观的是我国钱塘江的潮涌，早就闻名于世。

一、潮汐现象

潮汐现象是指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。

（一）潮汐分类

因地球的自转，同一地点一日间可能在地球的迎月和背月两个海面上出现两次高潮，两次低潮。因此一日间的涨潮和落潮变化以太阴日为准，1个太阴日为平均太阳时约24时50分。当出现新月和满月时，月、地、日三者位于同一线上，太阳的引力与月球的引力叠加，引潮力最大，形成大潮。而出现弦月和下弦月时，月、地的联线同地、日的连线垂直，引潮力最小，形成小潮。因此，潮差大小是以朔望月为周期变化的。尽管不同地点的潮汐因时因地而异，但从涨落周期来说，可划分为三种类型：

1.正规半日潮：在一个太阴日内发生两次高潮和低潮，两个高潮和两个低潮的高度都相差不大，而涨、落潮时也很接近。

2.全日潮：主要特点是在一个月里多数日期一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮，而其余的日子里则为一天两次潮，这种类型的潮汐叫全日潮。

3.混合潮：包括不正规半日潮和不正规日潮，前者基本上还具有半日潮的特性，但在太阴日内相邻的高潮或低潮的潮位相差很大。后者在一个月内的大多数日子里为不正规半日潮，但有时也发生一天一次高潮和低潮的日潮现象。

（二）潮汐的不等现象

凡是一天之中两个潮的潮差不等，涨潮时和落潮时也不等，这种不规则现象称为潮汐的日不等现象。高潮中比较高的一个叫高高潮，比较低的叫低高潮；低潮中比较低的叫低低潮，比较高的叫高低潮。

不论那种潮汐类型，在农历每月初一、十五以后两三天内，各要发生一次潮差最大的大潮，那时潮水涨得最高，落得最低。在农历每月初八、二十三以后两三天内，各有一次潮差最小的小潮，届时潮水涨得不太高，落得也不太低。

二、潮汐发电

潮汐能是一种不消耗燃料、没有污染、不受洪水或枯水影响、用之不竭的再生能源。在海洋各种能源中，潮汐能的开发利用最为现实、最为简便。

我国大陆海岸线长，岛屿众多，北起鸭绿江口，南到北仑河口，长达18000多公里， 加上5000多个岛屿的海岸线14000多公里，海岸线共长32000多公里，因此潮汐能资源是很丰富的。据不完全统计，全国潮汐能蕴藏量为1.9亿千瓦，其中可供开发的约3850万千瓦，年发电量870亿千瓦时，大约相当于40多个新安江水电站。目前我国潮汐电站总装机容量已有1万多千瓦。

（一）潮汐发电原理

由于引潮力的作用，使海水不断地涨潮、落潮。涨潮时，大量海水汹涌而来，具有很大的动能；同时，水位逐渐升高，动能转化为势能。落潮时，海水奔腾而归，水位陆续下降，势能又转化为动能。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。

潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过储水库，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流速、大流量的特点。

（二）国内外潮汐能的利用

潮汐发电的主要研究与开发国家包括法国、前苏联、加拿大、中国、英国、韩国等。目前全世界潮汐电站的总装机容量为265MW。据世界动力会议估计，到2020年全球潮汐发电量将达到1亿至3亿兆瓦。目前世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口发电站，其发电能力达到240兆瓦。

据不完全统计，目前在英、加、俄、印、韩等13个国家运行、在建、设计、研究及拟建的潮汐电站达139座。其中，在以上五国进行规划设计和技术论证的十余座潮汐电站均为10万—100万千瓦级的大型电站，个别电站的装机容量达1000万千瓦以上，最大的当属印度计划在卡奇湾建造的一座装机容量为7360MW的潮汐电站。随着潮汐能开发利用技术的成熟和成本的降低，一些专家断言，未来无污染、廉价的能源将是永恒的潮汐。

我国可开发潮汐能资源主要在福建和浙江两省，占全国的88.6%。我国潮汐能资源具有以下特点：

（1）蕴藏量十分可观。

（2）我国潮汐能资源的地理分布十分不均匀。沿海潮差以东海为最大，黄海次之，渤海南部和南海最小。河口潮汐能资源以钱塘江口最为丰富，其次为长江口，以下依次为珠江、晋江、闽江和瓯江等河口。以地区而言，主要集中在华东沿海，其中以福建、浙江、上海长江北支为最多，占全国可开发潮汐能的88%。

（3）地形地质方面，我国沿海主要为平原型和港湾型两类，以杭州湾为界，杭州湾以北，大部分归平原海岸，海岸线平直，地形平坦，并由沙或淤泥组成，潮差较小，且缺乏较优越的港湾坝址；杭州湾以南，港湾海岸较多，地势险峻，岸线岬湾曲折，坡陡水深，海湾、海岸潮差较大，且有较优越的发电坝址。渐、闽两省沿岸为淤泥质港湾，虽有丰富的潮汐能资源，但开发存在较大的困难，需着重研究解决水库的泥沙淤积问题。

（三）潮汐能的优缺点

潮汐能发电的优点： 潮汐能属于可再生资源， 蕴藏量大，运行成本低；潮汐能发电对于环境影响小，发电不排放废气废渣废水，属于洁净能源；潮汐发电的水库都是利用河口或海湾建成的，不占用耕地，也不像河川水电站或火电站那样要淹没或占用大面积土地；潮汐能发电不受洪水、枯水期等水文因素影响； 潮汐电站的堤坝较低，容易建造，投资也较少。

潮汐能发电优点很多， 但也有其薄弱之处，如机电设备常与海水、盐雾及海生物接触，有防腐、防污等特殊要求，随着潮汐的涨、落，能量亦有起、伏变化，影响发电、供电质量。同时潮汐电站也存在一些环境影响问题：潮汐电站不但会改变潮差和潮流，还会改变海水温度和水质；拦潮坝会对地下水和排水等带来不利影响，并会加剧海岸侵蚀；潮汐电站还会影响鸟类生长环境及种群的生存，另外由于水轮机的运转可能会导致鱼类死亡，并会妨碍溯河产卵的鱼种的溯游，因此潮汐电站也对鱼类有着潜在影响。

三、结论

潮汐能具有巨大的开发潜力，对解决世界能源问题将发挥越来越大的作用。合理利用潮汐能，既可减少环境污染，又可减轻能源短缺的压力。我国是发展中国家，是能源消耗大国， 目前处在能源不足，污染严重的状态，能源的多元化、可持续化已是大势所趋，洁净的可再生能源对实现我国的能源结构转型、可持续发展具有重要意义。因此，潮汐能在我国将会有很好的应用前景。

参考文献：

[1]海洋科学导论，冯士筰等，高等教育出版社，1999

[2]程振兴，张兆德.潮汐能利用的现状与浙江潮汐能的发展前景：《中国造船》2010年 第A01期

[3]2010-2015年中国潮汐发电产业利用综述与投资战略咨询报告