潮汐能利用现状及我国发展潮汐能的前景.doc

潮汐能利用现状及我国发展潮汐能的前景 摘要：本文就潮汐能的优缺点，本文就潮汐能发展的优缺点及国外潮汐能发电的前景和技术进行概述，并对浙江省潮汐发电的开发研究提出了初步的设想和探讨。，并对部分省区潮汐发电的开发研究提出了初步的设想和探讨。 关键词：海洋资源 潮汐能 发电 1.引言：潮汐的成因 首先讨论月球的万有引力对海洋潮汐的作用。假设海水覆盖整个地球表面，地球和月球绕着共同的质心C转动，视以C为原点，坐标轴指向恒星的系为惯性系，另有一以地心为坐标原点，坐标轴指向恒星的参考系。C系与C′系坐标轴总保持平行，故C′系绕C系平动。若仅关心为何一日两潮，即仅讨论为什么面向和背向月球的水面有两个凸起，可引入如下理想模型：认为地表水相对于C′系静止，即水随C′系绕C平动。这时，水表面诸体元均以为半经作圆周运动。但各有自己的圆心，又因为是平动，诸体元的速度和加速度都是相同的，因此各单位质量水与地心处单位物质所受向心力相同，如图（一）所示。由于地表面各处与月球连线长短、方位不同，各水体元在各处所受月球的引力不同，如图（二）所示。这个引力有两种效果，一个作用是使诸单位质量水获得各自绕地月共同的质心C作圆周运动的向心力，此力的大小等于月球作用于地心处单位质量物质的力，另一个作用是产生潮汐的引潮力。故月球的引潮力可定义为地表面单位质量的水所受月球引力减去地心处单位质量物质所受月球的引力。分别用F、fc和f表示引潮力、向心力和引力，有，其中fc显然等于，G、M和d分别表示万有引力常量，月球的质量和地心月心间的距离。由于地表面水体元所受月球的引力不同，地面不同处的引潮力不同，如图（三）所示。P点的引潮力可用矢量差求得，如图（四）所示。 　　　 图（一）　　　　　　　　　 图（二） 　　　　 　图（三）　　　　　　　　　　　 图（四） 设R为地球的半径，我们用引潮力的定义式来计算离月球最近的A点及离月球最远的B点的引潮力，因为两处单位质量水所受万有引力与向心力在同一直线上。故A点的引潮力为。由于地月间距离远大于地球的半径，所以2d-R≈2d、d-R≈d，有，同理B点的引潮力。由此可见A、B两处引潮力的大小相等，都背离地心向外，海水在引潮力的作用下“涨起”，同理由矢量差求得D、E处引潮力相等且指向地心，在该处的引潮力迫使海水“跌落”，其它各处引潮力促成海水的“潮流”。 用同样的方法可分析太阳的引潮力。虽然太阳的质量比月球的质量大得多，但太阳离地球的距离也比月球离地球的距离大得多，所以太阳对地面水的引潮力还不到月球对地面水的引潮力的一半。在宇宙中，除月球和太阳以外的其它天体或因离地球太远，或因质量太小对地面水的引潮力更是微不足道，影响甚小。从根本上看，潮汐主要是由于月球、太阳对地球表面海水的不均匀引力作用产生的，且以月球对地球表面海水不均匀引力影响为主，运动着的地、月、日的相对位置存在着多种周期性变化，因而海水也在作多种周期性组合的复杂波动，当太阳、月球和地球在一直线上时，就产生大潮；它们成直角时，就产生小潮。地球表面某一区域处于向月面时，表面海水受到月球引力最大，出现涨潮；当此区域处于背月面时，表面海水受到月球引力最小，由引潮力作用，也会出现一次涨潮；当此区域既不处于向月面，也不处于背月面时，海水水位较低，出现退潮或潮流。在地球一天的自转中，月球绕地球公转的位置没有多大改变，故一天中，地球表面某一区域会出现两次涨潮和两次退潮。再加上海陆分布，海洋深度，海岸形状等因素的影响，使得不同地方的潮差不同，如我国的杭州湾最大潮差可达10米，海水这样周期性变化就形成奇妙的潮汐现象。 2潮汐能的开发． 目前人类社会消耗的能源绝大部分来自煤、石油和天然气。排放的大量有害有毒物质，严重地污染了环境；同时，地球上这些资源的储存量是有限的。面对能源与环境的双重挑战，研究开发利用清洁和可再生的新能源已在世界发达国家兴起。因为潮汐能有着清洁，能量来源广而且蕴含量巨大等特性，它的开发和利用越来越受到人们关注。目前各国政府都在采用鼓励政策开发再生能源。我国也已经建成发电的潮汐发电站有多座，如江厦潮汐发电站、沙山口电站等。 潮汐是一种周期性的自然现象，它主要由于月相而变，朔、望日前后为大潮。上、下弦为小潮，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量，称为潮汐能。现代潮汐能的利用，主要是潮汐能发电。利用潮汐能发电须具备两个条件：一是潮汐的幅度要足够大；二是海岸地形必须能储蓄大量海水。由于潮水的流动与河水的流动不同，潮汐是不断变换方向的，因此就使得潮汐能发电出现了不同的型式，如：１）单库单向型：只能在落潮时发电。 ２）单库双向型：在涨、落潮时都能发电。 ３）双库双向型：可以连续发电。 潮汐能开发一般要拦截港汉、海湾建成蓄能水库，一年中通常有７０６次潮汐，故有７０６次水进