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【专题复习】高考地理关于潮汐能发电的知识点总结

【专题复习】高考地理关于潮汐能发电的知识点总结
2021年05月17日 06:20 新浪网 作者 谭老师地理工作室

  学习最有用的地理

  潮汐能

  在海湾或感潮河口,可见到海水或江水每天有两次的涨落现象,早上的称为潮,晚上的称为汐。潮汐作为一种自然现象,为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便。这种现象主要是由月球、太阳的引潮力以及地球自转效应所造成的。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。

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  潮汐发电原理

  潮汐发电与普通水力发电原理类似,通过出水库,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。

  ▲海水涨潮时水位高于水库水位,海水向水库流动推动水轮机运转。

  ▲海水退潮时水位低于水库水位,水库水向海洋流动推动水轮机运转。

  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水头、大流量的特点。

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  潮汐电站的类型

  利用潮汐发电必须具备两个物理条件:首先潮汐的幅度必须大,至少要有几米;第二海岸地形必须能储蓄大量海水,并可进行土建工程。即区域蕴有足够大的潮汐能是十分重要的。

  潮汐电站可以是单水库或双水库。单水库潮汐电站只筑一道堤坝和一个水库,双水库潮汐电站建有两个相邻的水库。

  单库单向电站

  在海湾出口或河口处,建造堤坝、发电厂房和水闸,将海湾与外海分隔,形成水库。在涨潮时开启闸门将潮水充满水库,当落潮外海潮位下降时,产生一定落差,利用该落差推动水轮发电机组发电。这种电站只建造一个水库,而且只在落潮时发电,称为单库单向发电。

  右图是单库单向潮汐发电站运行工况示意图,运行工况可分为以下四个步骤:

  (a)充水:开启水闸,水轮机停运,库外上涨的潮水经水闸进入水库,至库内外水位齐平为止。

  (b)等候:水闸关闭,水轮机停运,水库内水位保持不变,库外水位因退潮差下降,待库内外水位差达到一定水头时,启动水轮机发电。

  (c)发电:水库的水向库外流动推动机组发电,水库水位下降,直至与外海潮位的水位差小于机组发电需要的最小水头为止。

  (d)等候:水轮机停运,水库水位保持不变,待库内外水位齐平后,转入下一循环。

  由于每昼夜涨潮退潮各两次,故单库单向电站每昼夜发电两次,停运两次,平均每日发电约9~11小时。由于采用单向机组,机组结构简单,发电水头较大,机组效率较高。也可采用涨潮时充水发电,退潮时泄水的形式。单库单向电站多用于小型潮汐电站。

  单库双向电站

  为了在涨落潮时都能发电,则建造单库双向电站。在海湾出口或河口处,建造堤坝、发电厂房和水闸,采用双向发电的水轮发电机组使涨落潮两向均能发电。

  右图是单库双向潮汐发电站运行工况示意图,运行工况可分为以下六个步骤:

  (a)在海水开始涨潮时,库外潮位与水库水位之差不足以发电时,关闭闸门等待潮位上涨。

  (b)库外潮位上涨与水库水位之差可以发电时,启动水轮发电机发电,闸门依然关闭。

  (c)库外潮位开始退潮,潮位与水库水位之差不足以发电时停止水轮机发电,打开闸门让海水进入水库,直至两者水位相同时关闭闸门。

  (d)水库保持水位,直到潮位降至水库水位以下可以发电时 。

  (e)开启水轮发电机发电,直到潮位重新上涨与水库水位之差不可以发电时停止发电。

  (f)打开闸门把水库中的水泄入海中,直到直至两者水位相同时关闭闸门。

  关闭闸门后又进入等待状态,开始下一个循环。

  单库双向电站每昼夜发电4次,停电4次,平均每日发电约14~16小时。跟单库单向电站相比,发电小时数约增长1/3,发电量约增加1/5。但由于兼顾正反两向发电,发电平均水头较单向发电小,相应机组单位千瓦造价比单向发电为高。设备制造和操作运行技术要求也高,宜在大中型电站中采用。广东省东莞市的镇口潮汐电站及浙江省温岭市江厦潮汐电站,就是这种型式。

  ▲浙江省温岭市江厦潮汐电站

  双库连续发电电站

  在海湾或河口处建造相邻的两个水库,各与外海用一个水闸相通,一个水库(高水库)在涨潮时进水;一个水库(低水库)在退潮时泄水,在两个水库之间有中间堤坝并设置发电厂房相连通,谭老师地理工作室综合整理在潮汐涨落中,控制进水闸和出水闸,是高水库与低水库间始终保持一定落差,从而在水流由高水库流向低水库时连续不断发电。

  右图是双库连续潮汐发电站运行工况示意图,首先高水库在涨潮充满水,低水库在退潮时将水位泄至最低,开启水轮发电机发电,然后以四个步骤进行循环:

  (a) 当海水水位在高水库水位与底水库水位之间时,关闭进水闸与泄水闸,此间由于水轮机运转,高水库水位逐步下降,低水库水位逐步上升。

  (b)当海水涨潮时水位高于高水库水位,打开进水闸,充水到与海水水位相同时关闭进水闸,此间由于水轮机运转,低水库水位继续上升。

  (c)海水退潮在水位低于高水库水位与高于低水库水位时,进水闸与泄水闸处关闭状态,由于水轮机运转,高水库水位逐步下降,低水库水位继续上升。

  (d)海水退潮至低水库水位以下时,打开泄水闸,将低水库水位泄至海水水位时关闭泄水闸,此间由于水轮机运转,高水库水位逐步下降。

  下步又进入(a)步骤继续循环。水闸与电站流量控制要点就是保持高水库与低水库间的落差,使水轮发电机组运转发电。

  双库连续发电电站的优点十分明显,但要把一个大海湾或河口分隔成两个水库,使可用水库面积减小,而且工程建筑量大、分散、投资高。只有地形条件不用增建中间堤坝或少建中间堤坝,并利于布置厂房和水闸,才适合建设双库连续发电电站。

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  潮汐能发电的优缺点

  优点

  潮汐能是一种清洁、不污染环境、不影响生态平衡的可再生能源。潮水每日涨落,周而复始,取之不尽,用之不竭。它完全可以发展成为沿海地区生活、生产和国防需要的重要补充能源。

  它是一种相对稳定的可靠能源,很少受气候、水文等自然因素的影响,全年总发电量稳定,不存在丰、枯水年和丰、枯水期影响。

  潮汐电站不需淹没大量农田构成水库,因此,不存在人口迁移、淹没农田等复杂问题。而且可用拦海大坝,促淤围垦大片海涂地,把水产养殖、水利、海洋化工、交通运输结合起来,大搞综合利用。这对于人多地少、农田非常宝贵的沿海地区,更是个突出的优点。

  潮汐电站不需筑高水坝,即使发生战争或地震等自然灾害,水坝受到破坏,也不至于对下游城市、农田、人民生命财产等造成严重灾害。

  潮汐能开发一次能源和二次能源相结合,不用燃料,不受一次能源价格的影响,而且运行费用低,是一种经济能源。但也和河川水电站一样,存在一次投资大、发电成本低的特点。

  缺点

  潮差和水头在一日内经常变化,在无特殊调节措施时,出力有间歇性,给用户带来不便。但可按潮汐预报提前制定运行计划,与大电网并网运行,以克服其间歇性。

  潮汐存在半月变化,潮差可相差二倍,故保证出力、装机的年利用小时数也低。

  潮汐电站建在港湾海口,通常水深坝长,施工、地基处理及防淤等问题较困难。故土建和机电投资大,造价较高。

  潮汐电站是低水头、大流量的发电形式。涨落潮水流方向相反,故水轮机体积大,耗钢量多,进出水建筑物结构复杂。而且因浸泡在海水中,海水、海生物对金属结构物和海工建筑物有腐蚀和沾污作用,放需作特殊的防腐和防海生物粘附处理。

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  习题链接

  图19为“浙江省简图及江厦潮汐发电站位置图”,下表为“世界著名潮汐发电站重要指标对比表”,读图回答下列问题。

  (1)浙江海岸的主要特点是____________,开发利用的方向主要是______。

  (2)舟山群岛渔业资源丰富,形成条件主要有____________。

  (3)潮汐电站的发电量主要取决于____________等因素。

  (4)从大坝选址、海湾形态、市场需求等方面分析我国建设江夏潮汐试验电站的有利条件。

  思考时间

  答案

  (1)海岸线曲折;多港湾、岛屿   建港口,发展海洋运输;发展海洋旅游

  (2)浅海大陆架,阳光充足,光合作用强;寒暖流交汇,饵料丰富;入海径流带来丰富营养盐类。

  (3)平均潮差、库区面积、装机容量

  (4)大坝位于海湾狭窄处,工程量小;海湾呈喇叭口状,有助于产生足够大的潮差;所在地能源供应紧张

  综合自如此这般学地理、地理学社等

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