南海海域极具潜力的海洋动力资源

1.潮汐能

潮汐主要是由月亮和太阳的引力引起的一种往复不停而又有规律的海水运动。潮汐是指海面周期性的升降运动,而潮流是指海水周期性的水平流动,潮汐和潮流现象是潮波运动的两个方面。

(1)潮汐能的利用

河水能够奔腾不息,全靠水位差来维持,上下水位差越大,流势就越凶猛,推力也越大,这种自然的推力来自于潮汐。别看潮涨潮落,水面高度相差一般不超过4米,但是却蕴藏着巨大能量。据1974年第八届世界动力会议统计,全世界可用来发电的潮汐能为30亿千瓦。1977年世界动力会议认为全世界可开发的潮汐能为1400亿—1800亿度。潮汐在深海大洋表现不显著,在浅海,特别是海湾和河口,“劲头”就大了。例如,英吉利海峡的潮汐能约有8000万千瓦,美国和加拿大附近的芬迪湾潮汐能达2000万千瓦。我国黄海地区的潮汐能量有5500万千瓦,如果用钱塘江的涌潮发电,发电能力顶得上半个三门峡水电站。

潮汐发电的原理跟一般的水力发电没有多大差别,也是用一条坝把靠海的河口或海湾同大海隔开,造成一个天然水库,大坝中间安装水轮发电机组。涨潮的时候,潮水从海洋流进水库,带动水轮发电机发电;退潮的时候,海水从水库流回海洋,又从相反的方向转动水轮机发出电来。同陆地上的水力发电相比,潮汐发电有自己的长处,它不受洪水和干旱的影响,发电功率比较稳定。

人们为了开发利用潮汐能,进行了长期的探索和研究。据记载,12世纪就有人利用潮汐能推磨。19世纪末,法国工程师布洛克曾提出建潮汐电站的设计。20世纪初,在诺德斯特兰德岛和大陆之间建立一座潮汐电站,使利用潮汐能发电的幻想变成了现实。1966年,法国首先在朗斯河口圣马洛湾建成了大规模的潮汐电站,安装了24台1万千瓦的涡轮机,现在每年的发电量为5.4亿度。此外,世界上大型的潮汐电站还有前苏联1968年建成的基斯洛亚湾潮汐电站,装机容量800千瓦。近来,世界各国提出的潮汐电站设计很多,但比较理想又已取得良好效益的是以法国朗斯潮汐电站为代表的做单库双向型的潮汐电站。

1958年全民大办电力之时,中国沿海不少地方,在有潮的小河港汊上建成潮汐电站40多座。这些电站规模很小,工程和机电设备简陋。装机容量多为数十千瓦,称为“土法上马”的“土潮汐电站”。由于经济效益和使用价值上的原因,这些电站很快就被废弃了。保留至今的只有浙江温岭县沙山潮汐电站和福建福州沿岸的潮汐水轮泵站,可以说是硕果仅存。70年代,中国出现了建潮汐电站的第二次高潮。10年间又建成潮汐电站十几座。其中最大的两座是江厦潮汐试验电站和白沙口潮汐电站。进入80年代,我国科技工作者和沿海人民以锲而不舍的精神,对已建潮汐电站进行治理、改进,使之投产发电。同时,开展了中国潮汐能资源普查和大型潮汐电站的选址论证。到目前为止,我国正在运行发电的潮汐电站共有8座:浙江乐清湾的江厦潮汐试验电站、海山潮汐电站、沙山潮汐电站,山东乳山县的白沙口潮汐电站,浙江象山县岳浦潮汐电站,江苏太仓县浏河潮汐电站,广西钦州湾果子山潮汐电站,福建平潭县幸福洋潮汐电站等。以上8座潮汐电站总装机容量为6000千瓦,年发电量1000万余度。我国潮汐发电量,仅次于法国、加拿大,居世界第三位。

(2)南海区域潮汐特点

在南海,月球和太阳的引潮力直接引起的海水潮汐波动是不大的,而大洋潮波所引起的协振动却占有较大的比重。也就是说,南海的潮汐现象主要受传入本海区的大洋潮波的支配。来自巴士海峡的太平洋潮波传入南海后分成两支,主要的一支是向西南推进,并由它形成了南海的潮波系统;而另一个较小的分支则转折北上传入台湾海峡。

南海的潮汐呈错综复杂的分布状况,在南海的大部分海域中,日分潮的振幅明显大于半日分潮的振幅,所以南海中的潮汐以日潮或不规则半日潮为主。例如北部湾、泰国湾、吕宋岛西岸、加里曼丹西北岸、其他陆架区等均为日潮性质,只是在巴士海峡、台湾海峡、广东沿岸和马来半岛南端等地区才出现不规则的半日潮。在其他海区的潮汐性质均为不规则日潮。南海海区的潮差一般不大,大部分海域的平均潮差都在l米以下,只有在浅水的陆架区和海湾内的潮差才明显增大。南海最大可能潮差分布情况是:菲律宾西岸为2米左右;广东沿岸、中南半岛东南岸、加里曼丹西岸和泰国湾的潮差约为3米;在广州湾、北部湾及台湾海峡内的潮差增至4米以上;其中北部湾的北海港及台湾海峡西岸潮差可达7米。

潮差大小对于入海河流下游的水文性质影响很大。珠江在枯水季节,潮波可上测距离河口279公里的德庆,最远可达距河口350公里的梧州。潮汐对沿海港口的航运、滨海平原和三角洲的农田灌溉、海盐晒制、海涂垦殖等关系十分密切。

(3)南海潮汐能的开发利用

南海沿海和海岛地区对兴建潮汐电站有强烈需求,同时具有适宜建设潮汐电站的选址。早在1958年我国兴建小型潮汐水电站之际,广东顺德就在半年时间先后建成20多座小型潮汐电站,总装机容量为401千瓦,约占当时全国潮汐发电机总装机容量的70%。最大的一座是大良潮汐电站,装机容量为144千瓦。另有东莞镇口、黎粥角和番禺磨碟口电站等。但因这些电站调查研究不周,一哄而上,结果后来绝大多数都被废弃了。20世纪70年代初期,又出现建设小型潮汐电站的高潮,广东沿海建成数座这类电站。如顺德甘竹洪潮电站和甘竹电站于1974年5月建成投产,装机容量为5000千瓦。东莞镇口潮汐电站是我国一座典型的单库双向电站,除平潮外,不管在涨潮或退潮时均可发电,充分地利用潮汐能量。海南岛沿海潮差较低,一般为1.7米,但仍存在一定数量的潮汐资源,约为37.7万千瓦,按可利用率30%计算,可发电11.1万千瓦,但目前开发利用较少。据统计,广西沿海潮汐能量约为37.9万千瓦,年发电量10.82亿千瓦时,可建成装机容量500千瓦以上的港湾18处,最大的为龙门港,理论装机容量5万千瓦。同时,广东、海南、浙江和福建等地沿海或岛屿以及海上固定设施的辅助能源都是潮汐能。

最近有人大胆提出设想,筑一道堤坝拦断琼州海峡,运用产生的水位差发电。按理论计算,琼州海峡的潮汐能约为465万千瓦,筑堤发电能力约为30万千瓦,相当于海南新建洋浦电厂装机容量的一半。并设想在琼州海峡东部筑一道30公里长的大堤,将海南岛与雷州半岛联系起来。这个设想在技术上是可行的,世界也已有先例。荷兰治理须德海的两道拦海大堤全长36公里,已在20世纪30年代施工建成,并经受住著名的北海大风浪考验,至今仍在使用。这一设想远比修建海底隧道更胜一筹。

目前南海地区潮汐电厂大多数属于小型或中型发电厂,开发利用不多,但从长远角度考虑,潮汐发电有很大的利用价值,特别是对远离大陆的海岛而言,潮汐能是解决能源短缺的途径之一。

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