搞懂“天下第一潮”,下一个“弄潮儿”就是你!

作者: 王雅彬

来源: 上海科技馆

发布日期: 2021-09-27 16:00:11

本文详细介绍了潮汐现象的产生原因及其利用价值,特别是潮流能的开发与利用,以及我国在潮流能发电方面的成就和前景。

八月十八潮,壮观天下无。前两天农历八月十八,也是钱塘江大潮的最佳观潮日。除了大潮,大家也许还能看到冲浪高手们大展身手。虽说潮水越大,观赏性越好,但危险性也越大,观潮一定要选择安全区域和地段。

潮汐现象是如何产生的?这个汹涌澎湃的大潮学名叫做潮汐现象,是由引潮力引起的。引潮力是月球和太阳对地球上单位质量的物体的引力,以及地球绕地月公共质心旋转时所产生的惯性离心力,这两种力组成的合力。

假如地球不受其他天体引力的影响,那么地表海平面就是一个等高的球形。但在月球的影响下,地球靠近月球的那一面,引力大于惯性离心力,引潮力使海水朝月球的方向隆起;而地球的另一面,引力小于惯性离心力,引潮力背向月球,海水就朝远离月球的方向隆起。最终,地表海平面变成了椭圆球体。太阳对地球也有相同的影响,太阳和月球对地球引潮力作用叠加在一起,凸出的部分就是高潮,凹下去的部分就是低潮。

由于地球的自转,海中任意一点都会出现一天两次的高低潮。除此之外,地球的公转和月球的公转也影响潮汐现象。当太阳和月球在地球的同侧或两侧时,两者引力相加,会引起较高的潮差(称为“大潮”);当太阳与月亮相对地球的位置处于垂直状态,太阳引力在垂直方向吸引海水,就会削弱月亮引力引起的潮汐,使潮差减至最小(称为“小潮”)。因此,每个月会出现两次大潮和两次小潮。

潮汐现象有哪些利用价值?

潮汐现象不仅看起来壮观,还能产生巨大的能量。因为涨潮退潮的过程,伴随着能量的转换。涨潮时,汹涌而来的海水具有很大的动能,随着海水水位的升高,海水的动能转化成了位能;退潮时,海水奔腾而去,水位逐渐降低,大量的势能又转化成了位能。海水在涨潮、退潮的运动中,所包含的大量位能,称为潮汐能;所包含的大量动能,称为潮流能。潮汐能和潮流能都属于海洋能,目前被广泛用于发电。

潮汐发电需要有合适的位置和地势落差,并且需要修建大坝。而潮流发电则不需要考虑这些因素,所以潮流能的开发与利用更加方便。

浙江的舟山群岛地处长江和钱塘江的入海口,拥有大小岛屿1339个,是我国潮流能拥有量最大的海域片区。舟山秀山岛旁有一把“小提琴”,静卧在两座小岛之间。

它是世界首台3.4兆瓦LHD模块化大型海洋潮流能发电机组(3.4兆瓦相当于燃烧1吨煤的发电容量),是国际能源署认定的世界上唯一的一座海洋潮流能发电站。以往的潮流发电装置,大都采用一体化的方式,也就是一台一台的发电机统一安装排布好,然后整体下水。而LHD模块化潮流发电装置是先在海底造一个大架子,然后把一个一个的机器卡到预制好的框架里,这样方便检修和更换元器件。

2016年7月27日,机组的首批发电模块顺利下海,同年8月26日成功并入国家电网,实现了大功率发电、稳定发电、并入电网三大跨越。自2017年5月25日开始,发电机组实现全天候连续发电并网运行。我国LHD模块化潮流能电站建成投产发电以来,已经吸引了众多来自联合国环境署、加拿大、新西兰等组织和国家的国际海洋专家的光顾,不少国家也提出了要引进该技术和设备。

在众多清洁绿色能源中,潮流能似乎并不被人们所熟知,但它的自身优势和我国得天独厚的地理位置值得我们关注。

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