潮汐發電機是將機械能轉變成電能的電機。通常由汽輪機、水輪機或內燃機驅動。小型潮汐發電機也有用風車或其他機械經齒輪或皮帶驅動的。
基本介紹
- 中文名：潮汐發電機
- 外文名：wave and tidal current energy devices
- 類型：電機
- 組成：輪機、水輪機或內燃機驅動
- 特點：機械能轉變成電能
- 學科：電機工程
分類,原理,結構,潮汐能發電形式,潮汐電場發展現狀,
分類
這種發電機的特點是由直流電流勵磁,既能提供有功功率，也能提供無功功率,可滿足各種負載的需要。異步發電機由於沒有獨立的勵磁繞組，其結構簡單，操作方便，但是不能向負載提供無功功率，而且還需要從所接電網中汲取滯後的磁化電流。因此異步發電機運行時必須與其他同步電機並聯，或者並接相當數量的電容器。
這限制了異步發電機的套用範圍，只能較多地套用於小型自動化水電站。城市電車、電解、電化學等行業所用的直流電源，在20世紀50年代以前多採用直流發電機。但是直流發電機有換向器，結構複雜，製造費時，價格較貴，且易出故障，維護困難，效率也不如交流發電機。故大功率可控整流器問世以來，有利用交流電源經半導體整流獲得直流電以取代直流發電機的趨勢。
原理
潮汐發電機利用潮汐驅動葉片，從而帶動內部電機，將潮汐能轉換為電能，根據其安裝方式的不同，可大致分為固定式潮汐發電機和懸浮式潮汐發電機。前者底部固定在淺灘底部，後者則漂浮在淺水中。
潮汐電機與風力發電機均採用流體帶動葉片，驅使電機發電，但前者以水力為驅動，後者以風力為驅動。水的密度約為空氣密度的800倍，故理論上，在相同轉速下，潮汐發電機的功率將高於風力發電機。此外，潮汐發電機在運行過程中，均處於水面以下，不會對周圍產生噪聲及景觀破壞。
結構
同步發電機按所用原動機的不同分為汽輪發電機、水輪發電機和柴油發電機3種。它們結構上的共同點是除了小型電機有用永久磁鐵產生磁場以外，一般的磁場都是由通直流電的勵磁線圈產生，而且勵磁線圈放在轉子上，電樞繞組放在定子上。因為勵磁線圈的電壓較低，功率較小，又只有兩個出線頭，容易通過滑環引出；而電樞繞組電壓較高,功率又大，多用三相繞組,有3個或4個引出頭，放在定子上比較方便。
發電機的電樞(定子)鐵心用矽鋼片疊成，以減少鐵耗。轉子鐵心由於通過的磁通不變，可以用整體的鋼塊製成。在大型電機中，由於轉子承受著強大的離心力，製造轉子的材料必須選用優質鋼材。
潮汐能發電形式
（1）單池單向發電，即落潮發電。漲潮時壩門打開，海水充滿蓄水池；落潮時壩門關閉，潮水驅動水輪機發電。
（2）單池雙向發電，即落潮和漲潮都發電，且與揚水並用。為了保持落差，並非落潮一開始就發電，而是向蓄水池泵水，然後停機待機，直到潮水落到潮差的一半時才開始放水發電。反之亦然，漲潮一開始也不立即發電，而是將蓄水池剩餘的水抽向大海，再停機待機一段時間，直到潮水漲到一半潮差時再開始發電。儘管如此，用於發電的時間遠超過泵水和待機的時間和。
（3）雙池雙向發電，此時備有上、下兩個蓄水池，發電機組則布置在兩池之間，落潮時不是利用蓄水池與海面之間的水位差來發電，這就與不斷變化的海面水位無關。漲潮時上池被充滿，落潮時將下池放水，從而形成兩池之間的水位差。利用該水位差可使機組連續運轉。但這種發電型式在經濟上不合算，實際套用很少。
潮汐電場發展現狀
英國、韓國等海岸線綿長的國家已展開對潮汐能的積極開發，其中，蘇格蘭走在潮汐能開發的前列中。
2012年，蘇格蘭在Orkney島建成含30台潮汐發電機的潮汐電場，運行結果表明，該電場可產生1MW電能，足夠500戶沿海居民用電；
2015年，蘇格蘭在其北部沿岸地區擬建立400MW容量的潮汐發電場，該電場可滿足175,000戶居民用電；
據統計，蘇格蘭北部的Pentland灣，蘊含約10GW的潮汐能，並且從大西洋流入Pentland灣的洋流經過約8英里的狹長海峽後，潮汐流速將變得十分迅速，在此投入潮汐發電場，將獲得較高收益。
此外，其餘國家也建成許多大型潮汐發電場。韓國耗資56億美元，在京畿道建成全球裝機容量最大的潮汐發電場——Sihwa Lake潮汐發電場，總容量達254MW，該發電場在緩解沿海潮汐對陸地侵蝕的同時，也產生大量清潔能源。
中國擁有近300萬平方公里的海域與3.2萬公里長的海岸線，名列世界第6位。海岸線分為大陸岸線與海島岸線，其中大陸岸線為1.8萬公里。其北部起始點為鴨綠江口，南方終點為北崙河口。由此可見，中國具有發展潮汐能的有利條件，早在上個世紀八十年代，中國就在浙江省溫嶺市建成江廈潮汐電站，總裝機容量為3.2MW，電站建築物有堤壩、水閘、發電廠房和升壓站各一座。堤壩為粘土心牆堆石壩，在海中拋石、土而成。壩基為飽和海塗淤泥質粘土，層厚46m。堤壩全長670m，最大壩高15.1m。中國沿海建有大量風電場，但風能資源豐富的沿海，常面臨颱風侵襲。潮汐發電機通過機械裝置固定在淺灘底部，可有效抵禦颱風侵襲，同時不妨礙海岸景觀，也不產生噪聲，可能是中國颱風多發地區，開發可再生能源，實現清潔低碳發展的有效途徑。
