潮汐能 - Wikiwand

潮汐能（Tidal energy）是指利用潮汐漲退時海水流動所產生的可再生能源，主要透過水力發電技術將潮汐動能轉化為電能。根據國際能源署統計，2018年與2019年全球海洋能發電量分別增長約16%與13%，顯示這項技術正逐步發展^[1]。

潮汐能相較於其他可再生能源具有獨特優勢，其發電時間可準確預測，不受天氣變化影響，這點明顯優於風能與太陽能。然而長期以來，潮汐能發展面臨兩大限制：一是適合開發的地點必須具備足夠大的潮差（通常超過5米）或強勁的潮流速度；二是建設成本高昂，包括需要建造專用堤壩與特殊渦輪機組。近年來隨着動態潮汐能技術、潮汐潟湖發電等新設計概念，以及軸流式渦輪機、橫流式渦輪機等技術創新，專家評估潮汐能的開發潛力可能遠超過去預期，經濟效益與環境影響也有望達到更具競爭力的水平。

歷史上利用潮汐能的紀錄可追溯至古代。考古證據顯示，羅馬帝國時期可能已在英國肯特郡建造早期潮汐磨坊。中世紀歐洲與北美大西洋沿岸更廣泛應用潮汐磨坊技術，透過漲潮時儲存海水，退潮時釋放水流推動水輪機來碾磨穀物^[2]^[3]。現代潮汐發電技術則始於19世紀，美國與歐洲開始試驗利用下落水流驅動渦輪機發電。

全球首座大型潮汐發電站是1966年投入運行的法國朗斯潮汐發電站（英語：Rance Tidal Power Station）（Rance Tidal Power Station），該紀錄保持至2011年8月，韓國始華湖潮汐電廠（Sihwa Lake Tidal Power Station）啟用後才被超越。始華湖電站利用現有海堤結構安裝10台渦輪機，總裝機容量達254兆瓦，成為目前全球最大的潮汐發電設施。專家指出，要實現潮汐能的大規模開發與成本進一步降低，仍需持續推動相關研發政策與技術創新。

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發電方法

潮汐發電可分為三種發電的方法：

潮汐流發電機

潮汐流發電機（Tidal stream generator，TSGs）利用了流水的動能驅動渦輪機，一種類似於風力渦輪機利用流動空氣的發電方式。和潮汐堰壩相比，由於其低成本但低生態影響，這個方法受到越來越多國家的歡迎。一些潮汐發電機可以內置在現有橋樑的結構上，基本上沒有涉及美觀和實用的問題。

潮汐堰壩

潮汐堰壩利用了勢能在高低潮時的高度不同。堰壩本質上是橫跨潮汐河口全寬的水壩，且受限於高昂的民用基礎建設成本、全球短缺的可行地點以及環境問題。當使用潮汐堰壩發電，來自潮汐的勢能通過專門的水壩戰略布局被抓住。

動態潮汐能

（DTP）開發了潮汐流在勢能和動能間的交互作用。該理論認為：從海岸一直延伸入大海建造（如：30～50公里長）大壩，無封閉區域。大壩的存在及規模引入了潮汐的相位差異，和當地的潮汐波長相比，大壩的大小不容忽視。這導致整個大壩的液壓壓頭差異。大壩的水輪機被用來轉換大量電能（每個大壩6000～15000兆瓦）。淺海沿海海域具有與海岸平行振盪的強大的潮汐波，如在英國、中國和韓國，因而大壩兩側水位會產生明顯差異（至少2～3米）。

在漲潮的過程中，洶湧而來的海水具有很大的動能，而隨着海水水位的升高，就把海水的巨大動能轉化為勢能；在落潮的過程中，海水奔騰而去，水位逐漸降低，勢能又轉化為動能。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比。世界上潮差的較大值約為13～15m，但一般說來，平均潮差在8m以上就有實際應用價值。潮汐能是因地而異的，不同的地區常常有不同的潮汐系統，他們都是從深海潮波獲取能量，但具有各自獨特的特徵。

潮汐能主要的利用方式是發電。潮汐發電是利用海灣或河口等地形，建築水堤形成水庫，以便大量蓄積海水，並在壩中或壩旁建造水利發電廠房，通過水輪發電機組進行發電。

潮汐是一種世界性的海平面周期性變化的現象，由於受月球和太陽這兩個萬有引力源的作用，海平面每晝夜有兩次漲落。

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應用現狀與應用前景

到目前為止，由於常規電站廉價電費的競爭，建成投產的商業用潮汐電站不多。然而，由於潮汐能蘊藏量的巨大和潮汐發電的許多優點，人們還是非常重視對潮汐發電的研究和試驗。

海洋學家預估世界上潮汐能發電總量在1TW（10的12次方瓦特）以上。潮汐能普查計算的方法是，首先選定適於建潮汐電站的站址，再計算這些地點可開發的發電裝機容量，疊加起來即為估算的總量。

20世紀初，歐、美一些國家開始研究潮汐發電。

第一座具有商業實用價值的潮汐電站是1967年建成的法國的朗斯潮汐電站（Rance Tidal Power Station）。該電站位於法國聖馬洛灣朗斯河口。朗斯河口最大潮差13.4m，平均潮差8m。一道750m長的大壩橫跨朗斯河。壩上是通行車輛的公路橋，壩下設置船閘、泄水閘和發電機房。朗斯潮汐電站機房中安裝有24台雙向渦輪發電機，漲潮、落潮都能發電。總裝機容量240 MW，年發電量1.8 GW，輸入國家電網。
254 MW的韓國始華湖潮汐電廠是世界上最大的潮汐電力設施。在2011年施工完成。^[5]^[6]
1968年，前蘇聯在其北方摩爾曼斯克附近的基斯拉雅灣建成了一座800KW的試驗潮汐電站。
1980年，加拿大在芬地灣興建了一座20MW的中間試驗潮汐電站。那是為了興建更大的實用電站做論證和準備用的。
江廈潮汐電站，位於中國杭州以南，自1985年以來一直運行，目前的裝機容量為3.2 MW。還有更多的潮汐發電計劃在鴨綠江口附近。
Uldolmok Tidal Power Station（英語：Uldolmok Tidal Power Station）在韓國是一個潮汐電站潮汐發電項目，計劃到2013年將逐步擴大到90兆瓦的產能。2009年5月的第一個1 MW已經被安裝了。

世界上適於建設潮汐電站的20幾處地方，都在研究、設計建設潮汐電站。其中包括：美國阿拉斯加州的庫克灣、加拿大芬地灣、英國塞文河口、阿根廷聖約瑟灣、澳大利亞達爾文范迪門灣、中國的樂清灣，印度坎貝河口、俄羅斯遠東鄂霍茨克海品仁灣、韓國仁川灣等地。隨着技術進步，潮汐發電成本的不斷降低使進入21世紀後將不斷會有大型現代潮汐電站的建成與使用。

潮汐發電的主要研究與開發國家包括法國、前蘇聯、加拿大、中國和英國等。潮汐發電是海洋能中技術最成熟和利用規模最大的一種。

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