你聽說過建在海底的發電站嗎？就靠海水的漲落來發電。
這種聽起來有點不可思議的發電方式，其實我國從80年代就在研究並實現突破了。當時甚至建成了全亞洲最大、全球第三的潮汐能發電站——江廈潮汐電站。
那麼，潮汐究竟是如何發電的？為啥要建在海底？如今我國的潮汐能發電如何了？
海底寶藏的無限能量
近些年來，雖大部分的電力供應來源於火力發電，但較為清潔的風力發電和水利發電所佔的比例也在不斷上升。
這些發電模式看上去有點天差地別，其實本質原理都是依靠能量轉換，即把化學能量、風能、勢能這些大自然本身就具有的能量通過我們涉及的裝置轉化為電能。
而現在科學家們又把目光聚集到了又一巨大能量——潮汐能。潮汐能的能量來源是太陽和月球的引力場相互作用，這種作用導致了我們所看到的潮起潮落。
也就是說，只要太陽和月球不消失，潮汐能就永遠不會消失。不過真等它倆消失的時候我們也不需要考慮怎麼發電的事了。
潮汐能包括潮流和潮汐兩種運動方式，一漲一退其中便蘊含著巨大的勢能，見識過錢塘江大潮的人最能體會到那種來自大自然的力量了。而且這種能量是絕對無污染、可再生的能量。
如今，這些發電站已經能夠利用漲潮和落潮兩個階段的潮汐能來發電，這得益於技術的進步，使得電站能夠在潮汐變化中穩定地為周邊的沿海地區供電。
海底潮汐能發電站被固定在海床上，安裝有多台水輪發電機。這些發電機可以直接攔截經過的潮水並發電，這種方式相比於固定式的蓄水潮汐發電站更為直接和高效。
潮汐發電站的建設趨勢顯示出，傳統的水壩式發電站正朝着提升裝機容量的方向發展。
儘管這些電站的運作原理與傳統的水力發電站相似，但它們在實際應用中必須考慮到海水的腐蝕作用和海洋生物附着對電站及其渦輪機可能產生的影響。
潮汐能發電模式
目前的潮汐能發電模式主要分為單庫單向型、單庫雙向型和雙庫單向型三種。
單庫單向型，是在漲潮時將海水引入水庫，在落潮時利用落差發電。這種發電方式雖然需要的設備裝置比較簡單，但對超潮汐能的利用率也較低。
單庫雙向型潮汐電站的設計更為精巧，它在一個水庫內配置了兩套閥門系統，這些閥門控制着兩條分別通向水輪機的引水管道。
正是這樣，無論海水是漲潮還是落潮，它都能通過各自的引水通道流向水輪機，推動其旋轉，進而驅動發電機產生電力。這樣一來，電站就能在潮汐漲落兩個方向上，都利用潮水的動能，發電效率自然也就提升了。
然而，單庫雙向型也存在一個缺點，就是海水不漲落的時候，就無法發電。
雙庫單向型潮汐電站的運作機制是基於兩個緊鄰的蓄水池，其中一個在潮水上漲時蓄水，而另一個則在潮水退去時釋放水。
這種設計確保了前面的蓄水池水位始終高於後面的蓄水池，從而形成了一個類似於「上游水庫」和「下游水庫」的層次結構。
通過這種方式，可以有效地利用潮汐的高低變化來驅動水輪機發電，從而能夠實現全天候的發電。
降低維護成本
不過潮汐能發電作為近幾年來的新興技術，與太陽能、風能等其他可再生能源相比，在成本效益分析方面存在一些差異和特點。
潮汐能雖取之不竭，但發電成本相對較高，此外，潮汐發電的成本主要包括硬件成本，如建設、設備採購和安裝等費用，這些成本在數十億到數百億之間。
相比之下，太陽能和風能技術的成本持續下降，性能顯著提高，這使得太陽能和風能在經濟效益方面也十分明顯。
為了不放過潮汐能這一重要的自然資源，科學家們想到了一個能夠解決發電成本的方案——把發電站建到海底去。
這種新型的水下潮汐能發電站的建設方式主要是將整個發電站結構穩固地固定在海床之上，然後安裝多台水輪發電機。
這些發電機設計得能夠直接利用潮水流動的能量，當潮水經過時，它們便能夠攔截潮水並將其轉換為電能。
這種創新潮汐發電方式與傳統方法不同，它不依賴於建造堤壩形成水庫。相反，它直接在潮汐流經的水道中安裝水輪發電機組，利用潮汐的自然漲落差，使水輪機轉動並發電，從而將海水的勢能和動能轉換為電能。
因為它建在水下，所以不需要像傳統的水壩那樣淹沒大片農田來形成水庫。這樣一來，就不會有因為建電站，而需要搬遷居民或淹沒農田了。
採用區域化漂浮平台構建發電系統，可以將這些平台根據特定的需求安裝到不同的潮汐口。通過連接在大型吊臂上的渦輪機，利用下方水流的動能，實現發電，從而降低發電成本。
當然這種新型的水下潮汐發電站雖維護成本下降了不少，但與此同時建設成本增加了不少。
我國的潮汐發電站進展
從技術層面來看，中國在潮汐能發電技術上不斷創新，實現了多項技術突破，比如較新的海灣內外潮波相位差發電研究和動態潮汐能技術。
例如，新型高效潮汐能發電機組的研發採用了先進的永磁技術和高精度控制系統。此外，聯合動力公司自主研發的應用270°電動變槳技術和300kW海洋潮流能發電機組成功下海，並順利併網發電運行。
這些技術的應用不僅提高了潮汐能發電的效率，也為潮汐能發電站的建設和運營提供了技術支持。
據統計，我國近海潮汐能資源技術可開發裝機容量大於500kW的壩址共171個，總技術裝機容量約為2282.91×10^4kW。
潮汐發電站分佈與現狀
全球範圍內，潮汐能發電站的分佈情況顯示了多個國家和地區對潮汐能開發的重視。
中國的近海潮汐能資源，主要集中在浙江省和福建省。
這兩個省份的技術可開發裝機容量分別佔到了全國總量的90.5%和90.7%，顯示出它們在這一領域的領先地位。
同時，全球很多國家都在積極發展潮汐能發電站，比如韓國、法國、美國等國家。
例如，韓國的始華湖潮汐電站，是目前全球最大的潮汐能發電站。法國的朗斯潮汐電站，即使是最早建成的潮汐發電站之一，直到今天，它仍是世界第二的潮汐能發電站。
這些信息表明，全球範圍內，潮汐能發電站的建設和運營正在逐步增加，多個國家和地區都在積極探索和利用這一清潔能源。儘管存在地域分佈不均的情況，但潮汐能作為一種可再生能源，在全球範圍內的發展潛力巨大。
結語
正如我們所見，大自然賦予了我們無盡的寶藏，潮汐能、太陽能只是其中的冰山一角。
然而，我們對這些自然賜予的禮物的利用還遠遠不夠，這不僅是一個技術問題，更是一個觀念和行動的問題。
參考文獻：
我國潮汐能、潮流能和波浪能利用研究新進展 - 海洋能源網 (hynyw.com)
知乎鹽選 | 四、潮汐發電技術 (zhihu.com)
2021年中國潮汐能開發利用現狀分析，傳統攔壩式電站向更大裝機規模發展「圖」_研究_華經_年發電量 (sohu.com)
