抽水蓄能潮汐电站

抽水蓄能潮汐电站，一种改进的潮汐电站。主要由大围堰、小围堰、小水塔、抽水系统和发电系统组成。在高潮和低潮持续时间内抽水至小水塔，再由小水塔流入小围堰储存。大围堰形成围堰内外海水高度差，可充分利用天然内湾形成的水域，减少围堰工程量。小围堰建在高处，不受涨落潮的时间限制，实现连续发电，提高电网稳定性和发电机组效率，降低发电成本。与普通潮汐电站相比成倍提高了潮汐能利用率。

潮汐电站工程主要由电站建筑物和机电设备组成。电站建筑物主要有堤坝、泄水闸和发电厂房等， 有通航要求的潮汐电站还应设置船闸。

堤坝用来将水库与外海隔开，形成落差。多用海上围堰法筑黏土心墙坝、堆石坝和土坝。因筑于海上，施工条件恶劣，近年国外使用预制混凝土浮运沉箱法筑坝建站。

泄水闸用来对水库泄水和充水。闸型一般采用平原地区挡潮闸常用的胸墙孔口平底堰闸。近年，中国发展了预制浮运闸。这种闸先预制好各种闸门构件，由船浮运到建闸地点，定点沉放安装而成。施工时不用围堰或在岸上开挖，施工方法简单，工程量少，投资少，在中国沿海大量使用。

发电厂房包括水轮发电机组、输配电设备、起重设备、中央控制室、下层水流通道和闸门等。

法国朗斯潮汐电站建成于1966年，总装机容量为240MW，单机功率为10MW，共24台水轮机，年发电5.4亿度，是当时世界上最大的海洋能发电工程。其技术创新是采用了与常规水电站不同的，具有正反向发电、泄水和抽水的灯泡式贯流水轮发电机组，不但提高了潮汐能的利用效率，同时降低了电站的造价。该电站总的基建费用为5.7亿法郎（约1亿美元），若按1973年的实际发电量计算，每度电的成本大概是水力发电的2倍。由于潮汐发电是波动和间歇的，输出功率变化大，全年平均输出的电量为额定装机能力的25%。

爱尔兰斯特兰福特湾的潮汐电站，斯特兰福特湾潮汐电站是世界上十大可再生能源工程之一，也是目前为止，海洋上最大的潮汐发电站。不过该记录将在2015年被建在韩国Wando Hoenggan Waterways的工程打破，该工程投资8.2亿美元，装机容量有300兆瓦，60英尺高(18米)的涡轮靠自身重力固定于海底。

中国江厦潮汐实验电站位于我国浙江省乐清湾北端的江厦港。该电站是1974年在原“七一”塘围垦工程的基础上建造的，集发电、围垦造田、海水养殖和发展旅游业等各种功能为一体。该电站的特点是采用类似法国朗斯电站的双向发电的灯泡贯流式水轮发电机组。该站址最大潮差8.39m，平均潮差5.1m，原设计为6台500kW机组，有6个机坑，实际安装了5台机组，第一台为500kW，在1980年5月投入运行；第二台为600kW，其余3台为700kW，最后一台于1986年投入运行。总装机为3200kW，为当时世界第三大潮汐电站。坝址以上港湾面积约8000亩，由于库区原计划围垦造田5600亩，当地农民私自占地围垦或养殖，可供发电的水面积不足2000亩。1986年五台机组年发电量约600万度，低于1070万度的原设计年发电量，发电的的经济效益不高。多年来，电厂计划加高围堰，提高库区的水位，并在第六号机坑增加一台机组，增加发电量，提高发电的经济效益。

我国浙闽沿海多岛屿、港湾，蕴藏着大量可开发的海洋能源，在众多海洋能中，潮汐能开发历史最长、开发技术最为成熟，且是一种可再生的绿色清洁能源，因此潮汐能的开发利用越来越受到重视。作为我国最大的试验性潮汐电站——江厦潮汐电站备受关注，亦有多种方法对其优化调度进行研究。汪树玉等针对单库双向最优方式问题，提出了多层次优化模型；陈晓芬等结合江厦潮汐电站，以发电量最大为目标函数，提出了潮汐电站发电量最大的调度运行方式；芮钧等建立了单库双向运行潮汐电站的优化模型，并应用动态规划法进行了求解分析；李晓英等则对潮汐电站月周期调度模型分别进行了动态规划法和改进浮点遗传算法的优化运行，两种方法均优化了月发电量且优化结果相近。在江厦潮汐电站的实际运行过程中，当水轮机发电水头偏离设计水头较多、机组效率较低时，常常通过加大流量补偿的方法来获得更多的发电量。但采用这种方式是否经济仍值得进一步深入研究。我国潮汐能开发技术虽然相对成熟，但一直未能形成大规模开发状态，因此对潮汐电站的研究多侧重于规划设计研究阶段，对单库单向运行潮汐电站的经济运行鲜有研究。为此，结合国内正在规划设计的某单库单向运行潮汐电站，基于动态规划法建立发电量计算模型，并结合Matlab软件，运用具有较高计算精度的龙格库塔法对水库水位曲线进行计算分析，研究单库单向运行潮汐电站运行方式与发电量的内在关系，以期为电站的优化运行提供依据。

潮汐电站一直存在资源利用率不高的问题，在电站建设初期当机组选型确定时，制定合理的水库蓄、放水计划，可在不增加投资的前提下获得更多的发电效益。为此，以国内某潮汐电站为例，根据各时刻机组发电流量的不同制定运行方案，基于动态规划法建立了单库单向运行潮汐电站发电量最大化计算模型，并利用龙格库塔算法，结合Matlab软件模拟了各时刻水库水位变化过程，求解了各运行方案的发电量值。计算结果表明，受潮汐水位及机组特性的控制，电站发电量的多少取决于发电流量在各时刻的分配，流量最大运行方案发电量明显大于效率最优运行方案，而发电量最大运行方案流量分配介于效率最优运行和流量最大运行之间 。