中國海岸線——能量的故事

央視國際 2003年06月09日 14:12

　　任何一種微小的能量積聚在一起的時候往往是驚人的，就像水滴與大海的關係一樣。海岸地區最富足的就是來自於天上地下的水，它們在寧靜中積蓄的力量左右著海洋環境的變化。億萬年來，這種力量把玩著海岸的每一寸土地，當人類終於摸索著駕馭它們的時候，這種來自於水的能量就像遇到伯樂的駿馬，奔騰、爆發了。

　　地球與月亮之間的引力遊戲晃動著藍色星球上的海洋，所以潮汐幾乎是和大海同時誕生的。海洋水體在太陽、月亮引力的作用下，海面受到引潮力影響而發生的週期性漲落現象，叫做潮汐。引潮力是潮汐的原動力，主要是因為天體對地球上不同地點的引力差異而産生的，其中以月球對地球海水的影響最大。太陽與月亮賦予地球的能量，轉化成海浪與潮汐運動的勢能，而海岸正是使這些能量服務於人類的工廠。

　　在海水緩慢而規律的盪漾中，飽含著每一次運動的勢能，我們的祖先很早就看到了這一點。福建省的泉州是“海上絲綢之路”上的一座歷史名城，泉州城東十多公里有一座歷經950年的石橋——洛陽橋，它是公元1053年宋代當地的郡守蔡襄主持興建的。洛陽江處於江海交匯處，橫臥橋上的巨大石條重達幾噸，這在當時可是一個艱巨的工程任務。據史料記載，石條先裝在船上，待潮水上漲，石條抬升到橋墩的高度時，再把石條推移到橋墩上。這是一次古人利用潮汐建橋的嘗試。

　　我國沿海的潮汐能可以利用的有2157萬千瓦，年發電量可達618億度。沿海潮差以東海最大，黃海、渤海次之，南海最小。

　　錢塘江是我國東南沿海地區的著名河流，發源於安徽省休寧縣，流程五百多公里，蜿蜒曲折，壯觀的涌潮，更是名遐於世。錢塘涌潮發生在錢塘江向杭州灣入海的河口段。每年農曆八月十八前後，錢塘江的涌潮現象最為壯觀。大潮來時，由遠及近。初時只見遠處天邊一條素鏈緩緩而來，伴著隆隆的聲響逐漸臨近，頃刻間飛舞的水龍直撲岸邊，上下翻騰。涌潮是一種潮汐現象，只不過是在特殊地形條件下發生的特殊潮汐現象。杭州灣的喇叭口地形，給涌潮的産生創造了條件。從灣口向西約九十五公里，海灣的寬度一下子收縮了四分之三，在海寧一帶，寬度只有三公里，這樣就使得來自大海中的潮波能量高度集中；加上在海寧到大尖山一帶，水下橫亙著一條沙坎，水深突然變淺，從杭州灣的平均九米，猛的變到兩米左右，這種地形，使得潮波的波峰向前傾，波谷變緩，波面陡立，這才形成了“聲驅千騎疾，氣卷萬山來”的錢塘涌潮。錢塘江涌潮瞬時最大流速超過每秒12米，每秒通過的流水量達到數十萬噸，這其中蘊含著巨大的能量，有人粗略估計，如果利用錢塘江的涌潮發電，發電量可相當三門峽水電站發電量的1/2。

　　利用潮汐發電是開發利用潮汐的主要方向。從潮差和建站的條件等方面來看，我國沿海可開發潮汐能源壩址達398處。適合建站的有遼東半島南部、山東半島南部和浙江省的南部沿海。浙江省基岩海岸分佈較廣，海灣眾多而且潮差大，是我國海岸線上開發潮汐能源條件最好的省，壩址主要在杭州灣以南地區。海水的潮汐與奔騰而下的河水不同，海水的進退和週期性的漲潮落潮並不連續，所以利用潮汐發電就面臨著一個連續性的問題，給建立潮汐發電站帶來一定的技術難度。在山東省乳山市的白沙口潮汐發電站是我國最早的潮汐發電站，建於1970年。白沙口發電站屬於單向型發電站，機組一共有六台發電機，每台160千瓦，年發電量232萬度。漲潮的時候把海水放進蓄水區，落潮的時候，庫區開閘放水，每秒鐘就有80立方米返回大海的連續水流推動發電機組。然而利用潮汐的單向發電，並沒有充分的利用大海進退時攜帶的能量，因此，目前的潮汐發電站大多采用單庫雙向發電和雙庫發電，使電站在漲潮和落潮時總有一部分在工作。單庫雙向型發電相對來説較為合理，而對發電機的特殊要求比較高，它必須在雙向水流的推動下都可以工作。位於浙江省樂清灣的江廈潮汐試驗電站是我國最大的潮汐發電站，擁有5台雙向貫流式發電機組，總裝機容量3200千瓦，僅次於法國朗斯電站和加拿大的安娜波利電站，居世界第三位。選擇電站站址的條件除了要有一個適宜的港灣，重要的是要有較大的潮差。除了北部灣沿海，我國大部分海岸每晝夜要經歷兩次潮水漲落運動，而潮漲潮落之間的潮差卻不相同，江廈潮汐電站所在的海岸日均潮差在8米左右，所以成為我國試驗潮汐發電最理想的岸段。

　　潮汐是海水在潮漲潮落過程中的垂直運動，同時海水也發生了水平流動，這就是潮流。在我國近海一些狹窄的海峽及島嶼間的水道內，潮流速度很大，是潮流能的主要蘊藏場所。據調查，我國有92條這樣的水道，可開發的裝機容量為1830萬千瓦，年發電量270億度。浙江省的資源點有37處之多，佔全國首位，裝機容量佔全國的70％左右，其次是福建和廣東、遼寧、山東、上海。象長江口北港水道、杭州灣、舟山群島金塘水道等，都是全國海岸帶潮流能源密度較高的地區。其中從潮流密度及環境條件考慮，開發價值最大的地方是舟山群島的各條水道和福建北部的港灣水域。舟山群島島嶼眾多，島嶼之間水道縱橫交錯，海水穿過島嶼之間狹窄的水道，流速很快，形成了天然的海上流動電廠，是海上再生能源開發的希望之舟。

　　離開海岸，浪成為海面風景的主宰。波浪能量巨大，取之不盡，用之不竭，是一種再生能源；缺點是波浪運動規律十分複雜，隨時空變化很大，所以被稱為“奔騰不羈”的能源。我國近海波能資源十分豐富，據20世紀80年代全國海岸帶調查估算，我國海岸帶總波能達2300萬千瓦。我國波能發電研究已經進行了多年，小型裝置也早已用於航標燈供電，經濟有效的大規模波能開發利用還在試驗摸索之中。

　　海洋表面水層是地球上最大的太陽能儲集器，它每年收集的能量高達37億千瓦，相當於目前全人類年用電量的4000倍。水是熱能轉換的媒體，也可以叫做工作流體。溫差發電實際上就是讓熱能變成電能的一種發電形式。溫差發電的熱源則是表層薄水，冷源是深層海水，也就是説，溫差發電的能源不是來自煤和油的燃燒，而是來自水溫由高變低所釋放的能量。

　　海面是風力的最大策源地。由於沒有任何阻擋，海風可以浩浩蕩蕩，長驅萬里。風力很早就被人類所利用。早在3000多年前，我國就出現了帆船。不過，今天人類利用風能的主要方向還是發電。儘管目前風力發電僅佔世界發電量的1％，但風能蘊藏量卻相當於世界電能消耗量的5倍。我國沿海和島嶼風能資源非常豐富，大部分海岸屬於風能豐富區和較豐富區，少數地區為風能可利用區，沒有風能貧乏區。舟山群島以南至台灣海峽，風能資源最為豐富，其次是山東半島沿海地區。我國從20世紀80年代開始發展風力發電事業，在福建、浙江、山東、遼寧都安裝了風力發電機組。南澳島位於台灣海峽南部，是廣東省惟一的海島縣，由37個大小島嶼所組成。南澳島地處亞熱帶，北回歸線橫貫。冬暖夏涼的海洋性氣候十分宜人，年平均氣溫只有21.5℃，且空氣清新，沒有各類污染工業，每立方厘米空氣含負離子4000個，高於一般城市10至20倍。盛夏季節，海風習習，氣候清爽，是避暑消夏的好地方，島上的居民過著平靜、快樂的日子。如果説這裡與其它的海岸或者島嶼有什麼不同的話，那就是這一地區每秒鐘飛行十多米的風，南澳島風能蘊藏量高於北歐、北美等主要風能豐富區的平均值，所以亞洲最大的海岸風能發電廠就建在島上。

　　海洋再生能源是太陽能轉化來的，所以海洋水文和氣象資源是一種循環不斷的可再生資源。單就海洋水文方面所蘊藏的能量，以科學家最保守的估計，令人驚嘆不已，潮汐、洋流、海浪、鹽差和溫差之中都蘊藏著巨大的能量。在漫長的歲月中，海水中的能量一直存在，經久不衰。海浪不停地拍打著海岸，仿佛在提醒著居住在海邊的人們：關注大自然中能量，創造更加美麗的家園。