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中国海岸线——能量的故事
央视国际 2003年06月09日 14:12
任何一种微小的能量积聚在一起的时候往往是惊人的，就像水滴与大海的关系一样。海岸地区最富足的就是来自于天上地下的水，它们在宁静中积蓄的力量左右着海洋环境的变化。亿万年来，这种力量把玩着海岸的每一寸土地，当人类终于摸索着驾驭它们的时候，这种来自于水的能量就像遇到伯乐的骏马，奔腾、爆发了。
地球与月亮之间的引力游戏晃动着蓝色星球上的海洋，所以潮汐几乎是和大海同时诞生的。海洋水体在太阳、月亮引力的作用下，海面受到引潮力影响而发生的周期性涨落现象，叫做潮汐。引潮力是潮汐的原动力，主要是因为天体对地球上不同地点的引力差异而产生的，其中以月球对地球海水的影响最大。太阳与月亮赋予地球的能量，转化成海浪与潮汐运动的势能，而海岸正是使这些能量服务于人类的工厂。
在海水缓慢而规律的荡漾中，饱含着每一次运动的势能，我们的祖先很早就看到了这一点。福建省的泉州是“海上丝绸之路”上的一座历史名城，泉州城东十多公里有一座历经950年的石桥——洛阳桥，它是公元1053年宋代当地的郡守蔡襄主持兴建的。洛阳江处于江海交汇处，横卧桥上的巨大石条重达几吨，这在当时可是一个艰巨的工程任务。据史料记载，石条先装在船上，待潮水上涨，石条抬升到桥墩的高度时，再把石条推移到桥墩上。这是一次古人利用潮汐建桥的尝试。
我国沿海的潮汐能可以利用的有2157万千瓦，年发电量可达618亿度。沿海潮差以东海最大，黄海、渤海次之，南海最小。
钱塘江是我国东南沿海地区的著名河流，发源于安徽省休宁县，流程五百多公里，蜿蜒曲折，壮观的涌潮，更是名遐于世。钱塘涌潮发生在钱塘江向杭州湾入海的河口段。每年农历八月十八前后，钱塘江的涌潮现象最为壮观。大潮来时，由远及近。初时只见远处天边一条素链缓缓而来，伴着隆隆的声响逐渐临近，顷刻间飞舞的水龙直扑岸边，上下翻腾。涌潮是一种潮汐现象，只不过是在特殊地形条件下发生的特殊潮汐现象。杭州湾的喇叭口地形，给涌潮的产生创造了条件。从湾口向西约九十五公里，海湾的宽度一下子收缩了四分之三，在海宁一带，宽度只有三公里，这样就使得来自大海中的潮波能量高度集中；加上在海宁到大尖山一带，水下横亘着一条沙坎，水深突然变浅，从杭州湾的平均九米，猛的变到两米左右，这种地形，使得潮波的波峰向前倾，波谷变缓，波面陡立，这才形成了“声驱千骑疾，气卷万山来”的钱塘涌潮。钱塘江涌潮瞬时最大流速超过每秒12米，每秒通过的流水量达到数十万吨，这其中蕴含着巨大的能量，有人粗略估计，如果利用钱塘江的涌潮发电，发电量可相当三门峡水电站发电量的1/2。
利用潮汐发电是开发利用潮汐的主要方向。从潮差和建站的条件等方面来看，我国沿海可开发潮汐能源坝址达398处。适合建站的有辽东半岛南部、山东半岛南部和浙江省的南部沿海。浙江省基岩海岸分布较广，海湾众多而且潮差大，是我国海岸线上开发潮汐能源条件最好的省，坝址主要在杭州湾以南地区。海水的潮汐与奔腾而下的河水不同，海水的进退和周期性的涨潮落潮并不连续，所以利用潮汐发电就面临着一个连续性的问题，给建立潮汐发电站带来一定的技术难度。在山东省乳山市的白沙口潮汐发电站是我国最早的潮汐发电站，建于1970年。白沙口发电站属于单向型发电站，机组一共有六台发电机，每台160千瓦，年发电量232万度。涨潮的时候把海水放进蓄水区，落潮的时候，库区开闸放水，每秒钟就有80立方米返回大海的连续水流推动发电机组。然而利用潮汐的单向发电，并没有充分的利用大海进退时携带的能量，因此，目前的潮汐发电站大多采用单库双向发电和双库发电，使电站在涨潮和落潮时总有一部分在工作。单库双向型发电相对来说较为合理，而对发电机的特殊要求比较高，它必须在双向水流的推动下都可以工作。位于浙江省乐清湾的江厦潮汐试验电站是我国最大的潮汐发电站，拥有5台双向贯流式发电机组，总装机容量3200千瓦，仅次于法国朗斯电站和加拿大的安娜波利电站，居世界第三位。选择电站站址的条件除了要有一个适宜的港湾，重要的是要有较大的潮差。除了北部湾沿海，我国大部分海岸每昼夜要经历两次潮水涨落运动，而潮涨潮落之间的潮差却不相同，江厦潮汐电站所在的海岸日均潮差在8米左右，所以成为我国试验潮汐发电最理想的岸段。
潮汐是海水在潮涨潮落过程中的垂直运动，同时海水也发生了水平流动，这就是潮流。在我国近海一些狭窄的海峡及岛屿间的水道内，潮流速度很大，是潮流能的主要蕴藏场所。据调查，我国有92条这样的水道，可开发的装机容量为1830万千瓦，年发电量270亿度。浙江省的资源点有37处之多，占全国首位，装机容量占全国的70％左右，其次是福建和广东、辽宁、山东、上海。象长江口北港水道、杭州湾、舟山群岛金塘水道等，都是全国海岸带潮流能源密度较高的地区。其中从潮流密度及环境条件考虑，开发价值最大的地方是舟山群岛的各条水道和福建北部的港湾水域。舟山群岛岛屿众多，岛屿之间水道纵横交错，海水穿过岛屿之间狭窄的水道，流速很快，形成了天然的海上流动电厂，是海上再生能源开发的希望之舟。
离开海岸，浪成为海面风景的主宰。波浪能量巨大，取之不尽，用之不竭，是一种再生能源；缺点是波浪运动规律十分复杂，随时空变化很大，所以被称为“奔腾不羁”的能源。我国近海波能资源十分丰富，据20世纪80年代全国海岸带调查估算，我国海岸带总波能达2300万千瓦。我国波能发电研究已经进行了多年，小型装置也早已用于航标灯供电，经济有效的大规模波能开发利用还在试验摸索之中。
海洋表面水层是地球上最大的太阳能储集器，它每年收集的能量高达37亿千瓦，相当于目前全人类年用电量的4000倍。水是热能转换的媒体，也可以叫做工作流体。温差发电实际上就是让热能变成电能的一种发电形式。温差发电的热源则是表层薄水，冷源是深层海水，也就是说，温差发电的能源不是来自煤和油的燃烧，而是来自水温由高变低所释放的能量。
海面是风力的最大策源地。由于没有任何阻挡，海风可以浩浩荡荡，长驱万里。风力很早就被人类所利用。早在3000多年前，我国就出现了帆船。不过，今天人类利用风能的主要方向还是发电。尽管目前风力发电仅占世界发电量的1％，但风能蕴藏量却相当于世界电能消耗量的5倍。我国沿海和岛屿风能资源非常丰富，大部分海岸属于风能丰富区和较丰富区，少数地区为风能可利用区，没有风能贫乏区。舟山群岛以南至台湾海峡，风能资源最为丰富，其次是山东半岛沿海地区。我国从20世纪80年代开始发展风力发电事业，在福建、浙江、山东、辽宁都安装了风力发电机组。南澳岛位于台湾海峡南部，是广东省惟一的海岛县，由37个大小岛屿所组成。南澳岛地处亚热带，北回归线横贯。冬暖夏凉的海洋性气候十分宜人，年平均气温只有21.5℃，且空气清新，没有各类污染工业，每立方厘米空气含负离子4000个，高于一般城市10至20倍。盛夏季节，海风习习，气候清爽，是避暑消夏的好地方，岛上的居民过着平静、快乐的日子。如果说这里与其它的海岸或者岛屿有什么不同的话，那就是这一地区每秒钟飞行十多米的风，南澳岛风能蕴藏量高于北欧、北美等主要风能丰富区的平均值，所以亚洲最大的海岸风能发电厂就建在岛上。
海洋再生能源是太阳能转化来的，所以海洋水文和气象资源是一种循环不断的可再生资源。单就海洋水文方面所蕴藏的能量，以科学家最保守的估计，令人惊叹不已，潮汐、洋流、海浪、盐差和温差之中都蕴藏着巨大的能量。在漫长的岁月中，海水中的能量一直存在，经久不衰。海浪不停地拍打着海岸，仿佛在提醒着居住在海边的人们：关注大自然中能量，创造更加美丽的家园。
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