潮起潮落的能量

　　干海洋，我們能說的實在是太多太多了。我們每次看到海的時候，可能都會感到自己的渺小，而看著海浪一個一個涌上沙灘的時候，可能又有一種別樣的感覺。對于生活在海邊的人而言，海意味著聚寶盆一樣的、對家里的經濟生活能夠起到巨大幫助的資源，同時另外一方面有的時候又意味著一些災難。我們生活在地球之上，海洋孕育了無數的文明，海洋將成為我們未來提取能源的重要場所，但海洋還有很多很多一般人往往會忽略掉的東西。比如，當看到潮水一浪一浪涌過來的時候，您想過沒想過，是什么推動它在不停地運動?如果說我們能夠把這個運動的巨大的能量提取出來一部分供人類使用，那絕對是一個非常非常造福子孫后代的奸事情。
　　在浙江省溫嶺一個普通的沿海小漁村，隱藏著一處我國最大的潮汐發電站——江廈潮汐試驗電站。潮汐是怎么發電的?電站又為什么會建在這里呢?
　　在海邊，人們可以看到有時海水上漲，淹沒大片的海灘；到了一定時間，海水又慢慢退回去。一天之內，海水一般漲落兩次。這種海水有規律的周期性漲落現象稱作潮汐。人們把白天發生的海水漲落現象稱為潮，夜晚發生的海水漲落現象稱為汐。
　　那么到底是什么力量在支配著大自然的這種神奇變化?為什么會有漲潮與落潮呢?原來，太陽和月亮對地球表面海水都有引力，地球也在轉，海水也受到離心力的作用，這兩個力的合力叫引潮力。因此，是引潮力吸引海水運動。
　　在宇宙中，地球始終圍著太陽轉，月亮始終圍著地球轉。地球上的海水受到太陽、月球的引力以及地球自轉離心力的影響，隨著每天太陽的升起、落下以及月亮的更替，海水也被每天兩次地拉起又拉回。
　　然而，大自然的這種規律性的潮汐現象并不是永遠一致的。
　　當太陽、月亮、地球三者形成直角的時候，引潮力最小，就是小潮。而到了農歷每月初一，太陽、月亮、地球三者在一條直線上，到了農歷每月十五，地球轉到中間，太陽、月亮、地球還是在一條直線上，這時引潮力最大，就產生了海水大規模漲落的景象，也就是大潮。
　　每年的農歷八月十五前后，會有成千上萬的人們從四面八方慕名來到杭州灣錢塘江口，為的就是要親眼目睹錢塘江大潮。當潮水來時，聲如雷鳴，排山倒海，猶如萬馬奔騰，蔚為壯觀。為什么錢塘江的潮汐現象會產生如此壯觀的滔天巨浪呢?我國的科學家經過多年研究和調查發現，錢塘江涌潮之所以產生如此巨大的能量，跟它所處的地理位置有很大的關系。從地圖上我們可以清楚地看出，杭州灣獨特的喇叭口地形，越往內陸越小，隨著人海口變窄，潮水的能量就會越聚越多，最后形成氣勢磅礴的錢塘江大潮。
　　江廈潮汐試驗電站所在的樂清灣，和杭州灣有類似的地形。天然形成的樂清灣會讓寬闊的海面一下子變窄，這也就是選在這里建潮汐電站的原因之一。
　　一些國家很早就已經在利用有利的地形修建潮汐電站。1967年，世界上第一座大型潮汐電站——朗斯潮汐電站在法國投入運行，裝機容量是24萬千瓦；1984年投入運行的加拿大安納波利斯潮汐電站，裝機容量是2萬千瓦；2011年，韓國建成世界上最大的潮汐發電站，裝機容量達到25.4萬千瓦。那么，我國的潮汐電站又是什么時候起步的?它又為什么修建在浙江呢?主要因為浙江沒有什么大的煤礦，也沒有油田，而潮汐資源則相對比較豐富。
　　我國常規的發電方式主要是煤或石油作為動力的火電站或是在河道上修建的水電站為主。然而，浙江省經濟發展迅速但常規能源卻很匱乏。于是人們開始認識到，潮汐不需要開采地球上有限的能源，隨著大海每天規律地潮漲潮落，就能為人類帶來電能。
　　我國擁有1.8萬千米長的海岸線，潮汐資源豐富，沿海的浙江和福建兩省就占全國潮汐資源的90％以上。因此在沿海地區的人們很早就建有小型潮汐發電站，但發電量小，只是小范圍供電，不成規模。到了上個世紀80年代，中國最大的潮汐發電站＿江廈潮汐電站落成，總裝機容量3900千瓦。它同時也成為世界第4大潮汐發電站。目前，江廈潮汐電站已經并入國家電網，向千家萬戶輸電。每年有720萬度電來自江廈潮汐電站，這么多的電量究競是怎么產生的呢?
　　在樂清灣，人工修建的大壩將樂清灣分為外海和內海。將近1千米的大壩只是發電站蓄水的一部分，大壩的一端留有1個開口，進出海水。發電廠房就建在這個位置，這里的海水流速就會更快。在漲潮時，湍急的海水就滾滾地往內海進水，堤岸壁上的黑色印跡就是最近這幾天高潮到達的位置高度。
　　在海平面以下幾十米深的發電機房，電廠的負責人說，潮差1.2米就可以開始發電，達到3米，達到實際的滿負荷。但是現在庫容有點減少，機組增加，原來5臺機，現在6臺機了，把發電潮差相對提高，一般提高到1.8米開始發電，這樣發電時間短一點，但是效率更高一些。
　　潮差指的是潮漲與潮落之間的落差。潮差越大，發電量就越多。據專家測算，樂清灣最大潮差可以達到8米，平均潮差5米，潮汐資源十分可觀。那么，潮汐發電是如何把潮差變為電能的呢?平時水閘是關閉的，當潮水來時，外海一側水位升高，形成勢能。當水位升高到1.2米時，開閘放水，海水推動水輪機工作流向內海，水位下降，勢能經過轉化，通過發電機發電。
　　發電廠房里，6臺巨大的水輪機都在開足馬力。漲潮時的巨大水流都要經過水輪機流進內庫，雖然看不到里面，但僅憑轟鳴的聲音也能感受到波輪和潮水的激烈碰撞。伴隨著水輪機的轉動，它也將湍急的海水變成照亮千家萬戶的電能。
　　其實，生活在沿海的漁民很早就知道利用大海的潮汐變化來掌握出海打魚的時間。當然現在已經有了更科學的手段。每天，工作人員會根據水文信息繪制出的潮位變化圖來確定發電的時間，當潮位漲到最高點時，這時候，發電機開始發電。
　　江廈潮汐電站有一個獨特的地方。每天漲潮的時候開始發電，同時，退潮時也可以發電。也就是說在1天24小時里，潮水要經過兩次漲落，電站可以發電4次，這被稱作單庫雙向發電。我們知道，漲潮時的潮水來勢洶洶，可是退潮時海水就變得平靜多了。那么，江廈潮汐電站是怎么做到退潮時也能發電呢?事實上，退潮時，同樣是等內庫的水高于海面的水時，落差達到1.2米，開閘發電。發電機是怎樣做到雙向都能發電的呢?原來，秘密就隱藏在這水輪機里。當正向發電結束之后，水輪機的輪片方向還可反方向旋轉，這就實現了單庫雙向發電。
　　可人們不禁疑惑：杭州灣遠比樂清灣寬廣，而且據調查，杭州灣的潮差更是達到了8.9米，成為我國的最大潮差，那么錢塘江為什么沒有建潮汐電站呢?事實上，早在1958年，國家就已經注意到了杭州灣的潮汐資源，如果在杭州灣發展潮汐電站，發電量將非常可觀。但是，杭州灣的喇叭口地形雖然符合建潮汐電站的條件，但是杭州灣的潮水流速快，泥沙含量多，海水推動水輪機進入內海的時候，流速會變小，發電量就會減少。大量的淤泥會堆積在內庫，影響發電量。
　　現在，潮汐能發電仍然還有它的不足，但這些困難并不會阻止大力發展海洋能源的腳步。到目前為止，江廈潮汐電站已經運行了30年，由于庫容的原因也許現在的發電量還比較少，但作為我國最大的潮汐電站，它的意義更值得我們借鑒。
　　雖然現在世界上有不少國家都擁有類似的潮汐能發電站，但是我們如果通過數字就會發現，靠這樣的電站來發電，根本不可能滿足我們日常的生活以及工作的需求。它的發電量實在是太小了。這座江廈潮汐能發電站，1年的發電量不過是720萬千瓦時，而整個溫嶺地區1年的用電量卻高達40億千瓦時。那么我們為什么還要對它進行研究呢?實際上這只是做一個前瞻性的研究，我們希望利用這種方式從海洋當中獲取能量，是為了我們人類將來解決人口曰益增多、能源曰益減少、地球環境越來越糟糕，而被迫想出的方式。不管技術上成熟不成熟，但是，潮汐電站畢競給我們開發無污染的清潔能源提供了一種思路，這也許就是未來的發展趨