潮汐发电的综合效益综述

摘 要：21世纪是开发利用海洋的新世纪，越来越多的国家逐步重视对海洋资源的研究与开发。本为介绍了潮汐发电综合效益研究现状，包括经济效益、生态环境效益和社会效益，总结了目前研究的优点与不足，提出今后潮汐电站综合效益评价的研究方向。

关键词：潮汐电站；经济效益；生态环境效益；社会效益

一、前言

我国是最大的发展中国家，在经济可持续发展的过程中，对能源的需求在日益增长。与其他可再生的洁净新能源相比，海洋能具有能量总蕴藏量大，能量随地域时间变化有规律可循，不占用良田，可综合利用等特点。其中潮汐能的商业开发最早、发电技术最成熟，它是一种不会给地球上未来人类带来污染和灾难的能源 [1]。

利用潮汐能进行发电以来，人们习惯从经济效益、生态环境效益和社会效益三个方面对潮汐发电的综合利用效益进行分析 [2]。人类利用潮汐能进行发电始于20世纪50年代，加拿大、法国、俄国和中国都建有潮汐发电站，为潮汐电站的选址、发电机技术改造、经济效益的提高、环境影响的减小、社会效益的提高等诸多方面，提供了宝贵的经验。

二、经济效益

潮汐发电的经济效益主要是指在电站利用潮汐能发电后，以发电量和最终上网电量作为基础，获得的电费总收入扣除生产性总支出、折旧费、维修费等支出后的经营成果，也就是直接经济效益。鲁靖华等（2008）对直接关系到潮汐电站经济效益的发电电价进行了敏感性分析,敏感因素有项目投资的变化、项目运行年限变化、项目发电量的变化、基准收益率的变化和年发电成本的变化，其中年发电量对电价的影响程度最敏感 [3]。杨明钦（2009）指出影响潮汐发电的生产成本的因素有很多,最终的电价是这些因素的综合结果 [4]。R．布赫尔（2009）以韩国莞岛（Wando）潮汐电站为例，对潮汐电站电能产出最大化进行研究[5]。

由于一般潮汐发电电价由政府定价，且变动幅度较小，所以潮汐发电经济效益最大化可以通过增加发电量和降低成本来实现。

（一）增加发电量

刁利等（2005）认为在单库单向式、单库双向式和双库式三种电站类型中，根据具体情况，建议选择单库双向式电站类型，与其他两种电站相比，其具有发电量适中，成本适中和对环境影响小的特点；传统的贯流式水轮机中全贯流式水轮机比灯泡贯流式水轮机的外形小、重量轻、管道短、效率高，为各潮汐电站广泛采用[6]。Yu.B.希帕里安斯基等（2011）认为潮汐电站的输出功率与水轮机的效率成正比，因此，大流量、高效率可双向运行的低水头水轮机是最合适的[7]。

（二）降低施工和维护成本

选择适合的电站类型和发电机，不仅可以增加发电量，还可以降低成本。另外，采用适当的施工方法，使用防腐、防污材料可以降低施工成本和维修成本。

范波芹等（2001）提出应用浮运法施工方法可以通过节省潮汐电站约25%～38%的成本[8]，来增加经济效益。И.Н.乌萨切夫（2001）以麦津潮汐电站为例，认为其经济论证也主要取决于其施工浮运方法（费用低于一般围堰施工法的1/3）和采用较小重量的现代动力设备（直交式水力机组造价比轴流式机型要低）。在电网中潮汐电站电能的成本与所有其他型式电站成本相比是最低的，这已由法国电网中朗斯潮汐电站33a运行所证明[9]。刁利等（2005）在对潮汐电站进行技术经济分析时，也提到了采用浮运法施工的潮汐电站可以减少电站造价，提高潮汐电站的经济可行性。通过使用防腐蚀、防海生物粘附的材料，减少维护成本[6]。

三、生态环境效益

潮汐发电的生态环境效益，是指潮汐电站利用潮汐能发电可以减少煤的使用，避免燃煤发电带来的环境污染，对环境的保护带来的效益，包括削减燃煤排除SO2和悬浮颗粒物等的费用，以及防台风潮侵害带来的效益等。

（一）降低煤资源的消耗，减少CＯ2、SO2和N0X的排放

利用潮汐能发电，可以减少煤资源开采造成的储量退化，增加了资源可利用时间，也节约了燃烧煤的成本。相关数据显示，削减1t SO2的最低费用是2000元，削减1t悬浮颗粒物的最低费用是1850元，每排放1t碳造成的损失约20美元。

И.Н.乌萨切夫（2001）认为如果考虑潮汐电站比热电站和核电站生态上清洁及抵偿其向大气的有害排放的经济效果，潮汐电站降低运行成本具有相当大的潜力[9]。Eleanor Denny（2009）利用PLEXOS-SEM模式对CO2、SO2和NOX的排放相对于传统发电装置的减少量以及燃料的节省量等进行计算，对各方面的成本和收益进行了详尽的分析[10]。I.N.尤萨切夫（2009）以梅津潮汐电站为例进行的实证研究，提出利用潮汐发电，可以减少CO2排放，每年可赚取约10亿美元[11]。

（二）削弱风暴潮作用，提高沿岸农田抗旱、除涝、蓄淡、防坍能力

刁利等（2005）认为潮汐电站的建设不仅削弱了库区的风暴作用，还提高了库区沿岸堤防的防御标准，且为渔船和运输船只提供了避风港[6]。黄军辉（2010）指出潮汐电站的建立还减少了风浪、流速，加快了泥沙和悬浮生物沉淀，增加光合作用的深度，优化了海洋养殖环境[12]。据台州市有关部门统计，江厦电站岸区种植业年平均可减少台风潮损失5%，养殖业年平均可减少台风潮损失10%。

（三）调节温度，改变盐度，改变气候

Daborn G.R(1982)认为潮汐电站筑坝后，由于谐振条件发生变化，潮差和潮汐电站库水位的变幅可能发生变化。这将减少库内水流的紊动掺混，从而改变潮流及潮波状态，提高层化作用，夏季增加水的表面温度，冬季降低水的表面温度，改变含盐度，同时使结冰条件发生变化，减少光射深度，改变生物洄游路径、地下水动态、农田排水条件和潮汐电站水库小气候及临近地区的气候[13]。

四、社会效益

潮汐发电的社会效益，是指利用潮汐能进行发电带动周边地区经济、社会的发展的那部分效益。

M.P.费德洛夫等（2010）根据PIFO养鱼设施的运行经验，认为在基斯罗古布斯卡亚潮汐电站的两侧可以养殖红鳟、鲑鱼和鳕鱼[14]。刁利等（2005）指出潮汐能的开发利用为农村解决了照明、提水、加工、广播及村办企业的用电问题，推进了当地工农业生产的发展，对乡村经济发展起到了良好的促进作用 [6]。黄军辉（2010）认为由于水库水位加深，通航条件也得到了改善，为休闲旅游创造了良好的环境[12]。C.阿波奈等（2011）指出法国朗斯潮汐电站不仅是布列塔尼地区的主要电力设施，而且还是法国第一大工业旅游景点[15]。