综述：潮汐能发展及其应用分析

《Energy, Sustainability and Society》：Analysis of the development of tidal energy and its implementation

本综述系统梳理了潮汐能（Tidal Energy）的开发与应用现状，重点阐述了其零排放、可再生性及运行可靠性等核心优势。文章通过对比不同国家（特别是中国）的技术进展，指出尽管潮汐能技术已进入商业化阶段（如La Rance、Sihwa等电站），但仍面临高资本成本、生态环境影响等挑战。为此，需通过政策支持和技术创新（如动态潮汐能、鱼友好型水轮机）推动其规模化发展，为可持续能源系统提供关键路径。

　　

潮汐能的产生机制与资源分布

潮汐能主要由太阳和月球对地球海水的引力作用形成。根据万有引力定律（F=Gm₁m₂/r²），月球引力占主导地位。当太阳、地球和月球呈直线排列时，引力叠加形成大潮（spring tide），每月农历初一和十五出现；引力垂直时则形成小潮（neap tide）。潮汐能包括动能（潮汐流能）和势能（潮差能），其中潮差（tidal range）是衡量资源储备的关键指标。全球潮差大于3米的区域才具备开发价值，主要分布在北半球40°–60°N的沿海地区，如英国塞文河口、加拿大芬迪湾等，平均潮差可达7–12米。中国潮汐资源集中在东南沿海，浙江和福建两省占全国可开发总量的88.3%。

潮汐能系统的特性与优势

作为可再生能源的典型代表，潮汐能具有清洁无污染、可再生、稳定可靠以及安全性高等特点。其发电效率显著高于风能（海水密度约为空气的800倍），且不会像水电那样导致大规模移民或淹没损失。与火电和核电相比，潮汐能无需昂贵燃料运输，也无放射性污染风险。中国潮汐能理论储量达1.1亿千瓦，但地理分布不均，主要集中在东海沿岸。

潮汐能开发方式与技术进展

目前潮汐能开发主要通过潮汐流发电（tidal stream energy conversion）和潮汐坝发电（tidal barrage power generation）两种形式。潮汐坝发电又分为单水库（单向/双向发电）和双水库模式，后者可实现连续发电但效率较低。新兴技术如泻湖式（lagoon-type）和动态潮汐能（dynamic tidal energy, DTE）进一步减少了生态影响。动态潮汐能通过垂直于海岸的堤坝产生相位差形成水头，其潜力已在福建等海域进行数值模拟评估。

全球潮汐电站建设现状

截至2024年，全球仅有5个兆瓦级潮汐电站投入运行，包括法国La Rance（240 MW）、韩国Sihwa（254 MW）和中国江厦（4.1 MW）电站。韩国因能源危机加速开发潮汐能，而英国Swansea Bay泻湖电站因环境问题屡遭延迟。中国在建的瓯飞电站（450 MW）有望成为全球最大潮汐电站。潮汐流发电技术亦进展显著，如英国MeyGen项目（398 MW规划）和中国LHD舟山电站（600 kW机组已连续运行超30个月）。

关键挑战与可持续发展路径

潮汐能大规模部署仍面临技术瓶颈（如设备防腐、电网接入）、经济壁垒（单位成本为常规水电的2–3倍）、生态环境影响（改变水流、沉积物迁移）以及政策缺失等挑战。为解决这些问题，需采取成本优化策略（如预制浮运施工、变速机组提升发电量3.65%）、生态兼容技术（鱼友好型水轮机）、精细化资源评估（采用ROMS等数值模型）以及多能互补（如潮光互补）等路径。政府需通过电价机制和海洋能源开发许可制度提供支持，推动潮汐能在全球能源转型中发挥更大作用。

结论表明，潮汐能资源储量巨大、技术成熟，但需通过跨领域创新和政策协同实现规模化应用，为沿海地区绿色低碳发展提供核心动力。