王海诗：潮汐发电是什么？| 海洋与湿地·小百科

摘要：你有没有注意过，海边的潮水总是有规律地涨落？无论是浩瀚的大海还是静谧的海湾，潮水的进退仿佛有着某种神秘的节奏。其实，这并不是偶然，而是自然界最古老、最可靠的力量之一——潮汐。这种力量，不仅塑造了海岸线，还影响着渔民的作息，甚至在人类历史上，潮汐还曾经推动过古老

本文来源于“海洋与湿地”（OceanWetlands）：

文 | 王海诗（Amphitrite Wong）

上图：位于北爱尔兰斯特兰福德湾的世界首个商业规模并网潮汐流发电机——SeaGen。摄影：Fundy （CC BY-SA 3.0）

本文约4200字，阅读约8分钟

你有没有注意过，海边的潮水总是有规律地涨落？无论是浩瀚的大海还是静谧的海湾，潮水的进退仿佛有着某种神秘的节奏。其实，这并不是偶然，而是自然界最古老、最可靠的力量之一——潮汐。这种力量，不仅塑造了海岸线，还影响着渔民的作息，甚至在人类历史上，潮汐还曾经推动过古老的磨坊转动。而今天，我们人类开始用它来发电，让这股自然的“韵律”成为了现代社会能源供给的一部分。

潮汐发电，听起来似乎是个高深的科技，但实际上，它的原理非常直观，就是把海水的涨落或者流动转化成电能。这项技术虽然比风能、太阳能的应用时间短，但它却有着独特的优势，比如稳定、可预测，不会像风力发电那样“风来了才有电”，也不像太阳能那样“靠天吃饭”。那么，潮汐到底是怎么形成的？人类又是如何将这股力量转化为电能的呢？

潮汐发电的原理——自然的力量

潮汐的形成，说简单点，就是地球、月球和太阳之间的“拔河”游戏。月球和太阳的引力会把地球上的海水拉高，形成我们看到的潮汐现象。尤其是月球，它离地球近，影响最大。白天，我们能看到太阳东升西落，而海水的涨落也是有规律的，这就是因为地球在自转，而月球在“拉扯”着海水。当太阳和月球的引力方向一致时，潮水涨得最高，这叫“大潮”；而当两者的引力互相抵消时，潮水就不会涨那么高，这叫“小潮”。

潮汐能，其实就是海水在涨落过程中所蕴含的能量，主要分为势能和动能两种。“势能”可以理解为海水被举起来后所拥有的能量，而“动能”则是海水流动时的能量。潮汐发电的原理就是利用这两种能量，把它们转化为电能。

上图：韩国京畿道的始华湖潮汐发电站，该电站是目前世界上最大的潮汐能发电设施，总装机容量达到254兆瓦。图源：핑크로즈（CC BY-SA 2.0）

要想用潮汐发电，科学家们设计了两种主要的方式，一种是“拦河坝式”，一种是“涡轮式”。

第一种，也就是潮差能发电（拦河坝式），它的思路跟水坝发电比较类似，就是利用潮水涨落的高度差，来发电。建造一个拦河坝，把海水拦住，等到潮水涨高的时候放水，推动涡轮转动，就能发电了。这种方式虽然稳定，但对环境的影响较大，比如说，有可能会影响鱼类的洄游。全球第一个大型潮汐发电站——法国的朗斯潮汐发电站，就是采用这种技术，它已经稳定运行了几十年。

第二种是潮汐流能发电（涡轮式），它的思路更像是风力发电，不过风力发电是靠风吹动叶片，而潮汐流能发电是靠海水的流动推动水下的涡轮机。这种方式对环境的影响较小，而且适合水流速度较快的地方，比如英国、加拿大等地都在研究这项技术。著名的SeaGen潮汐流能发电项目，就是这种模式的代表。

除此之外，还有一些新兴的潮汐能技术，比如潮汐潟湖发电，它的原理和拦河坝式类似，但建造的是封闭的人工潟湖，能够减少对自然海域的干扰。

©Linda Wong | 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）（CC BY-SA 4.0）

“蓝色能源”的潜力

潮汐发电的一个最大优点，就是它的规律性。

要知道，潮汐就像钟表一样，几乎是精确到秒的。这可不是太阳能和风能能做到的。你想，风能有时会无风，太阳能到晚上就没有光了，但潮汐几乎没有这种烦恼。我们甚至可以提前几十年预测潮汐的变化，像排班一样知道何时“上班”，什么时候能发电。所以，潮汐发电的可预测性，给了我们很大的信心，发电计划也能更有保障。

另外，潮汐发电的稳定性也让人放心。咱们都知道风能有时候会忽大忽小，太阳能也得看天气和时间，但潮汐发电不同。潮汐就像大海的“心脏跳动”，它有自己的节奏，不会突然消失。每天的涨潮和退潮都会如期而至，完全不像风能那样有时一阵风就带走了发电的希望，也不会像太阳能一样，夜晚来临就“休息”。稳定性强，这对于电网的调度和保障供电非常重要。

再来说说环境方面，潮汐发电几乎不排放二氧化碳，从减碳、应对气候变化的角度讲，它是地球的“环保小卫士”。相比那些需要大量燃烧化石燃料的发电方式，在这个方面来讲，潮汐发电更像是一位“无声的英雄”，默默为保护我们的环境贡献力量。没有废气，也没有噪音，帮助我们减少对煤、油等非可再生资源的依赖，让地球变得更绿色。潮汐发电，真的算得上是现代的“绿色能源”代表之一。

此外，潮汐发电的能量密度非常高。在合适的地方，每平方公里的海域可以产生的电力，比风能和太阳能更高。简单来说，在同样的区域，潮汐发电能带来的电力可能比风能和太阳能更多。这意味着我们可以在有限的空间内利用潮汐这个庞大的能量来源，创造更多的电力供应，特别适合一些人多地少、资源紧张的地方。所以，潮汐发电不仅环保，而且高效！

上图：位于北爱尔兰斯特兰福德湾的世界首个商业规模并网潮汐流发电机——SeaGen。摄影：Fundy （CC BY-SA 3.0）

不过，潮汐发电也面临着不少挑战。

最明显的，就是技术成本高。往往，建造潮汐发电站需要大量资金，而且维护成本也不低，毕竟设备长期泡在海水里，容易被腐蚀。

第二个缺点是，潮汐发电可能会影响海洋生态，比如拦河坝式发电站可能会改变水流模式，影响鱼类洄游和泥沙沉积。

从选址上看，潮汐发电站的选址很受限制，必须在潮差较大的海岸或者水流速度快的地方才有用，从它的适用范围来讲，就远不如风能、太阳能广泛了。

2020年10月22日，纽约市罗斯福岛海岸附近的罗斯福岛潮汐能（RITE）装置，该装置包含三个Verdant Power水下35千瓦涡轮机，安装在一个三角形底座（称为TriFrame）上。图源：Kches16414（CC BY-SA 4.0）

划算不？

“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编查阅了多方资料，发现，目前潮汐发电的成本相对还是比较高的，或许这也是为什么它还没有成为主流可再生能源之一的重要原因。

潮汐发电需要大量的初期投资，不仅仅是因为设备本身的高昂价格，还因为相关的技术还在不断发展中。不过，有研究表明，公众对于潮汐能的支持还是非常积极的，大家愿意为这种绿色能源的研发、创新出钱。当然了，由于潮汐发电的技术相对较新，我们目前看到的只是初步阶段，估计随着技术不断成熟，未来，这些高成本可能会有所下降（甚至是大幅度的下降也说不定）。

潮汐发电的成本效益，其实也和安装地点有很大关系。不同地区的潮汐流速和潮差大小不同，因此发电的效果和经济回报也会有所差异。

一般来说，评估一个潮汐发电项目是否划算，有一个叫做“吉布拉特比率”的指标，这个比率是通过将堤坝的长度除以年发电量来计算的。简单来说，如果在合适的地方安装潮汐发电设备，可以合理预见到它需要多长时间才能回本。好消息是，随着设计的简化，像正交涡轮这样的新型设备能够大幅节省成本，提高效率，还能减少金属材料的消耗，这意味着，每个发电单元的生产周期变短，性价比更高。不过，气候变化带来的海平面上升也可能会对潮汐发电产生潜在风险，未来潮汐的特点变化，可能影响到发电的稳定性。

中国的潮汐发电技术发展迅速，已经成为全球少数具备兆瓦级潮汐能开发能力的国家之一。早在20世纪，中国就开始探索潮汐能利用，浙江江厦潮汐试验电站已稳定运行40余年，累计并网发电超2.5亿度。近年来，中国的潮流能技术取得重大突破，如浙江舟山的LHD潮流能发电站，已连续运行超过91个月，总并网电量超774万千瓦时，单台容量最大的“奋进号”机组也创造了国际领先的运行纪录。

另外，细心的“海洋与湿地”（OceanWetlands）读者们可能注意到了，刚刚发布的2025年《政府工作报告》提出，“大力发展海洋经济”。我国政府层面正积极推动海洋能规模化利用，通过政策支持、技术创新和示范工程建设，加快潮汐能与海洋产业融合，为沿海地区提供稳定的绿色能源，并助力“双碳”目标的实现。

南太平洋海上风光。©绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

新型海洋能源，未来可期

尽管面临挑战，但潮汐发电依然是未来能源发展的重要方向之一。

随着全球能源结构向清洁能源转型，潮汐发电有望成为重要的补充能源。目前，越来越多的国家开始投资潮汐能技术，并探索如何降低成本、减少对环境的影响。已经有一些国家正在研究新型防腐材料，以延长设备寿命，还有的国家在开发人工智能优化潮汐发电站的运行方式，提高发电效率。

未来，潮汐发电还有可能和其他海洋能技术结合，比如波浪能、温差能等，打造更全面的海洋能源系统。此外，一些科学家还在探索如何将潮汐发电与海洋生态保护结合，比如在发电站附近建设人工鱼礁，让发电和生态保护双赢。

纵观利弊得失，可以认为，潮汐发电仍可以称得上是一种“充满潜力”的可再生能源，它的稳定性、可预测性和清洁特性让它成为未来能源的重要组成部分。虽然目前仍然存在技术和成本上的挑战，但随着科技的发展和全球能源需求的变化，潮汐发电或许会在未来发挥更大的作用。就像几百年前人类第一次利用水流推动磨坊一样，我们正在一步步学会如何让自然的韵律服务于人类社会。也许，在不久的将来，我们的灯光、手机、甚至是工厂，都能依靠潮汐的力量持续运转，让这股“蓝色能源”真正造福世界。