这个潮汐能计算器是怎么算的
把潮汐变成电，有两种截然不同的方式，这个计算器对两种方式都能分别建模。
潮差发电（潮汐坝和潮汐潟湖）在高潮时用堤坝把海水拦住，等内外形成水位差，再放水通过低水头水轮机。说白了，这就是由月球引力驱动的水力发电。能拿出来发电的能量，与库区面积和潮差的平方成正比。
潮流能水轮机装在湍急的海流里，就像水下的风力发电机。它的功率与转子扫掠面积和海流流速的立方成正比。海水密度约为空气的 840 倍，所以一台 18 m 的潮流转子在 3 m/s 的海流中，发电量相当于 70–80 m 的风机转子在 12 m/s 的风里，但前提是那里的海流足够强。
潮汐遵循 12.42 小时的太阴半日周期，涨落的幅度又会在 14.77 天的大潮–小潮周期里时大时小地变化。计算器会模拟一整年：潮汐坝逐次计算每一次潮汐，潮流水轮机则每 10 分钟计算一次，潮差或峰值流速在你设定的大潮值和小潮值之间变化。
计算公式
Tidal stream: P(t) = min(P_rated, ½ × ρ × A_rotor × Cp × |u(t)|³ × η) u(t) = U_peak(t) × sin(2π t / 12.42 h), U_peak varies between spring and neap over 14.77 days
海水 ρ = 1,025 kg/m³。提取系数（落潮发电默认 38%，涨潮发电 32%，双向运行 50%）计入了水轮机效率、开始发电前需要积累的水头，以及等待水头形成所花的时间。
计算示例：一个潮流能阵列
默认值模拟的是由四台 1.5 MW 水轮机组成的阵列，转子直径 18 m，装在一条水道里，深度平均峰值流速大潮时 3.5 m/s、小潮时 1.8 m/s，和苏格兰彭特兰湾 MeyGen 项目一期差不多。
- 取 Cp = 0.42、传动链效率 90%，每台水轮机在约 3.1 m/s 时达到额定功率。
- 只要流速超过 1 m/s 水轮机就发电（每年约 6,450 小时），但满功率运行只有约 640 小时，而且大多集中在大潮期间。
- 按 92% 的可用率，阵列每年发电约 13.6 GWh，容量系数接近 26%，足够大约 3,800 户欧盟普通家庭一年的用电。
- 按 7,500 欧元/kW 的投资和 3.5% 的运维费率，LCOE 超过 400 欧元/MWh，是假设的 200 欧元/MWh 补贴电价的两倍。正因为有这个差距，现在的潮流能项目离不开专门的差价合约（CfD），降低成本也成了整个行业的头号目标。
选择朗斯型潮汐坝预设（22 km²，大潮潮差 11 m、小潮 5.5 m，240 MW，落潮发电），模型给出每年约 535 GWh，和这座真实电站几十年来约 500 GWh 的年发电量很接近。
怎么看计算结果
- **年发电量和容量系数：**潮汐电站的容量系数一般在 20–40% 之间。
- 额定流速（潮流能）。额定流速选得低，容量系数会提高，但大潮时会白白浪费能量；开发商要把它和成本放在一起权衡，找到最合适的取值。
- 每次潮汐的能量（潮汐坝）。图表显示大潮和小潮之间的起伏；能量与 R² 成正比，所以大潮发的电可达小潮的四倍。
- **受装机容量限制的潮次。**如果这个数字偏高，说明多装几台水轮机就能多收集一些能量。
典型数值
| 参数 | 潮流能 | 潮差发电 |
|---|---|---|
| 所需资源 | 大潮峰值流速 > 2.5 m/s | 平均潮差 > 5 m |
| 单机规模 | 0.1–2.5 MW | 10–26 MW 灯泡贯流式水轮机 |
| 容量系数 | 25–40% | 20–30% |
| 单位投资 | 每 kW 5,000–12,000 | 每 kW 3,000–8,000 |
| 实例 | MeyGen（英国），6 MW | 朗斯（法国）240 MW；始华湖（韩国）254 MW |
小技巧
- **在轮毂深度测流速。**海流越靠近海底，流速就越低；要用转子高度处的 ADCP 测量数据，不要用表层流速。
- **大潮和小潮都要看。**大潮强、小潮弱的场址，实际发电量比峰值流速显示的要少。
- 双向潟湖涨潮落潮都能发电，还可以在高潮时抽水来抬高水头；出力比只在落潮发电的潮汐坝更平稳。
- **和储能或其他可再生能源搭配。**潮汐出力可以提前预测，但每天会出现四次脉冲式的高峰，正好和风电、光伏形成互补。
局限
模型把潮汐当作单一正弦分潮，再叠加大潮–小潮调制；真实潮汐还有日不等现象、春秋分大潮，以及各场址特有的涨落潮不对称。潮流水轮机按彼此独立处理，既不考虑阵列尾流，也不考虑水道阻塞效应，同时忽略了流速沿水深变化的垂向剖面。潮汐坝模型用的是经验提取系数，而不是完整的运行模拟，所以结果的精度大约在 ±20–30%。对泥沙、鱼类和潮间带栖息地的环境影响不在模型范围内，尽管对潮汐坝来说，这往往才是决定性因素。
方法与假设
潮差式（潮汐坝/潟湖）：面积 A、潮差 R 内拦蓄的海水，每次充水或放水含势能 E = ½ ρ g A R²（ρ = 1,025 kg/m³）。每次潮汐的潮差在 14.77 天周期内在小潮和大潮值之间变化，全年累计 706 次潮汐，用提取系数把势能换算为输出电量，每次潮汐的发电量上限为装机功率 × 发电小时数。潮流能：P = ½ ρ A Cp u³ η，不超过额定功率，低于切入流速时为零；以每 10 分钟为步长模拟一年，采用振幅随大小潮周期变化的正弦 M2 分潮。LCOE = 折现成本 ÷ 折现 MWh。
常见问题
潮汐能怎么计算？
一台潮流能水轮机能发多少电？
潮流能发电需要多大的流速？
朗斯潮汐电站每年发多少电？
为什么潮汐能可以预测？
为什么潮汐能这么贵？
资料来源与参考
- Ocean Energy Systems（IEA 技术合作计划）— 年度报告
- Charlier, R.H. (2007). Forty candles for the Rance River TPP tides provide renewable and sustainable power generation. Renewable and Sustainable Energy Reviews 11(9)
- Neill, S.P. & Hashemi, M.R. — Fundamentals of Ocean Renewable Energy, Academic Press, 2018
- IRENA — Tidal Energy Technology Brief (2014)
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