鮑利佳 王健 靳永衛(wèi) 毛學(xué)志 仝建偉 徐亞明 尤智 種飛
浙江縉云抽水蓄能有限公司
海水抽水蓄能電站發(fā)展現(xiàn)狀與前景分析
鮑利佳 王健 靳永衛(wèi) 毛學(xué)志 仝建偉 徐亞明 尤智 種飛
浙江縉云抽水蓄能有限公司
傳統(tǒng)抽水蓄能電站投資成本高、破壞生態(tài)環(huán)境,而海水抽水蓄能電站解決了傳統(tǒng)抽水蓄能電站對(duì)淡水資源的利用問(wèn)題以及環(huán)境破壞問(wèn)題,具有非常廣闊的發(fā)展前景。本文介紹了海水抽水蓄能系統(tǒng)的工作原理,分析了國(guó)內(nèi)外海水抽水蓄能系統(tǒng)的研究進(jìn)展和應(yīng)用情況,并對(duì)國(guó)內(nèi)應(yīng)用前景與發(fā)展?jié)摿M(jìn)行了展望。
海水抽水蓄能電站;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展前景
抽水蓄能電站是目前最具經(jīng)濟(jì)性的大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)施。近幾年,隨著大量傳統(tǒng)抽水蓄能電站開(kāi)工建設(shè),適合建設(shè)傳統(tǒng)抽水蓄能電站的站址資源越來(lái)越少,使得抽蓄機(jī)組裝機(jī)容量將不能完全滿(mǎn)足我國(guó)電力發(fā)展的需求,因此加快開(kāi)發(fā)建設(shè)海水抽水蓄能電站具有重要意義。
海水抽水蓄能電站是利用海水作為工質(zhì)的新型抽水蓄能電站,其利用海洋作為下水庫(kù),在適當(dāng)位置修建上水庫(kù)。用電負(fù)荷低谷時(shí),機(jī)組作為水泵運(yùn)行,往上庫(kù)蓄水;在高峰負(fù)荷時(shí),則作為發(fā)電機(jī)組運(yùn)行,利用上庫(kù)的蓄水發(fā)電,送到電網(wǎng)。
1.2.1 海水抽水蓄能電站優(yōu)勢(shì)
海水抽蓄電站不僅與常規(guī)抽水蓄能電站一樣,啟停迅速、運(yùn)行靈活,而且具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)選址方便。靠海國(guó)家很多,海岸線(xiàn)漫長(zhǎng),便于電站選址,而且可以在火電、核電等基荷電源的附近海邊選址,對(duì)于輸電、電力系統(tǒng)調(diào)峰非常有利。
2)降低造價(jià)。常規(guī)抽水蓄能發(fā)電站需建上游和下游兩個(gè)水庫(kù),而海水蓄能電站則利用海洋作為下水庫(kù),減少了投資建設(shè)下水庫(kù)所需的資金。
3)增大容量。海水抽水學(xué)能電站只要增大上水庫(kù)需水量就可增加電站容量,實(shí)現(xiàn)大容量化,因?yàn)椴皇芩?海水)限制。
4)便于設(shè)計(jì)。因?yàn)樵撾娬鞠掠嗡皇呛F矫妫挥谐睗q潮落很小水位變化,在抽水和發(fā)電兩種工況下的整個(gè)水頭變化很小,這對(duì)機(jī)組設(shè)計(jì)非常有利。
1.2.2 海水抽水蓄能電站存在的問(wèn)題
海水抽水蓄能電站必須克服因使用海水引起的一些技術(shù)方面和環(huán)境方面的問(wèn)題,主要包括:
1)上庫(kù)中海水滲入和污染地表或地下水,以及由于風(fēng)力引起的海水飛濺,對(duì)周?chē)鷦?dòng)物和其他生物系統(tǒng)的污染。
2)海水對(duì)金屬材料和水工結(jié)構(gòu)的腐蝕。
3)海洋生物附著對(duì)輸水系統(tǒng)和水泵水輪機(jī)的影響 。
4)海岸進(jìn) /出水口對(duì)附近生珊瑚及其他海洋生物的影響。
日本從80年代便開(kāi)始海水抽水蓄能發(fā)電技術(shù)的試驗(yàn)研究,并于1999年在沖繩島建成世界第一座利用海水發(fā)電的抽水蓄能電站。電站上庫(kù)設(shè)在離海岸600m,海拔約150m的高山上,壓力水管的最大流量為26m3/S,發(fā)電裝機(jī)容量3萬(wàn)kw,有效水頭136m。該電站以眾多濱海山丘建設(shè)上水庫(kù),以海洋作為下水庫(kù),利用用電谷荷時(shí)多余電能抽取海水,蓄存在山丘上庫(kù),待用電高峰時(shí)放水發(fā)電站。此外,埃及、印尼等國(guó)家也相應(yīng)建設(shè)了海水抽水蓄能電站。
2.2.1 抽水蓄能電站發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)抽水蓄能電站的發(fā)展,始于20世紀(jì)60年代后期,經(jīng)過(guò)20世紀(jì)70年代的初步探索,80年代的深入研究論證和規(guī)劃設(shè)計(jì),先后興建了廣州抽水蓄能電站、北京十三陵抽水蓄能電站、天荒坪抽水蓄能電站等抽水蓄能電站。目前,我國(guó)已積累了豐富電站建設(shè)經(jīng)驗(yàn),具有較先進(jìn)的機(jī)組制造技術(shù)和設(shè)備安裝水平。
隨著傳統(tǒng)抽水蓄能電站的站址資源減少,開(kāi)發(fā)建設(shè)海水抽水蓄能電站意義重大。目前,國(guó)內(nèi)海水抽水蓄能電站仍處于研究探索階段,需對(duì)海水抽水蓄能系統(tǒng)相關(guān)理論進(jìn)行深入研究,以解決包括資源普查、技術(shù)攻關(guān)、設(shè)備研發(fā)等一系列關(guān)鍵問(wèn)題,從而探尋適合我國(guó)沿海地區(qū)和海島的海水抽水蓄能技術(shù)綜合發(fā)展模式。2.2.2 海水抽水技術(shù)應(yīng)用前景
海水抽水蓄能電站是抽水蓄能電站的一種新型式,《水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》將“研究試點(diǎn)海水抽水蓄能”納入重點(diǎn)任務(wù),要求加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研究,推動(dòng)建設(shè)示范項(xiàng)目。在此基礎(chǔ)上,國(guó)家能源局組織開(kāi)展海水抽水蓄能電站資源普查。
1)普查范圍。涵蓋除港澳臺(tái)外所有沿海省份,主要集中在東部沿海5省(遼寧、山東、江蘇、浙江、福建)和南部沿海3省(廣東、廣西、海南)的近海及所屬島嶼區(qū)域。其余河北、天津、上海3省(市)沿海地勢(shì)平坦,不具備建設(shè)海水抽水蓄能電站基本地形條件。
2)資源總量.我國(guó)擁有海水抽水蓄能資源站點(diǎn)238個(gè)(其中近海站點(diǎn)174個(gè),島嶼站點(diǎn)64個(gè)),總裝機(jī)容量為4208.3萬(wàn)千瓦(其中近海為3744.6萬(wàn)千瓦,島嶼為463.7萬(wàn)千瓦)。
3)分布特點(diǎn)。從地域分布看,廣東、浙江、福建3省分別有57個(gè)、71個(gè)、56個(gè)資源站點(diǎn),資源總量分別為1146萬(wàn)千瓦、917.6萬(wàn)千瓦和1057.1萬(wàn)千瓦,分;遼寧、山東、海南3省資源站點(diǎn)分別有10個(gè)、17個(gè)、19個(gè),資源量分別為122.9萬(wàn)千瓦、234.6萬(wàn)千瓦、562萬(wàn)千瓦;江蘇、廣西資源站點(diǎn)相對(duì)較少。
4)主要站點(diǎn)??紤]地形條件、工程布置、節(jié)約淡水資源等多方面因素,進(jìn)一步篩選出建設(shè)條件相對(duì)較好的8個(gè)典型站點(diǎn),作為下一步研究重點(diǎn),其中,浙江省共4個(gè)站點(diǎn),分別為舟山桃花島、舟山龍?zhí)丁⒅凵角嗵鞛?、臺(tái)州天燈盞,裝機(jī)容量共12萬(wàn)千瓦;廣東省共3個(gè)站點(diǎn),分別為汕頭南澳島、珠海萬(wàn)山島、江門(mén)上川島,裝機(jī)容量共10萬(wàn)千瓦;福建省僅有寧德浮鷹島1個(gè)站點(diǎn),裝機(jī)容量4.2萬(wàn)千瓦。
我國(guó)沿海地區(qū)可再生能源如風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展十分迅猛,可再生能源的間歇性和不穩(wěn)定性也亟需合適的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)。因此,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)海水抽水蓄能技術(shù)應(yīng)用研究,盡快在靠近負(fù)荷中心的海邊建立啟停快、運(yùn)行靈活的海水抽水蓄能電站,以解決沿海地區(qū)電力供求的矛盾,確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
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