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

1 海水抽水蓄能電站概述

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。

1.1 海水抽水蓄能電站運(yùn)行原理

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 海水抽水蓄能電站優(yōu)缺點(diǎn)

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。

2 海水抽水蓄能電站發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外應(yīng)用與研究現(xiàn)狀

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 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

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。

4 結(jié)論

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。

[1]譚雅倩，周學(xué)志，徐玉杰，陳海生，秦偉.海水抽水蓄能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J].儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)，2017，(01)：35-42.

[2]羅莎莎，劉云，劉國(guó)中，聶金峰.國(guó)外抽水蓄能電站發(fā)展概況及相關(guān)啟示 [J].中外能源，2013，(11)：26-29.

[3]王楠.我國(guó)抽水蓄能電站發(fā)展現(xiàn)狀與前景分析[J].電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2008，(02)：18-20+72.