錢鋼糧

（水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京市 100120）

我國海水抽水蓄能電站站點(diǎn)資源綜述

錢鋼糧

（水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京市 100120）

對(duì)于沿海及海島地區(qū)，可研究配套海水抽水蓄能電站，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源電力供應(yīng)體系，同時(shí)促進(jìn)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步，帶動(dòng)海洋資源的綜合開發(fā)利用。本次我國海水抽水蓄能電站資源普查范圍包括遼寧省、山東省、江蘇省、浙江省、福建省、廣東省、廣西壯族自治區(qū)、海南省等8個(gè)?。▍^(qū)）的沿海和海島地區(qū)，通過站點(diǎn)初擬、篩選和主要站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)查勘工作，初步查清了全國海水抽水蓄能站點(diǎn)資源，并優(yōu)選出了試驗(yàn)示范項(xiàng)目比選的備選站點(diǎn)。

海水抽水蓄能；資源普查；站點(diǎn)初選

0 引言

海水抽水蓄能電站以海水為介質(zhì)，一般利用海洋作為下水庫，具備選址方便、占地面積小、水源充足等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于沿海及海島地區(qū)，可研究配套海水抽水蓄能電站，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源供應(yīng)體系，同時(shí)促進(jìn)防腐技術(shù)、海水淡化、工程防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步，帶動(dòng)海洋資源的綜合開發(fā)利用。為此，國家能源局委托水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院牽頭組織中國電力建設(shè)股份有限公司、中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司、華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，開展了全國海水抽水蓄能電站資源普查工作。普查主要工作內(nèi)容包括通過站點(diǎn)初擬、篩選和主要站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)查勘工作，初步查清全國海水抽水蓄能站點(diǎn)資源，并結(jié)合地形條件、工程布置等建設(shè)條件，考慮站點(diǎn)的交通條件、開發(fā)價(jià)值、需求現(xiàn)狀、多能互補(bǔ)開發(fā)及潛力等多方面因素，篩選出條件較好的站點(diǎn)為后續(xù)的規(guī)劃比選工作打下基礎(chǔ)。

1 海水抽水蓄能電站資源普查技術(shù)基礎(chǔ)

1.1 普查范圍

我國位于亞洲東部、太平洋西岸，領(lǐng)海由渤海（內(nèi)海）和黃海、東海、南海三大邊海組成，大陸海岸線1.8萬km（注：不包括港、澳、臺(tái)地區(qū)，下同）。海域分布有大小島嶼6500多個(gè)，島嶼岸線長約1.4萬km。根據(jù)海岸線分布，我國東部和南部沿海有遼寧省、河北省、山東省、江蘇省、浙江省、福建省、廣東省、海南省、廣西壯族自治區(qū)和天津市、上海市，共11個(gè)省、自治區(qū)和直轄市。作為首次開展的全國海水抽水蓄能電站資源普查，本次普查的范圍主要包括了遼寧、山東、江蘇、浙江、福建、廣東、海南和廣西共8?。▍^(qū)）的沿海區(qū)域和海島，普查范圍約37000km2。河北省、天津市和上海市的海岸地勢(shì)較平坦，不具備規(guī)劃建設(shè)海水抽水蓄能電站的地形條件。

1.2 普查工作步驟及方法

第一步，尋找可能普查站點(diǎn)。一般情況下，海水抽水蓄能電站是以海水為介質(zhì)，利用海洋作為下水庫，在地形高差較大、站點(diǎn)地理位置與建設(shè)條件較優(yōu)的海岸陸地或島嶼上修建上水庫以及相應(yīng)的輸水發(fā)電系統(tǒng)等建筑物。但對(duì)于地勢(shì)較低、無建設(shè)海水抽水蓄能電站上水庫地形條件且用電需求迫切地區(qū)，可考慮以海洋作為上水庫，利用地下開挖洞室作為海水抽水蓄能電站下水庫。據(jù)此，采用比例尺不小于1∶50000的地形圖，尋找海水抽水蓄能電站可能站點(diǎn)。

第二步，初步擬定普查站點(diǎn)。對(duì)于可能普查站點(diǎn)，采用比例尺不小于1∶10000的地形圖和1∶200000區(qū)域地質(zhì)圖，根據(jù)各可能站點(diǎn)的地理位置及地形地質(zhì)條件，初擬普查站點(diǎn)。

第三步，分析確定普查站點(diǎn)。結(jié)合NB/T 35009—2013《抽水蓄能電站選點(diǎn)規(guī)劃編制規(guī)范》的要求，根據(jù)地理環(huán)境、地形、地質(zhì)、地貌、水文條件、成庫條件、距高比等方面要求，篩選出基本具備海水抽水蓄能電站建設(shè)條件的普查站點(diǎn)，進(jìn)一步結(jié)合區(qū)域地質(zhì)和環(huán)境影響因素，經(jīng)過內(nèi)業(yè)初選和外業(yè)查勘篩選，確定全國海水抽水蓄能普查站點(diǎn)。

普查的大陸近海普查站點(diǎn)應(yīng)利用現(xiàn)有地形條件為主，減少上水庫擴(kuò)庫開挖的工程量?？紤]到海洋島嶼淡水資源有限，普查的沿海島嶼站點(diǎn)以盡量少影響其淡水資源為宜，上水庫庫盆以擴(kuò)庫開挖兼筑壩為主。

第四步，篩選推薦主要站點(diǎn)。在普查站點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等要素以及能源電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃需求分析，通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及其他條件的綜合分析比較，推薦可近期開發(fā)、條件較好的海水抽水蓄能電站主要站點(diǎn)。

主要站點(diǎn)上水庫應(yīng)具備建壩成庫或開挖成庫的地形條件，地質(zhì)條件可行，下庫沿海岸具備建設(shè)進(jìn)/出水口的地形、地質(zhì)條件。盡量選擇交通便利、施工條件好、水庫淹沒損失小、環(huán)境影響問題較少的站點(diǎn)，以節(jié)省工程投資；對(duì)于電網(wǎng)未覆蓋的孤立島嶼，需具備一定的人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)或有較大發(fā)展?jié)摿?，并將海水抽水蓄能站點(diǎn)與風(fēng)電、太陽能、海水淡化、微電網(wǎng)建設(shè)等項(xiàng)目統(tǒng)籌考慮。

海水抽水蓄能電站建設(shè)運(yùn)行條件較差，但對(duì)于淡水資源緊張的孤島，為滿足其電力系統(tǒng)的安全、清潔、高效運(yùn)行要求，研究配套建設(shè)海水抽水蓄能電站還是有意義的。所以海水抽水蓄能電站試驗(yàn)示范項(xiàng)目比選的備選站點(diǎn)從海島站點(diǎn)中篩選。

1.3 技術(shù)參數(shù)擬定

（1）全國海水抽水蓄能電站資源普查范圍包括大陸近海和沿海島嶼區(qū)域，其中大陸近海是指距離海岸線向大陸側(cè)10km的區(qū)域范圍；普查的沿海島嶼區(qū)域應(yīng)有人類活動(dòng)，且具備一定的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，本次資源普查初步擬定島嶼人口在500人以上，年最大用電負(fù)荷在5000kW及以上。

（2）盡可能利用天然落差，上、下水庫水平距離不宜過長，以減少輸水系統(tǒng)的工程投資和電能損失。對(duì)于海水抽水蓄能站點(diǎn)資源豐富的區(qū)域，普查站點(diǎn)按天然落差大于100m、距高比控制在10以內(nèi)；對(duì)于海水抽水蓄能站點(diǎn)資源相對(duì)貧乏的區(qū)域，普查站點(diǎn)的天然落差應(yīng)不小于50m、距高比控制在15以內(nèi)。

（3）海水抽水蓄能電站連續(xù)滿發(fā)小時(shí)數(shù)，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)用電結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性、各類電源出力特性等情況，分析系統(tǒng)對(duì)抽水蓄能電站調(diào)節(jié)性能的要求來綜合確定。本次普查的海水抽水蓄能電站資源站點(diǎn)裝機(jī)連續(xù)滿發(fā)小時(shí)數(shù)暫按6h考慮，大陸近海資源站點(diǎn)裝機(jī)容量，應(yīng)根據(jù)站點(diǎn)所在地形地質(zhì)條件，結(jié)合其庫容估算裝機(jī)規(guī)模；沿海島嶼資源站點(diǎn)裝機(jī)容量，應(yīng)結(jié)合遠(yuǎn)期島內(nèi)可提供低谷抽水電量、供電結(jié)構(gòu)、用電需求綜合考慮。

（4）根據(jù)海水抽水蓄能電站資源普查成果，計(jì)算統(tǒng)計(jì)各資源站點(diǎn)水平距離、平均毛水頭、距高比、裝機(jī)容量、調(diào)節(jié)庫容等相關(guān)指標(biāo)，其中：

水平距離——指上水庫進(jìn)/出水口與下水庫（大海）進(jìn)/出水口之間的水平距離。

平均毛水頭——1/2（上水庫正常蓄水位+上水庫死水位）計(jì)算，由于海水抽水蓄能電站以海洋作為下水庫，平均海面高程按零考慮。

距高比——指上水庫進(jìn)/出水口、下水庫（大海）進(jìn)/出水口之間的水平距離與電站平均毛水頭的比值。

調(diào)節(jié)庫容——指上水庫調(diào)節(jié)庫容，是上水庫正常蓄水位與死水位之間的水庫容積。

裝機(jī)容量——根據(jù)各海水抽水蓄能資源站點(diǎn)的地形地質(zhì)條件，初擬各站點(diǎn)的正常蓄水位與死水位，并按裝機(jī)連續(xù)滿發(fā)小時(shí)數(shù)6h，匡算各資源站點(diǎn)的裝機(jī)容量。對(duì)于以擴(kuò)庫開挖為主的沿海島嶼資源站點(diǎn)，其裝機(jī)容量還應(yīng)考慮島內(nèi)供電電源結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)期用電負(fù)荷等因素綜合確定。

2 我國海水抽水蓄能電站站點(diǎn)資源總體情況

我國海水抽水蓄能電站資源儲(chǔ)量豐富。本次普查遼寧、山東、江蘇、浙江、福建、廣東、海南和廣西8?。▍^(qū)）分別有10個(gè)、17個(gè)、3個(gè)、71個(gè)、56個(gè)、57個(gè)、19個(gè)和5個(gè)資源站點(diǎn)，全國共238個(gè)海水抽水蓄能電站資源站點(diǎn)（近海站點(diǎn)174個(gè)，島嶼站點(diǎn)64個(gè)），資源總量為42083MW（近海為37446MW，島嶼為4637MW）。其中，浙江、福建和廣東3省共184個(gè)資源站點(diǎn)，占8?。▍^(qū)）資源站點(diǎn)個(gè)數(shù)的77%；3省資源量共31207MW，占8?。▍^(qū)）資源總量的74%。

浙江、福建和廣東3省海水抽水蓄能資源豐富。3省份分別普查71個(gè)、56個(gè)和57個(gè)資源站點(diǎn)，分別占8?。▍^(qū)）資源站點(diǎn)個(gè)數(shù)的29.8%、23.5%和23.9%；資源量分別為9176MW、10571MW和11460MW，占8?。▍^(qū)）資源總量的21.8%、25.1%和27.2%。浙江省71個(gè)資源站點(diǎn)分布在舟山、臺(tái)州、溫州和寧波市，福建省56個(gè)資源站點(diǎn)分布在寧德和福州市，廣東省57個(gè)資源站點(diǎn)主要分布在江門、陽江、珠海和汕頭市。

遼寧、山東和海南3省海水抽水蓄能資源一般。3省份分別有10個(gè)、17個(gè)和19個(gè)資源站點(diǎn)，占8?。▍^(qū)）資源站點(diǎn)個(gè)數(shù)的4.2%、7.1%和8.0%；資源量分別為1229MW、2346MW和5620MW，分別占8?。▍^(qū)）資源總量的2.9%、5.6%和13.4%。遼寧省10個(gè)資源站點(diǎn)分布在大連和葫蘆島市，山東省17個(gè)資源站點(diǎn)分布在青島、威海和煙臺(tái)市，海南省19個(gè)資源站點(diǎn)主要分布在文昌、三亞、萬寧市和陵水黎族自治縣。

江蘇省和廣西壯族自治區(qū)海水抽水蓄能資源較少。它們分別為3個(gè)和5個(gè)資源站點(diǎn)，分別占8省（區(qū)）資源站點(diǎn)個(gè)數(shù)的1.3%、2.1%；資源量分別為651MW和1030MW，分別占8?。▍^(qū)）資源總量的1.5%和2.4%。江蘇省3個(gè)資源站點(diǎn)分布在連云港市，廣西壯族自治區(qū)5個(gè)資源站點(diǎn)分布在防城港和北海市。

遼寧、山東、江蘇、浙江、福建、廣東、海南和廣西8省（區(qū)）的海水抽水蓄能站點(diǎn)普查成果匯總見表1。

3 我國海水抽水蓄能電站主要站點(diǎn)情況

在普查的238個(gè)資源站點(diǎn)基礎(chǔ)上，根據(jù)各站點(diǎn)水頭、距高比、地形條件、交通條件、開發(fā)價(jià)值、區(qū)位優(yōu)勢(shì)、需求現(xiàn)狀及潛力等多方面考慮，從中篩選出條件較好的25個(gè)站點(diǎn)；另外，結(jié)合海南省三沙市永興島及其附近島嶼地形條件，提出了永興島站點(diǎn)建設(shè)地下式海水抽水蓄能電站的初步構(gòu)想。本次共選擇26個(gè)站點(diǎn)作為全國海水抽水蓄能電站的主要站點(diǎn)。

進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)查勘的主要站點(diǎn)有25個(gè)，分別是浙江省舟山桃花島、青天灣、小畚斗，溫州鳳凰山、臺(tái)州天燈盞和舟山龍?zhí)?個(gè)站點(diǎn)；江蘇省連云港黃窩、大龍頂和鎮(zhèn)海寺3個(gè)站點(diǎn)；山東省威海炮臺(tái)東站點(diǎn)，福建省寧德東湖山、雙巖、牛洋，福州口門、青坑和浮鷹島6個(gè)站點(diǎn)；廣東省珠海萬山島、桂山島，汕頭南澳島，江門上川島、下川島，惠州三門島6個(gè)站點(diǎn)，廣西區(qū)北海潿洲島滴水村、灣背，防城港獅子嶺3個(gè)站點(diǎn)。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)查勘和進(jìn)一步的工作，從站點(diǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件和社會(huì)環(huán)境因素綜合分析，福建省的浮鷹島和口門，廣東省的上川島、南澳島、萬山島和三門島，浙江省的桃花島、龍?zhí)?、青天灣、小畚斗和天燈盞、江蘇省的大龍頂，山東省的炮臺(tái)東，廣西壯族自治區(qū)的潿洲島14個(gè)站點(diǎn)條件較好，作為海水抽水蓄能電站資源普查主要站點(diǎn)。

14個(gè)條件較好的海水抽水蓄能電站主要站點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)見表2，全國海水抽水蓄能電站典型站點(diǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表3。

海水抽水蓄能電站建設(shè)運(yùn)行條件較差，但對(duì)于淡水資源緊張的孤島，為滿足其電力系統(tǒng)的安全、清潔、高效運(yùn)行要求，研究配套建設(shè)海水抽水蓄能電站還是有意義的。在14個(gè)主要站點(diǎn)中，福建省福州市口門、江蘇省連云港市大龍頂、山東省威海市炮臺(tái)東為近海資源站點(diǎn)；浙江省小畚斗和廣東省三門島站點(diǎn)對(duì)外交通條件較差、島內(nèi)用電需求較?。粡V西壯族自治區(qū)潿洲島站點(diǎn)發(fā)電水頭較低、地質(zhì)條件相對(duì)較差，總體建設(shè)條件較差。初步篩選福建省浮鷹島，浙江省桃花島、龍?zhí)丁⑶嗵鞛澈吞鞜舯K，廣東省上川島、南澳島和萬山島等8個(gè)站點(diǎn)作為全國海水抽水蓄能電站試驗(yàn)示范項(xiàng)目比選的備選站點(diǎn)。規(guī)劃比選站點(diǎn)主要技術(shù)指標(biāo)如表4所示。

4 普查成果評(píng)價(jià)

4.1 海水抽水蓄能電站是常規(guī)抽水蓄能電站的補(bǔ)充

隨著沿海及海島核電、風(fēng)電、潮汐發(fā)電、太陽能發(fā)電等發(fā)展，抽水蓄能電站作為電力系統(tǒng)中重要的調(diào)節(jié)裝置，對(duì)確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、促進(jìn)新能源開發(fā)利用具有重要作用。海水抽水蓄能電站作為常規(guī)抽水蓄能電站開發(fā)建設(shè)的后續(xù)補(bǔ)充，其與常規(guī)抽水蓄能電站相比，具備選址方便、占地面積小、水源充足等優(yōu)點(diǎn)，做好海水抽水蓄能站點(diǎn)資源普查、選點(diǎn)規(guī)劃工作和特殊技術(shù)問題的攻關(guān)研究工作，以及試驗(yàn)性電站的開發(fā)建設(shè)工作，對(duì)保障沿海，尤其是淡水資源緊張的海島電力系統(tǒng)的安全、清潔、高效運(yùn)行具有重要的意義。進(jìn)行海水抽水蓄能站點(diǎn)資源普查及建設(shè)技術(shù)研究，不僅可以增加抽水蓄能電站站點(diǎn)資源儲(chǔ)備，有利于建立健全國家能源應(yīng)急體系，提高能源安全保障和戰(zhàn)略應(yīng)急儲(chǔ)備能力，還可以促進(jìn)防腐技術(shù)、海水淡化、工程防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步，帶動(dòng)海洋資源的綜合開發(fā)利用。

4.2 我國海水抽水蓄能資源儲(chǔ)量豐富但經(jīng)濟(jì)性較差

本次普查遼寧、山東、江蘇、浙江、福建、廣東、海南和廣西8?。▍^(qū)）的近海及其所屬海洋島嶼區(qū)域。共普查資源站點(diǎn)238個(gè)（近海站點(diǎn)174個(gè)，島嶼站點(diǎn)64個(gè)），資源總量42083MW（近海為37446MW，島嶼為4637MW），我國海水抽水蓄能電站資源儲(chǔ)量豐富。有14個(gè)建設(shè)條件相對(duì)較好的主要站點(diǎn)，并有8個(gè)站點(diǎn)可作為全國海水抽水蓄能電站試驗(yàn)示范項(xiàng)目比選的備選站點(diǎn)。

但海水抽水蓄能電站涉及海岸線利用、海洋漁業(yè)和海事管理、生態(tài)環(huán)境、國防等多方面因素，建設(shè)條件和社會(huì)環(huán)境因素相對(duì)復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)性較差，目前可以開展示范項(xiàng)目建設(shè)的站點(diǎn)有限，相應(yīng)其建設(shè)必要性需結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)、能源電力系統(tǒng)發(fā)展等要求進(jìn)一步論證。

5 結(jié)論與展望

海水抽水蓄能電站是常規(guī)抽水蓄能電站開發(fā)建設(shè)的補(bǔ)充，做好海水抽水蓄能站點(diǎn)資源普查、選點(diǎn)規(guī)劃工作和特殊技術(shù)問題的攻關(guān)研究工作，以及試驗(yàn)性電站的開發(fā)建設(shè)工作，對(duì)保障沿海，尤其是淡水資源緊張的海島電力系統(tǒng)的安全、清潔、高效運(yùn)行具有重要的意義。我國海水抽水蓄能電站資源儲(chǔ)量豐富，具有建設(shè)條件技術(shù)可行的站點(diǎn)可作為全國海水抽水蓄能電站試驗(yàn)示范項(xiàng)目比選的備選站點(diǎn)。

海水抽水蓄能電站具有獨(dú)特性和技術(shù)難度，主要有海水防滲，建筑物結(jié)構(gòu)和水輪機(jī)、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備防腐，以及輸水管道防海洋生物附著阻塞等關(guān)鍵技術(shù)問題，可通過海水抽水蓄能電站的試驗(yàn)示范項(xiàng)目探索相關(guān)技術(shù)問題。

國家能源局．全國海水抽水蓄能電站普查成果（2017年）．北京：中國電力出版社，2017．

National Energy Administration． Survey Results of the National Seawater Pumped Storage Power Station （2017）． Beijing：China Electric Power Press，2017．

2017-07-15

2017-09-20

錢鋼糧（1964—），男，浙江省衢州市人，教授級(jí)高級(jí)工程師，國家注冊(cè)土木工程師（水利水電工程規(guī)劃），主要從事水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)。

Brief Introduction of Chinese Seawater Pumped Storage Power Station’s Resources

QIAN Gangliang
（China Renewable Energy Engineering Institute，Beijing 100120，China）

For coastal area and islands， studies can be done on the development of seawater pumped storage power stations and clean， low-carbon，steady and highly efficient power supply system to facilitate the advancement of key technologies and the comprehensive utilization of marine resources. The resources investigation for seawater pumped storage power stations of China covers 8 provinces， or namely Liaoning Province， Shandong Province， Jiangsu Province， Zhejiang Province， Fujian Province，Guangdong Province， the Guangxi Zhuang Autonomous Region，and Hainan Province， and have generally delineated the resources of pumped storage power stations and selected the optimum candidate sites for pilot and demonstration projects.

seawater pumped storage； resources investigation；preliminary siting

TV213

A學(xué)科代碼：480．6030

10．3969/j．issn．2096-093X．2017．05．001