围海储电的设想
sol812012/03/11极客DIY IP:天津
解决能源问题,最终肯定要靠新能源。而新能源如风能和太阳能,最大的问题不是储量少或获取成本高。我国风能储量并不算少,大规模开发后风电的成本也会足够低。
问题是不稳定性。也就是说你需要的时候它不一定有,你不需要的时候往往它又来了。所以风电和太阳电最大的问题是无法并网,被称作垃圾电。
我国在青海甘肃内蒙建立了很多风电场,但是发出来很多电,当地用不了,给外地人家不愿要,因为用这些不稳定的电对自己电网就是个灾难。而且很多地方风力最大的时间段往往是夜间,而此时无论什么地方用电量都比较小。
假如能有足够大的储能设备,就能够有效利用这些海量的风能了。但是这个需要的储能规模是非常巨大的。多大呢?三峡一年发电量大约是500亿度左右。百度到全国的日发电量曾达到过100亿度,也就是说全国年发电量大约是3万亿度。人均年用电量2000度多一些。所以对这类储能设施要求应该是能储存百亿甚至千.万亿度级别的发电量。
人类现有的技术水平,无论抽水蓄能,压缩空气,还是化学电池,都不可能解决如此规模的储能问题。
抽水蓄能吧,现有水库对人类来说都太小了。
压缩空气吧,技术上不成熟。
化学能电池的价格太高,也不现实。
另一思路是利用水高热容的特性储存热/冷,但需要保温设施而造成大规模应用的成本也太高。而且热电转换效率低下。
我的想法是,在海上修建围堰。围起大片(万平方公里级别)的海面,以此修建低水头大水量的抽水蓄能装置。其技术与现在的潮汐发电类似。只有这样,才可能以最低的成本,修建海量储能装置。
在我国周边,最合适建立此类设施的地方是渤海。渤海的面积是7.7万平方公里。分成三个海湾和一个中央海盆四个部分。最深处几十米。假设在渤海中央海盆周围修建一道周长600千米,略高出海面的围堰,围起大约3.6万平方公里的海面。将其中水面抽到外部,使水面低于外面海平面10米左右,这样可以储存的能量是36000*1000*1000*(10+9+8+7+6+5+4+3+2+1)*1/360=55亿度电。(一吨水抬高一米需要1/360度电)。
在其周围可以修建海量的低水头电站,和抽水设施。将不稳定的风电输往其中,向外抽水。再利用其中的水位差,驱动大量的低水头潮汐电站,发出稳定的电力。抽水蓄能电站的能量损失是25%左右,这在已有的蓄能措施中算可以的,能蓄30-50亿度电能,足够京津等城市使用。
这样的坝不必是水泥坝。而是类似填海造地的土石坝。曾有篇资料上讲在台湾海峡之类水深70米的地方筑千米宽土石坝的成本是36亿每公里。那么在渤海这类水深20-30米的地方成本也就10-20亿每千米左右。
这样按设定。建设600-800千米的围堰。成本在12000亿左右。假设是12000亿。
根据上海和曹妃甸的填海工程的花费计算,围堰的大致投入也是这个数字。
储能能力是50亿度。假设每周储放一次,则一年吞吐电量为2600亿度。现在风电成本是6毛。假设从内蒙送过来变成一块。高峰时电价1块五。假设一度电挣5毛钱。一年是挣1300亿。
单靠电,9年能还清成本。
之所以选在渤海是因为渤海海峡跨海通道也能带来很大收益的。
另外大东线南水北调方案里,也是要围海的。而且是要利用三个海湾做淡水储存。这跟本设想有很多重合之处。这一块效益也是非常巨大的。当然这个得等周边环境治理到一定程度才可能实施。
这个好处是:
1,工程量可以接受,只是修一个略高过海面的围偃,虽然长度长,但所需的坝体截面相对小些。
2,在渤海建立储能设施能保证国防上的安全,因为是内海,受攻击可能性比较小。
3,能储存相当规模的能量,极大的增强风电利用率。
4,利用围偃可以顺便建立起跨渤海陆上通道。
5,因为只是在中央海盆建立围偃,所以能保留原来的航运,对天津等港口城市没有很大影响。
6,不影响内河入海
7,不影响沿岸排污。
8,储能方面有扩容能力,可以在其它位置复制。
9,即使堤坝被破坏,因为水头并不很高,也不会形成大海啸之类恶劣的自然灾害。
10,周围辽冀鲁有足够的人力。
11,周边地区Gdp占全国的30%,经济强大。
12,周边有比较多的风电资源。
13,周围地区用电量也非常大。
14,渤海地区很少受台风,大规模降雨的影响。这点其它海区都很难满足。
15,中央海盆地区极少结冰。
16,抽水蓄能能量损失只有1/4左右,相对来说不高。
17,整个系统基本没什么新鲜和复杂的技术,筑围堰没什么难度,低水头发电的技术是潮汐电站中常用的。基本就是成熟技术的放大应用。
18,最终可以与大东线南水北调方案配合运行,发挥综合效益。
补充一些资料:
1,潮汐发电一般在水头四米以上就可以工作,所以直接用潮汐发电的技术,按我的设想里水头十米左右是可以工作的。
2,渤海面积7.7万平方公里,辽东,渤,莱州三个海湾共三万平方公里,剩下中央海盆四点万多平方公里。
3,渤海水深平均20米。中央海盆是比较深的地方。超过20米,这样达到10米水头是没问题的。而水也不算太深使得比较容易修建围偃。
附注:还有很多不完善的地方,欢迎感兴趣的朋友共同完善这一设想。
+50  科创币    花落一天    2012/03/11 高质量发帖,有假设有数据有收益计算,这样才叫有讨论意义的点子............
+100  科创币    玄明    2012/03/11 考虑周到,可行性高。10米高的落差有点恐怖。
+1  科创币    wenrui    2012/12/21 高质量发帖
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来自:综合交流区 / 极客DIY
71
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~~空空如也
玄明
12年9个月前 IP:未同步
390689
回 50楼(yearn3guns) 的帖子
也有人提出过沿地球赤道一圈都建立太阳能电池板,这样地球就能获得24小时源源不断的太阳电能了。但所有业内的人都知道这样的想法有多么的扯蛋:现在超高压输电线路能保证1000公里的输电效率就不错了,美国东海岸到西海岸4000多公里,地球周长6万多公里,发出来的电全用来加热电线了。我们还不如直接露出高压线塔下的地面让地球去晒太阳!
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逆天
12年9个月前 IP:未同步
390720
回 51楼(玄明) 的帖子
其实呢,发电不是大问题,貌似储电才是最残酷的问题,比如风力发电,能源非常丰富,可是就是没有非常有效的手段来大量存储。
另外输电也是非常蛋疼的问题。

轨道太阳能是终极“梦想”,近20年是不可能的。。。。。
温总理比较看好地热发电,我也看好这个。这可比太阳能风能啥的厉害多了,几乎取之不尽,发电量大的可以达到核电站级别。[s:311]
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玄明
12年9个月前 IP:未同步
391033
回 52楼(avalanche) 的帖子
虽然我国也能算个地热大国,但优质地热资源极少。一般的地热资源往往大规模用上几年甚至几个月,岩层温度就会降低,直到毫无利用价值。这时就需要进一步深入地层,从而增加发电成本。如果一次性深入太多,过高的温度又会增加施工难度和成本……所以地热也是一种很坑爹的东西,很难随意扩大发电规模。像冰岛、日本那样有浅层熔岩流持续加热的优质地热资源才有建立大规模热电厂的价值。
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拔刀斋
12年9个月前 IP:未同步
391039
回 50楼(yearn3guns) 的帖子
内蒙古不行,整个区域的天气系统相关性太大,来个沙尘暴或者西伯利亚寒流一起吹的嗷嗷的。
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拔刀斋
12年9个月前 IP:未同步
391041
回 53楼(玄明) 的帖子
冰岛的地热发电搞的比较好,日本从很多年前开始搞但从未像样的普及。
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拔刀斋
12年9个月前 IP:未同步
391044
回 40楼(袭明) 的帖子
杭州市区钱塘江的江堤里面有个供市区生活用水的珊瑚沙水库,不大,整个在江滩里面,坝也低于江堤。
怀疑是蓄钱塘江潮的?
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sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
391245
感觉钱塘江潮应该混着不少海水,不能直接饮用吧
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sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
391248
太阳能还有更多的问题。光伏发电的效率才百分之十几。现在貌似制造太阳能板过程中消耗的能源基本等于这块板寿命内的发电量,所以太阳能几乎是一种二次能源。
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sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
391251
科尔沁沙地面积是五万平方公里,海拔600-1000千米,如果在这里建沙漠海,容量到1000亿度有可能,这已经是全国一月用电量了。那样大规模风电就有可能。
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sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
391252
当然问题也很多,一是到时辽河平原诸城市头上顶一个大水库,危险增加很多。二是科尔沁沙地貌似现在绿化速度已经超过沙化速度了…这块地历史上就是草原。
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sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
391253
三是把海水引上陆地,对当地生态的危害也很大。不过有个好处是把当地的沙漠直接就治了。
-1
科创币
玄明
2012-04-29
请一次说完,不要刷楼,好像结巴一样。
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袭明
12年9个月前 IP:未同步
391871
回 56楼(拔刀斋) 的帖子
退潮时,浦阳江,福春江的淡水资源优良,现在情况不清楚,涨潮的时侯是海水。我认为围海的地点设在上海的金山或乍浦一带比较理想,吃半个杭州湾,利益上海浙江平分,风险共担,万一创了祸,大家都往对方身上推,就谁也不会挨板子,全放浙江境内,万一有反对意见,连个帮腔的都没有,打架的第一条准则,韩信点兵[s:274]
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MoMoNiz
12年8个月前 IP:未同步
394232
我觉的——生态保护最重要!
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sol81作者
12年8个月前 IP:未同步
399527
最后修正一下。
最终还是要回到在渤海修建围海项目上来。而且应该是高过水平面的围偃。
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sol81作者
12年8个月前 IP:未同步
399530
先修一条如最初所想的那种海平面围偃。然后把其中水抽干。再运若干推土机进去。从里面推出土来,把围偃的宽度推到500米,高度45米。
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sol81作者
12年8个月前 IP:未同步
399531
这样里面可以存40米高,3。6万平方千米的海水-折算成电量是820亿度,大概够半个国家先用着了。因为堤坝足够厚,而且向内是缓坡。所以要垮塌也很困难,相对安全。
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sol81作者
12年7个月前 IP:未同步
404059
最后一个方案:用边长20公里的四边形坝,坝高300米。储能能力是450亿度。
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sol81作者
12年7个月前 IP:未同步
404060
这样的好处是占地面积较小而储能能力相对大些。
占地面积小,意味着可以在其它地方复制。
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sol81作者
12年7个月前 IP:未同步
404063
施工步骤:第一步:先在浅海围出20*20公里的一个方形略高过海面的坝。
第二步:把里面水抽干。
第三步:把工程机械运进里面,从里面取土,把周围坝升高到300米。
第四步:在其中修建抽水/发电设施。
-1
科创币
wenrui
2012-12-21
这样刷楼看着很不方便呐
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haxin_0
12年1个月前 IP:未同步
480548
从综合利用的角度看,有更好的解决方案。
首先,把渤海湾直接封起来,在封口处建设水电站。
然后,在被封起来的渤海上大量建设塔式太阳能发电站,其核心就是利用温室效应提高渤海温度和蒸发量,这个塔式太阳能发电站的作用有两个,一是利用热空气发电;二是增加渤海蒸发量,当蒸发量大于河流流入量时,渤海水位将下降,水蒸气正好可以在塔式太阳能发电站的上部冷凝成淡水,由于其高度已经很高了,可直接回输陆地。
最后,渤海水位下降后,同黄海之间的水位差可用于水力发电。
此外,如果渤海沿岸径流水量太大,可采取黄河人工改道等方法来减少水的输入量,以便造成渤海和黄海之间的水位差。
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jrcsh
12年1个月前 IP:未同步
480553
作几块块流板~~~~~    洋流发电好了   这样工程量小小小小小小小多了
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