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。
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