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
来自:综合交流区 / 极客DIY
71
已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也
sol81 作者
12年10个月前 IP:未同步
375845
我一开始考虑的是在渤海海峡修吧这个方案,这个方案储能能力比现有方案高一倍,而投资只是1/3,但是会有很多问题
一是影响渤海自净,会把渤海变成一个大号臭水沟
二是黄河辽河两条河携带的泥沙会减少库容
三是会降低渤海水位10米左右,这样天津,唐山,秦皇岛,黄骅,营口几个港口设施就要重建了
后来改成现有方案,大致解决了这几个问题
只围起中央海盆,围堰本身跟所有的海岸都保留十几到几十千米宽度,然后铁路和公路通过海底隧道跟陆地相连。这样不影响原来的诸港口的地位。而且沿岸排污设施及几条大河仍然跟黄海相通,
抽水设施布置在靠近黄海一侧,排水发电设施布置在靠近塘沽一侧,这样每次排水都会冲刷围堰以外的海水,人为增加了渤海的自净能力
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年10个月前 IP:未同步
375856
最开始考虑的也不是围起海水后降低其中水位,而是围起后抬高其中水位几十米,这样发电能力能提高很多
但是水坝就需要修筑得非常雄伟,工程量几何级数增加,而且一旦溃坝就是一场海啸,非常危险。
现在这样修的水坝只需要略高出水面就够了。
同时因为水面只是低于海面十米左右,即使溃坝也相对安全,不会引发大海啸。

而且“水坝”的宽度,开始时几米到几十米,之后逐渐可以继续填海,到几千米左右,本身这些土地可以做开发用。甚至围堰本身有600平方千米的土地,有稳定和巨大的经济收入,直接连通烟台沧州秦皇岛大连的交通优势,本身可以成为一个新的行政单位,比如在上面建一个渤海直辖市之类。

本身水力储能,缺点是能量密度太低,一立方米水要提高400米才能储存一度电。所以只有扩大水体面积才能取得足够的储能能力。我这个设想,用巨大的投入围起3万多平方千米的水体,也才只能有效储存几十亿度电,真正可以利用的储能空间可能只有十几亿度。所以只有搞多种开发,提高其它方面收益来平很成本。
主要收益方向有四个:
一是储放电
二是连接四城市的跨海通道,特别是烟大通道
三是填海造成的房地产开发
四是配合未来的大东线南水北调工程
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年10个月前 IP:未同步
375883
谢谢版主加分
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年10个月前 IP:未同步
375889
回6楼

您这是直观上感觉水很多,其实真去计算的话。里面储存的能量并不大。

按我这个思路,把整个地中海围起来,300多万平方千米的面积,也只能储存5000亿度电而已,只够中国用几个月的。

一立方米可以储存一吨水,把它提高一米只能存储1/367度电。所以围起一个小海湾,是存不了多少能量的。

现有技术下,同样体积的压缩空气储存的能量都有十几度。

利用水的高比热容来储热,一吨水升高一度倒是能储存一度多电。
+1
科创币
乖乖乖
2012-12-21
海水一立方不止1吨
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年10个月前 IP:未同步
377290
谢谢
其实我没有误会。只是解释下,低水头储能的能量密度其实挺低的,这是个很多人都会直观上产生误解。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年10个月前 IP:未同步
377307
一,我最初是想用这种办法解决全国的能源需求的。后来粗略计算后才发现不可能,实际上把整个渤海围起来,也解决不了全国的电力需求。只够一两个省市把能源供给变成风能的。
二,综合考虑,其实我国真正适合于围的海只有渤海。
其它黄海,台湾海峡,北部湾,都有各自的问题。
比如说黄海的问题是涉及跟朝鲜韩国的合作。台湾海峡本来挺合适的,在南北两头各建一坝就可以了,但会阻挡住黑潮,江浙一带气候可能会被改变。
南海水深太大,并不适合。
三,我之所以反对单纯连接烟台大连的围海方案,主要是考虑到如果这样整个渤海的水面下降十米左右。那么沿岸天津等港口的设施就得重建了。这个投资是巨大的。
所以另一个想法是渤海离岸边十几千米处修一条长坝。这样面积够大而且坝和岸之间十几千米的海面可以通航。
但这样就起不到秦皇岛-大连-烟台-沧州几个城市间跨海通道的作用了。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年10个月前 IP:未同步
377337
我自己觉得自己的设想中有两个亮点。
一是利用抽低海面蓄能。这样就只需修低坝,工程量减小。
二是是跟跨海通道的建设相结合,取得发电以外的效益。进一步降低成本。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年10个月前 IP:未同步
377344
至于问题。我觉得有三个。
一是工程量确实太大。成本降不下来。
二是蓄能容量还是太少。这是由这种蓄能方式能量密度低引起的。
另一个更重要的问题是难以进一步扩大规模。
我曾算过如果能把规模扩大一百倍,围起300万平方千米的水面,就能大致满足全国的储能需求,那时全国就可以废除火电跟核电了,而只保留绿色能源了,多美好。
而且工程量的增加只是十倍于现在。也就是说这种工程的蓄能能力跟工程量的平方成正比。工程越大越省钱。
遗憾的是在我国周边根本找不到合适的海面。南海倒是有足够面积。但南海太深了,最深处数千米,所以并不合适。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年10个月前 IP:未同步
377387
这个问题我考虑过。内部水面低于海面这点保证了安全性,假如炸掉一段坝,只会是海水进来。最终损失储存的能量,但不会造成海啸。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年10个月前 IP:未同步
377441
这个参考下这:
我国风能资源
      我国风能资源丰富,根据国家气象局的资料,我国离地10米高的风能资源总储量约为32.26亿千瓦,可开发利用的风能储量约10亿千瓦。其中,陆地上风能储量约2.53亿千瓦(按陆地上离地10m高度资料计算),海上可开发和利用的风能储量约7.5亿千瓦。而2003年底全国电力装机约5.67亿千瓦。
分布:
我国风能资源丰富和较丰富的地区主要分布在两个大带里。第一是三北(东北、华北、西北)地区丰富带;第二是沿海及其岛屿地丰富带。
一般都认为我国十米高度风电可开发储量是近年来全国发电量的一倍。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年10个月前 IP:未同步
377444
第一我国风能蕴藏量最大的省是内蒙古。在全国陆地风能中占很大比重。而内蒙是靠近渤海的。
第二电力可以靠高亚线路实现长距离传送。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年10个月前 IP:未同步
377445
实际上假如储能技术成熟。我国大规模开发风能的话,未来可以放弃火电,核电,只靠风电跟水电维持国民经济运行。当然全国水能储量只是风能的零头。所以大头还是风能。
+50
科创币
jrcsh
2012-03-17
内陆~~~的要拿棍棒出来了
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年10个月前 IP:未同步
378303
回23楼
基本是这样。但是储量大些总是没坏处,储量小了却会存在问题。所以我考虑的更多是怎么去扩大储量。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年10个月前 IP:未同步
378304
回24楼
那是因为你没看懂帖子。很明显我这个设想不会淹没一寸土地,还会造出很多土地来。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
387267
后来又有一个想法。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
387275
围海储电,最大的问题是因为高差太小,所以能量密度太低。受霍有光教授“东水西调”设想的启发。假如把海水抽进沙漠里,生成人造海,就能取得比较大的高差了。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
387276
具体说,假设从辽东湾把海水抽到科尔沁沙地。那么一立方米水就可以储存一度电了。能量密度比原方案增加了50倍。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
387287
从通辽到营口485公里,修一条运河并进行梯级开发。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
387332
科尔沁沙地面积五万平方公里,海拔600-1000米。假如在其中建起1000平方千米的水库,平均水深10米,则能蓄电100亿度。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
388807
一度电能把一吨水提升360米左右。抽水蓄能的能量损失是1/4左右。我的第一个方案,面积3万多平方公里,水头十米,大约能储电50多亿度。这些都算过了。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
389656
谢谢大家回复。前面我说了。我觉得这个设想最大的问题是储能容量太小。只有几十亿度电。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
389658
为啥这么说呢,因为一是我国风电总储量很大,比现在年发电量都大。二是风电的单位成本随开发规模而降低,好象大概是每增加一倍开发量,单位成本降15%左右。这就说明最好是有某种办法极大的增加风电的开发程度。才能使风能实用化。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
389659
而增加风电的开发程度。就要明白瓶颈在哪,这瓶颈就是并网。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
389660
解决这个问题有两种思路。一是开发极大规模储能技术,二是发展非并网使用风电技术。现在世界上主要是靠第二点,但这个是治标不治本的。特别不适合我国。因为我国的风能大多集中在人口稀少的三北和海上地区。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
389661
所以我想到围海储电这个主意。希望借助大海来提供海量储能能力。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
389663
但是事实上还是不行的,粗略算了下,即使在渤海,黄海,台湾海峡,北部湾都利用起来,储能能力仍然是不大够。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
389667
这样如何增加储量,又有两个思路。一是利用深度,就是在深海地区围海,这样的问题是工程量太大。二是利用高度,就是把海水抽到比较高的陆地上。以提供较高的高度差。这两个思路又各有其问题。所以还需要具体分析。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
sol81作者
12年9个月前 IP:未同步
389966
至于潮汐发电,这个的问题是它发的其实还是一种无法并网的电。新能源的问题不是总量不够,而是无法被人类有效利用,导致成本高昂。
-8
科创币
玄明
2012-05-24
表刷楼啊亲……谢谢配合
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
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
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
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。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
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。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
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。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
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。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
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。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
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。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
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。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
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。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
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。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
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
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

所属专业
所属分类
上级专业
同级专业
文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称:{{resource.defaultFile.name}}
下载次数:{{resource.hits}}
上传用户:{{uploader.username}}
所需积分:{{costScores}},{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
积分不足,去充值
文件已丢失

当前账号的附件下载数量限制如下:
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
支持的图片格式:jpg, jpeg, png
插入公式
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
收藏
取消收藏
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
管理提醒
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}