海水抽水蓄能電站發(fā)展現狀與前景分析

鮑利佳 王健 靳永衛(wèi) 毛學志 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)展現狀與前景分析

鮑利佳 王健 靳永衛(wèi) 毛學志 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)抽水蓄能電站對淡水資源的利用問題以及環(huán)境破壞問題，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，分析了國內外海水抽水蓄能系統(tǒng)的研究進展和應用情況，并對國內應用前景與發(fā)展?jié)摿M行了展望。

海水抽水蓄能電站；發(fā)展現狀；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濟性的大規(guī)模儲能設施。近幾年，隨著大量傳統(tǒng)抽水蓄能電站開工建設，適合建設傳統(tǒng)抽水蓄能電站的站址資源越來越少，使得抽蓄機組裝機容量將不能完全滿足我國電力發(fā)展的需求，因此加快開發(fā)建設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行原理

海水抽水蓄能電站是利用海水作為工質的新型抽水蓄能電站，其利用海洋作為下水庫，在適當位置修建上水庫。用電負荷低谷時，機組作為水泵運行，往上庫蓄水；在高峰負荷時，則作為發(fā)電機組運行，利用上庫的蓄水發(fā)電，送到電網。

1.2 海水抽水蓄能電站優(yōu)缺點

1.2.1 海水抽水蓄能電站優(yōu)勢

海水抽蓄電站不僅與常規(guī)抽水蓄能電站一樣，啟停迅速、運行靈活，而且具有以下優(yōu)點：

1)選址方便?？亢液芏?，海岸線漫長，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，對于輸電、電力系統(tǒng)調峰非常有利。

2)降低造價。常規(guī)抽水蓄能發(fā)電站需建上游和下游兩個水庫，而海水蓄能電站則利用海洋作為下水庫，減少了投資建設下水庫所需的資金。

3)增大容量。海水抽水學能電站只要增大上水庫需水量就可增加電站容量，實現大容量化，因為不受水量(海水)限制。

4)便于設計。因為該電站下游水位是海平面，只有潮漲潮落很小水位變化，在抽水和發(fā)電兩種工況下的整個水頭變化很小，這對機組設計非常有利。

1.2.2 海水抽水蓄能電站存在的問題

海水抽水蓄能電站必須克服因使用海水引起的一些技術方面和環(huán)境方面的問題，主要包括：

1)上庫中海水滲入和污染地表或地下水，以及由于風力引起的海水飛濺，對周圍動物和其他生物系統(tǒng)的污染。

2)海水對金屬材料和水工結構的腐蝕。

3)海洋生物附著對輸水系統(tǒng)和水泵水輪機的影響 。

4)海岸進 /出水口對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)展現狀

2.1 國外應用與研究現狀

日本從80年代便開始海水抽水蓄能發(fā)電技術的試驗研究，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。電站上庫設在離海岸600m，海拔約150m的高山上，壓力水管的最大流量為26m3/S，發(fā)電裝機容量3萬kw，有效水頭136m。該電站以眾多濱海山丘建設上水庫，以海洋作為下水庫，利用用電谷荷時多余電能抽取海水，蓄存在山丘上庫，待用電高峰時放水發(fā)電站。此外，埃及、印尼等國家也相應建設了海水抽水蓄能電站。

2.2 國內研究現狀及應用前景

2.2.1 抽水蓄能電站發(fā)展現狀

我國抽水蓄能電站的發(fā)展，始于20世紀60年代后期，經過20世紀70年代的初步探索，80年代的深入研究論證和規(guī)劃設計，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，我國已積累了豐富電站建設經驗，具有較先進的機組制造技術和設備安裝水平。

隨著傳統(tǒng)抽水蓄能電站的站址資源減少，開發(fā)建設海水抽水蓄能電站意義重大。目前，國內海水抽水蓄能電站仍處于研究探索階段，需對海水抽水蓄能系統(tǒng)相關理論進行深入研究，以解決包括資源普查、技術攻關、設備研發(fā)等一系列關鍵問題，從而探尋適合我國沿海地區(qū)和海島的海水抽水蓄能技術綜合發(fā)展模式。2.2.2 海水抽水技術應用前景

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“研究試點海水抽水蓄能”納入重點任務，要求加強關鍵技術研究，推動建設示范項目。在此基礎上，國家能源局組織開展海水抽水蓄能電站資源普查。

1)普查范圍。涵蓋除港澳臺外所有沿海省份，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)沿海地勢平坦，不具備建設海水抽水蓄能電站基本地形條件。

2)資源總量.我國擁有海水抽水蓄能資源站點238個(其中近海站點174個，島嶼站點64個)，總裝機容量為4208.3萬千瓦(其中近海為3744.6萬千瓦，島嶼為463.7萬千瓦)。

3)分布特點。從地域分布看，廣東、浙江、福建3省分別有57個、71個、56個資源站點，資源總量分別為1146萬千瓦、917.6萬千瓦和1057.1萬千瓦，分；遼寧、山東、海南3省資源站點分別有10個、17個、19個，資源量分別為122.9萬千瓦、234.6萬千瓦、562萬千瓦；江蘇、廣西資源站點相對較少。

4)主要站點?？紤]地形條件、工程布置、節(jié)約淡水資源等多方面因素，進一步篩選出建設條件相對較好的8個典型站點，作為下一步研究重點，其中，浙江省共4個站點，分別為舟山桃花島、舟山龍?zhí)?、舟山青天灣、臺州天燈盞，裝機容量共12萬千瓦；廣東省共3個站點，分別為汕頭南澳島、珠海萬山島、江門上川島，裝機容量共10萬千瓦；福建省僅有寧德浮鷹島1個站點，裝機容量4.2萬千瓦。

4 結論

我國沿海地區(qū)可再生能源如風電和太陽能發(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能系統(tǒng)。因此，應加強對海水抽水蓄能技術應用研究，盡快在靠近負荷中心的海邊建立啟停快、運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，確保電網安全穩(wěn)定運行。

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