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風能提水可促“東水西調”
更新時間:2016-11-8 8:29:39 點擊次數:796
缺水與干旱導致了全球大量土地的沙漠化。我國是世界上沙漠化危害最嚴重的國家之一。全國荒漠化土地面積263萬平方公里, 占國土總面積的27.3%。沙漠化遍及西北、華北、東北西部的13個省區,近4億人口受其影響,據測算, 我國每年因荒漠化而造成的直接經濟損失高達540億元。

 


報告估計, 從渤海灣以每年調水300億立方米計, 水位提升1300米, 每年將耗電1400億度, 需發電裝機容量2000萬千瓦, 建議利用電網夜間供電、風力發電及新建煤電廠解決。預計全部工程約需投資6000億-7000億元, 約9年可收回包括利、稅在內的全部投資。最終的結論為——實施“海水西送”既是一項規模宏大的具有生態效益、社會效益的環保工程, 又是極具經濟效益的高贏利工程項目。

 

但如采用燃煤電站發電提水, 東水西輸需要2000萬千瓦裝機容量,占我國電力總裝機容量的2.5%;按每度電煤耗320克標煤計算, 每年耗電約1400億度約合標煤4480萬噸, 占2007年全國煤炭產量的1.8%, 該工程每年增加CO2排放約1億噸, 還會大量增加SO2及NOX等有害氣體的排放, 增大了相關地區的環境保護壓力。因此, 在煤炭資源越來越稀缺、環保壓力越來越大的今天, 全部或部分采用這種方式為東水西輸提供能源不是最理想的選擇。

 

我國華北及西北地區, 風能與太陽能極為豐富, 因此在海水西輸過程中, 可以采用風能提水, 即采用風車直接提水, 風車的機械能不需要轉化為電能,之后利用太陽能進行海水淡化。

 

沿線風資源豐富

 

對于這樣一個東水西送工程, 建議從葫蘆島至錫林郭勒之間, 修建一條寬闊的階梯主河道(管道)及若干支流河道(管道), 采用閘壩, 將水位分級, 利用風力提水, 使水從東到西, 分級遞送。

 

從葫蘆島市附近取水, 經朝陽市、過赤峰市、再過克什克騰旗, 達到錫林郭勒盟。水到達錫林郭勒后, 大多可以通過自流管道, 由東向西輸送到各大沙漠的鹽湖, 形成一連串的“人造!。從葫蘆島到錫林郭勒, 總長615公里, 海水分級提升, 共提升1300米。

 

錫林郭勒盟風資源豐富, 品質好, 年有效風速持續時間長。全盟年平均風速為8.9m/s, 平均風功率密度為663W/m2。據測算, 全盟的風能總蘊藏量達5億千瓦以上, 其中可開發利用量超過5000萬千瓦。

 

克什克騰旗地處山區與高原接壤地帶, 地勢西北高東南低, 地形平坦, 植被稀疏, 風阻較小, 風向比較穩定。風能資源豐富, 風況佳, 是理想的風場。截止目前, 克旗規劃的5個風場已建成4個, 全旗風資源可裝機300萬千瓦以上, 是全國6個百萬千瓦大型風電場之一。

 

赤峰市是內蒙古的風能資源富集區, 全市風能資源達1萬平方公里, 易開發的風能資源在1800萬千瓦以上。赤峰市有42.3%的丘陵地, 建設風電場有著得天獨厚的條件。因為大部分丘陵高地隆起都在50—100米左右,而大多丘陵山坡均在30度左右。這種地形條件由低到高, 形成了較好的下墊面, 可以使氣流加速, 對建設風電場極為有利。相關測風數據表明,該地區年平均風速每秒可達6.6米, 年有效風速時數近7000小時, 是內蒙古自治區的重要風場。

 

調水起點葫蘆島市、沿線的朝陽市也都是國內少有的風能資源豐富的地區, 年均風速大, 風況穩定, 可開發風力資源1100萬千瓦。沒有臺風襲擊是整個東水西調沿線的特點。

 

具有可行性

 

東水西輸水位總提升1300米, 假設平均每級提高13米, 需要分100級。平均每個提升站的直線距離6.1公里。按年調水360億立方計, 每天需要調水1億立方。

 

依據當地風資源的分布特點,在每級提升站周圍一定區域,合理布局風機群及相應的主、支流河道(管道)。對每級提升站, 每天需要將1億方水提升13米, 約需要的有效功率為15萬千瓦。因此, 每個提升站建設一個50萬千瓦的風車群, 就完全可以滿足風能提水的要求。

 

由于風具有一定的間隙性, 因此, 必須要有一定的河道容量來進行能量儲存。假定每段提升站的河道(管道)容量為1億立方, 則即使該站區風車群1天內完全不工作, 輸水過程仍能繼續進行。

 

假定庫區內的平均水深為30米, 每段的平均長度為6公里, 則河道的平均寬度為555米。當然,輸水河道的建設一定要因地制宜, 平原地帶, 盡量改建已有的河床;丘陵地帶, 盡量使河道建在低谷。錫林郭勒的水庫容量保持起碼應該在3億立方以上。

 

如果出現某一時段, 某一局部站區數天或數十天風很小, 河道可能斷流。河道一旦斷流, 上游的風車因沒有負載導致風車加速, 可能引起事故, 因此, 設置適當調控措施很有必要。一旦某區域風力過小, 風車一段時間內停止運行, 只要錫林郭勒的水庫保持在1億立方以上, 則整條水道不會斷流, 有風區域的風車也能正常運行。并且沿線的河道容量可以大大降低, 還可以在部分區域采用管道輸水。如果沿線每個站區的容量降低為0.01億立方, 河道寬度及深度可以大幅減少,也可以采用局部地區做成0.01億立方的小型水庫,其他地區用管道輸送。

 

此外,風場可以選擇在距離河道或管線較近的地方, 也可以選擇在相對稍遠一些的區域。只要將河道上的高水位與低水位分別通過水渠或管道通過支流河道(管道)引到每臺風車旁即可。

 

風能提水優勢明顯

 

采用風車直接提水, 風車的機械能不需要轉化為電能, 帶來了非常顯著的優勢。首先,不需要像風力發電那樣, 省掉了風車后面帶齒輪箱、發電機、控制裝置及并網的麻煩, 風場建設的成本下降50%左右, 每千瓦時的成本下降50%, 已經比現在的煤電價格大為降低, 隨著煤電價格的進一步上升, 其優勢將越來越顯著。

 

其次,如果將風車的機械能轉換為電能, 再利用電能來提水, 不但帶來額外的轉換損失, 還因為風能轉變成的電能品質較低, 影響電網穩定性。而風車直接提水, 省掉了齒輪箱等這些易損部件的維護費用, 運營成本降低50%以上。

 

通過調研及初步分析, 可以得到如下結論:從葫蘆島到錫林郭勒的提水工程, 可以全部依靠風能來完成;整個提水過程是一個獨立的子系統, 與電網無關, 無需電網提供能源, 風大時多提水, 風小時少提水;采用風能直接提水,該工程的盈利能力將顯著加強。因此,必須盡快對該項目進行論證, 適當減緩相關地區風電場建設的速度, 因為一旦風電場建成, 再改成風車提水就得不償失了。

 

海水從葫蘆島向錫林郭勒西輸, 沿途可利用各地豐富的太陽能資源, 進行海水淡化, 用于生產生活及其他方面。海水西輸工程是一項利國利民的偉大工程, 它不但解決了我國西部地區嚴重的缺水問題, 改善了西部地區的生態環境, 還能極大地凈化渤海灣的水環境、發展沿線地區的海水養殖業和, 其經濟與社會效益將十分顯著。

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