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风能提水可促“东水西调”
更新时间:2016-11-8 8:29:39 点击次数:778
缺水与干旱导致了全球大量土地的沙漠化。我国是世界上沙漠化危害最严重的国家之一。全国荒漠化土地面积263万平方公里, 占国土总面积的27.3%。沙漠化遍及西北、华北、东北西部的13个省区,近4亿人口受其影响,据测算, 我国每年因荒漠化而造成的直接经济损失高达540亿元。

 


报告估计, 从渤海湾以每年调水300亿立方米计, 水位提升1300米, 每年将耗电1400亿度, 需发电装机容量2000万千瓦, 建议利用电网夜间供电、风力发电及新建煤电厂解决。预计全部工程约需投资6000亿-7000亿元, 约9年可收回包括利、税在内的全部投资。最终的结论为——实施“海水西送”既是一项规模宏大的具有生态效益、社会效益的环保工程, 又是极具经济效益的高赢利工程项目。

 

但如采用燃煤电站发电提水, 东水西输需要2000万千瓦装机容量,占我国电力总装机容量的2.5%;按每度电煤耗320克标煤计算, 每年耗电约1400亿度约合标煤4480万吨, 占2007年全国煤炭产量的1.8%, 该工程每年增加CO2排放约1亿吨, 还会大量增加SO2及NOX等有害气体的排放, 增大了相关地区的环境;ぱ沽。因此, 在煤炭资源越来越稀缺、环保压力越来越大的今天, 全部或部分采用这种方式为东水西输提供能源不是最理想的选择。

 

我国华北及西北地区, 风能与太阳能极为丰富, 因此在海水西输过程中, 可以采用风能提水, 即采用风车直接提水, 风车的机械能不需要转化为电能,之后利用太阳能进行海水淡化。

 

沿线风资源丰富

 

对于这样一个东水西送工程, 建议从葫芦岛至锡林郭勒之间, 修建一条宽阔的阶梯主河道(管道)及若干支流河道(管道), 采用闸坝, 将水位分级, 利用风力提水, 使水从东到西, 分级递送。

 

从葫芦岛市附近取水, 经朝阳市、过赤峰市、再过克什克腾旗, 达到锡林郭勒盟。水到达锡林郭勒后, 大多可以通过自流管道, 由东向西输送到各大沙漠的盐湖, 形成一连串的“人造!。从葫芦岛到锡林郭勒, 总长615公里, 海水分级提升, 共提升1300米。

 

锡林郭勒盟风资源丰富, 品质好, 年有效风速持续时间长。全盟年平均风速为8.9m/s, 平均风功率密度为663W/m2。据测算, 全盟的风能总蕴藏量达5亿千瓦以上, 其中可开发利用量超过5000万千瓦。

 

克什克腾旗地处山区与高原接壤地带, 地势西北高东南低, 地形平坦, 植被稀疏, 风阻较小, 风向比较稳定。风能资源丰富, 风况佳, 是理想的风场。截止目前, 克旗规划的5个风场已建成4个, 全旗风资源可装机300万千瓦以上, 是全国6个百万千瓦大型风电场之一。

 

赤峰市是内蒙古的风能资源富集区, 全市风能资源达1万平方公里, 易开发的风能资源在1800万千瓦以上。赤峰市有42.3%的丘陵地, 建设风电场有着得天独厚的条件。因为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。这种地形条件由低到高, 形成了较好的下垫面, 可以使气流加速, 对建设风电场极为有利。相关测风数据表明,该地区年平均风速每秒可达6.6米, 年有效风速时数近7000小时, 是内蒙古自治区的重要风场。

 

调水起点葫芦岛市、沿线的朝阳市也都是国内少有的风能资源丰富的地区, 年均风速大, 风况稳定, 可开发风力资源1100万千瓦。没有台风袭击是整个东水西调沿线的特点。

 

具有可行性

 

东水西输水位总提升1300米, 假设平均每级提高13米, 需要分100级。平均每个提升站的直线距离6.1公里。按年调水360亿立方计, 每天需要调水1亿立方。

 

依据当地风资源的分布特点,在每级提升站周围一定区域,合理布局风机群及相应的主、支流河道(管道)。对每级提升站, 每天需要将1亿方水提升13米, 约需要的有效功率为15万千瓦。因此, 每个提升站建设一个50万千瓦的风车群, 就完全可以满足风能提水的要求。

 

由于风具有一定的间隙性, 因此, 必须要有一定的河道容量来进行能量储存。假定每段提升站的河道(管道)容量为1亿立方, 则即使该站区风车群1天内完全不工作, 输水过程仍能继续进行。

 

假定库区内的平均水深为30米, 每段的平均长度为6公里, 则河道的平均宽度为555米。当然,输水河道的建设一定要因地制宜, 平原地带, 尽量改建已有的河床;丘陵地带, 尽量使河道建在低谷。锡林郭勒的水库容量保持起码应该在3亿立方以上。

 

如果出现某一时段, 某一局部站区数天或数十天风很小, 河道可能断流。河道一旦断流, 上游的风车因没有负载导致风车加速, 可能引起事故, 因此, 设置适当调控措施很有必要。一旦某区域风力过小, 风车一段时间内停止运行, 只要锡林郭勒的水库保持在1亿立方以上, 则整条水道不会断流, 有风区域的风车也能正常运行。并且沿线的河道容量可以大大降低, 还可以在部分区域采用管道输水。如果沿线每个站区的容量降低为0.01亿立方, 河道宽度及深度可以大幅减少,也可以采用局部地区做成0.01亿立方的小型水库,其他地区用管道输送。

 

此外,风场可以选择在距离河道或管线较近的地方, 也可以选择在相对稍远一些的区域。只要将河道上的高水位与低水位分别通过水渠或管道通过支流河道(管道)引到每台风车旁即可。

 

风能提水优势明显

 

采用风车直接提水, 风车的机械能不需要转化为电能, 带来了非常显著的优势。首先,不需要像风力发电那样, 省掉了风车后面带齿轮箱、发电机、控制装置及并网的麻烦, 风场建设的成本下降50%左右, 每千瓦时的成本下降50%, 已经比现在的煤电价格大为降低, 随着煤电价格的进一步上升, 其优势将越来越显著。

 

其次,如果将风车的机械能转换为电能, 再利用电能来提水, 不但带来额外的转换损失, 还因为风能转变成的电能品质较低, 影响电网稳定性。而风车直接提水, 省掉了齿轮箱等这些易损部件的维护费用, 运营成本降低50%以上。

 

通过调研及初步分析, 可以得到如下结论:从葫芦岛到锡林郭勒的提水工程, 可以全部依靠风能来完成;整个提水过程是一个独立的子系统, 与电网无关, 无需电网提供能源, 风大时多提水, 风小时少提水;采用风能直接提水,该工程的盈利能力将显著加强。因此,必须尽快对该项目进行论证, 适当减缓相关地区风电场建设的速度, 因为一旦风电场建成, 再改成风车提水就得不偿失了。

 

海水从葫芦岛向锡林郭勒西输, 沿途可利用各地丰富的太阳能资源, 进行海水淡化, 用于生产生活及其他方面。海水西输工程是一项利国利民的伟大工程, 它不但解决了我国西部地区严重的缺水问题, 改善了西部地区的生态环境, 还能极大地净化渤海湾的水环境、发展沿线地区的海水养殖业和, 其经济与社会效益将十分显著。

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