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想了解一下海水抽水蓄能技术发展前景如何?求学术大牛现身作答?

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龙飞·0.00

2017-08-06提问

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  海水抽蓄的装机规模一般相对较小、水头较低,且需采取防腐等特殊保护措施,在发展初期,其建设成本偏高,典型站点的单位千瓦投资估算在1.8万/kW--2.4万/kW之间,是常规抽水蓄能电站的数倍。以满足离大陆较远孤岛的供电需求为例。目前220千伏送电能力约200兆瓦的海底电缆,每公里造价约800万元,若考虑可靠性因素,两回50公里海底电缆需投资约8亿元(还未考虑维护和检修成本)。综合上述分析,目前在孤岛上建设150兆瓦海水抽蓄,目前需投资约27亿元。如果单位造价降低到常规抽蓄水平,约每千瓦4500--5000元,则工程投资约7亿元,海水抽蓄方案则具备经济性优势。

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  Lucifer·0.00

2017-08-11回答

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    国外研究机构提出了一种新型海水蓄能技术,该技术名为海中蓄能(StEnSea),是一种全新的思路。其蓄能主体为多个内直径30米的混凝土空心球。这些球会被放在600-800米深的海床上。每个球里都有一台水轮发电机和一台水泵。当电网负载低,电力多余时,水泵就会耗电把海水抽出,进行蓄能。当电网负载高,需要峰值发电时,这些球体的阀门就会打开,让涌进的海水驱动水轮发电。

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 左图为耗电抽空球中水,右图为防水入球发电

研究人员们预计,如果使用5兆瓦的水轮发电机,每个30米直径空球可以最高连续发电4小时。意味着每个空球都可以存储20兆瓦时的电力。如果有80个以上的蓄能球被并联在一起,其总蓄能效果足以有效的影响电网。该项目负责人表示,通过全球探测,适合建造该系统的地点的总储能,加起来一共有8170亿千瓦时。

目前,该技术已经在德国进入实验性测试阶段,2016年11月,研究人员将一个直径约3米的1:10缩比模型运送到德国康斯坦森渡轮码头,并于将其吊放到100米深处,开展为期4周的水下测试,将所有储能装置、传动 子系统、电气子系统、操作控制子系统、状态监测子系统的设计、安装和配置进行检查验证,同时还将验证整体系统动态建模和仿真的准确性。根据德国方面计划,目前已经确定在工程上采用30米直径的球形储能系统,其经济安装深度大约在600~800米。相同容积增量下,储电能力随着深度线性增加,在700米深度时,30米直径的海上储能系统的储电能力大约为20兆瓦时。

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  Tesla有点爱迪生·150.00

2017-08-11回答

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答:海水抽水蓄能技术发展前景非常可观。

一、原因:

1)海水资源丰富。地球上水陆所占面积的比例约为7:3,丰富的海水资源为该技术的发展奠定了坚实的基础。

2)抽水技术成熟。目前抽水蓄能技术的应用较为广泛,成熟的理论、大量的运行经验为海水抽水蓄能技术的发展提供技术支撑。

3)海水资源清洁、无污染,可再生。海水资源清洁、无污染,可再生迎合了大力发展绿色能源的需求,适应社会能源发展的潮流。

4)相比其他储能技术,海水抽水蓄能容量大、投资小、优势明显。

5)随着新能源的不断发展,大量的风电、太阳能等都接入电网,同时新能源的间歇性和不稳定性使得电力系统不得不采取一定的措施,维持系统稳定。例如:为减小系统功率波动。常在含有新能源的系统中接入储能系统,抑制功率波动。鉴于海水抽水蓄能技术的优势,这极大的促进了海水抽水蓄能技术的发展。

6)随着电力系统源-网-荷的多样化和复杂化,电力系统调峰需求日益增大,这无疑会促进海水抽水蓄能技术的发展。

二、研究方向

海水抽水蓄能技术的研究涉及电气、化学、生物等科学。可能的主要研究方向如下

1)海水抽水蓄能电厂的建设与布局。

与风能类似,海水资源受地理环境因素的影响较大。海水抽水蓄能电厂的建设需要根据实际的环境,合理分布以实现经济效益的最大化。

2)海水抽水蓄能电厂的设备材料

海水与淡水最的区别在于海水里面还有大量的矿物盐和微生物,这要求海水抽水蓄能电厂具有良好的抗腐蚀性,适合建设海水抽水蓄能电厂的经济材料,还在进一步寻优。

3)海水抽水蓄能电厂对海洋生态环境的影响。

从社会发展的历史经验教训中得到,人类社会的发展必须重视环境问题,海山大量建设电厂会在一定程度上改变附近海域的生态条件,应尽可能减小其对海洋的影响,保护海洋,有利于社会的长足发展。

4)海水抽水蓄能系统主要参数选择。

例如容量大小的设定原则,一定条件下选取多大的容量才能够实现海水抽水蓄能系统的最优经济运行。

5)海水抽水蓄能电厂与各种新能源的电厂、其他储能系统的协调配合使用。

随着电网的不断增大,源-网-荷的不断交织,要求各种电源之间能够相互配合,相互协调以实现系统的经济运行。

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  Dreg·410.00

2017-08-07回答

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抽水蓄能技术是目前广泛应用的大规模储能技术之一,传统抽水蓄能技术需要特殊的地理条件建造两 个水库,投资成本高、破坏生态环境,并且对淡水资源依赖严重。海水抽水蓄能技术利用海洋作为上水库或下水库,水位变幅小,减少了水库建设及其投资成本,解决了传统抽水蓄能电站对淡水资源的利用问题以及环境 破坏问题,对于临海和淡水资源缺乏的岛国和城市具有非常广阔的发展前景。了解海水抽水蓄能系统的工作原理,全面分析海水抽水蓄能系统的研究进展和应用情况,总结开发海水抽水蓄能系统存在的技术与应用问题,并对其应用前景与发展潜力进行了展望,提出海水抽水蓄能系统与可再生能源的耦合将是其近期主要的发展方向。

抽水蓄能具有技术成熟、效率高、容量大、储 能周期长等优点,是目前应用最广泛的电力储能技术。在18世纪90年代,抽水蓄能系统已经在意大利和瑞士投入使用,我国从19世纪60年代开始抽水蓄能电站的研发工作,到2015年底,我国抽水蓄能系统的总装机容量达到22.74GW,在建容量达到23.08GW。但是,传统抽水蓄能系统需要特殊的地理条件建造两个水库和水坝,选址困难,初期投资巨大,建设周期长(一般约5~15年),甚至会破坏生态环境;而且传统抽水蓄能系统利用淡水作 为运行工质,对淡水资源的依赖较大,这对于淡水资源匮乏的岛国、城市等适用性较小。另一方面,我国适合建设传统抽水蓄能的地址资源越来越少,将不能完全满足我国电力发展对储能装机的需求。

我国海水资源丰富,开发利用海水资源是目前重要的研发任务之一;而且我国岛屿较多,岛上可再生能源开发应用急需储能技术,因此开发海水抽水蓄能技术具有重要需求。海水抽水蓄能既能有效利用海水资源,又拥有传统抽水蓄能技术的优点,可作为传统抽水蓄能技术重要的补充或替代。海水抽水蓄能系统利用海洋作为低位水库,水源充足、水位变化小,减少了系统的土建工程费用,同时利用海水作为运行工质,解决了传统抽水蓄能电站对淡水资源的依赖问题,对于临海和淡水资源缺乏的岛国和城市具有非常广阔的发展前景。

海水抽水蓄能工作原理

海水抽水蓄能系统是指在传统抽水蓄能系统的 基础上利用海水作为工质的新型抽水蓄能形式,基本原理如图1所示,在距海边一定距离的高地上建造一个蓄水池作为系统的高位蓄水池,利用海洋作为低位蓄水池。储能时,电能驱动水泵或可逆式水泵水轮机将海水从海洋抽送到高位蓄水池,将电能转化为水的势能存储起来;释能时,海水从高位蓄水池排放至海洋驱动水轮机或可逆式水泵水轮机发电,将水的势能转化为电能。


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国外应用与发展现状

1991年,日本的KANEDA 等[7]在专利中提出了利用海水抽水蓄能的电站,1999年世界上第一座也是目前唯一一座海水抽水蓄能示范性电站——日本冲绳海水抽水蓄能电站投入运行(图2)

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此外,国外近些年来关于海水抽水蓄能的理论研究也逐渐增多(如美国、希腊、爱尔兰等),研究内容主要涉及三个方面:一是关于系统水库选址、水泵水轮机选型、防腐蚀防渗透、系统经济性等方面的可行性研究;二是关于与风能、太阳能等可再生能源发电相结合的混合系统的设计和优化分析;三是关于新型海水抽水蓄能系统的开拓研究。

  可行性研究方面

   爱尔兰的MCLEAN等提出在Dublin建立一个100 MW的低水头高流速的海水抽水蓄能系统,并对系统进行了设计和技术经济性评估

   沙特阿拉伯的 KOTIUGA 等对建立1000 MW海水抽水蓄能系统进行了可行性分析

葡萄牙的RAMOS等对在佛得角群岛建立海 水抽水蓄能电站进行了可行性分析。

中东的死海项目计划利用海洋进行抽水蓄能和发电,输出功率为1500~2500 MW,通过该项目,在发电的同时,还能够提高死海水位,保护死海周围的坏境,若增加海水淡化项目还能解决当地的淡水资源匮乏的问题。

 

国内应用与发展现状

国内关于海水抽水蓄能的研究并不多见。香港理工大学的MA等对在香港某岛屿上建立太阳能光伏发电和海水抽水蓄能耦合的混合系统进行了理论研究。

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此外,MA等还对在该岛屿上建立风能太阳能-海水抽水蓄能联合发电的混合系统进行了理论研究,如图7所示。文中通过对混合系统建模,并结合其运行策略,对系统进行了基于小时负荷的仿真分析,结果表明海水抽水蓄能系统能够弥补风能发电和太阳能光伏发电不稳定的特性,同时该混合系统能够完全满足独立岛屿上的电荷需求,实现孤立岛屿上的可再生能源独立供电,在此基础上其又对上述混合系统从技术经济性角度,在用电负荷 损失率(LPSP)为0的约束条件下对系统进行了优化分析。

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我国海水抽水蓄能技术应用前景

我国沿海经济发达地区如浙江、广州等经济发 展较快,电力负荷和峰谷差日益增大。同时,近年 来我国沿海地区可再生能源如风电和太阳能发电发 展十分迅猛,可再生能源的间歇性和不稳定性也亟 需合适的电力储能系统。因此,在靠近负荷中心的 海边建立启停快、运行灵活的海水抽水蓄能系统不 仅能够解决沿海地区电力供求的矛盾,而且将有利 于电网的经济安全运行。 另外,我国海域分布着众多的海岛,大多数海 岛由于与大陆隔离,其开发深受电力、饮用水紧缺 和交通困难的制约。目前,对于近海海岛,能源供 应主要依靠海底电缆或架空高塔跨越输电线路输送 的电力,但是这种供能方式存在初投资高、修复时 间长、运行维护成本高等问题。对于偏远海岛,能源供应主要依靠独立的燃油供电体系,但这种供电 体系不仅对燃料的输送和储运要求严格,成本高,燃料利用率低,同时其对环境污染严重,供电系统也不稳定。另一方面,由于海岛特殊的地理位置,其风能、太阳能、海洋能等可再生能源丰富,若在海岛上建立可再生能源多能互补的独立供电系统,将减少海岛对柴油的依赖。同时,海岛濒临海洋, 有天然的水库,采用海水抽水蓄能的电力储能方式,一方面能够提高燃油供电体系的稳定性,另一方面 也能弥补可再生能源发电的间歇性和不稳定性,提 高可再生能源在供电体系中的发电渗透率。 海水抽水蓄能系统的建设,能够充分地利用我 国沿海地区和海岛丰富的资源优势,同时带动其它 产业的发展,从而促进沿海地区和海岛的开发建设。国家海洋事业发展“十二五”规划中提出要推进 海水资源综合利用和加快海洋可再生能源的利用,国内已有不少研究人员对沿海地区和海岛的可再生 能源的利用进行了研究,但对沿海地区和海岛 的电力储能技术的研究较少,因此海水抽水蓄能系 统具有广阔的应用前景。

我国海水抽水蓄能系统的发展潜力

我国拥有绵长的海岸线,大陆海岸线长1.8万千米[34],同时,1996 年第一次《全国海岛综合调查 报告》表明,我国面积在500m2以上的海岛共6961个(中国香港、澳门和台湾及海南岛除外,海南岛本岛和中国台湾、香港、澳门所属有410个海 岛),其中有人居住的海岛为433个,人口达452.7万人。中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司通过对我国南部沿海地区广东省、海南省、广西省的海岸线长度、沿海地形地貌概况、海洋岛屿分布等情况分析,对我国南部沿海地区海水抽水蓄能资源进行了筛选普查,并对海水抽水蓄能资源进行了初步评估。结果表明,我国南部沿海地区有81个海水抽水蓄能资源站点,装机容量可以达到18110MW。此外,华东勘测设计研究院对我国东部沿海地区海水抽水蓄能资源开发潜力进行了研究评价,该研究通过对比分析国外海水抽水蓄能电站发展现状及典型案例,对我国东部沿海地区海水抽水蓄能电站建设条件、必要性、站点资源情况、关键技术与国内设备制造能力、试验性站点选择和试验性站点的建设调剂及工程设计等关键技术问题进行了重点研究,并提出了试验性站点的初步方案。上述调查报告和普查工作表明在我国可供选择建设海水抽水蓄 能电站的地址很多,我国具有优越的建设海水抽水蓄能电站的资源条件,可以充分开展海水抽水蓄能系统的技术研究和示范试验。到目前为止,关于海水抽水蓄能系统的研究,国外如日本建立了世界上第一座海水抽水蓄能系统,希腊、爱尔兰、印度尼西亚等国家已经对在海岛上建立海水抽水蓄能系统进行了较多的理论研 究,而我国对这方面的研究较少、起步较晚,理论研究和相关设备的研发尚处于起步阶段,工程实践还未完全展开。因此,在借鉴国外研究经验的基础上,我国还需要对海水抽水蓄能系统进行进一步的研究,探寻适合我国沿海地区和海岛的海水抽水蓄能系统发展模式。通过上述调研、分析发现,我国海水抽水蓄能系统的发展方向主要包括以下三个方面:一为对海水抽水蓄能系统主要参数选择、工程地质技术问题以及海水抽水蓄能机组技术等关键技术的研究;二为海水抽水蓄能系统将向海水抽水蓄能系统与其它类型电站(如柴油发电)耦合的方向发展,这样能够提高海岛供电系统的效率和稳定性;三为海水抽水蓄能系统将向海水抽水蓄能系统与可再生能源如风能、太阳能、海洋能等的耦合的方向发展,这样可以解决可再生能源的间断性和不稳定性问题,是提高可再生能源发电渗透率的迫切需要,也将是海水抽水蓄能系统近期的主要发展方向。

 

(1)海水抽水蓄能电站作为抽水蓄能电站的一种新型式,具有选址方便、水源充足、水位变幅小等优点,是一项能够实现大规模和长时间电能存储的储能技术。近年来国内外关于海水抽水蓄能的理论研究也逐渐增多,并已有一座电站投入商业运行。

(2)随着沿海核电、海上风能、潮汐能、潮流能、太阳能等新能源的开发,配套建设海水抽水蓄能电站不仅可以满足远离能源基地、能源资源条件匮乏的沿海地区用电需求,优化电源结构,而且对于沿海及海岛地区构建安全、稳定、经济、清洁的能源供应体系具有重要作用。

(3)由于海洋的特殊性,建设海水抽水蓄能电站也存在着机组制造难度大和环境影响等问题。当前国内外对海水抽水蓄能的研究仍处于探索阶段,如缺少对适用于海水环境的可逆式水泵水轮机的研究,同时也缺少从系统层面对海水抽水蓄能系统的分析研究,因此,需要进一步完善与发展。

 

问题与挑战

国内外的研究表明海水抽水蓄能系统不仅与常规抽水蓄能系统一样具有启停快、运行灵活、在电网中可以调峰调频等优点,并且其利用海洋作为水库,水量充沛、水位变幅小、有利于水泵水轮机的稳定运行,同时降低了建设费用,节约了淡水资源,可以提高可再生能源的发电渗透率。但是,海水环境与淡水环境相比,腐蚀严重,运行条件苛刻,系统的研究及应用仍面临着诸多技术性 问题。

 (1)海水腐蚀问题:由于海水的化学性质比较 活泼,其对水泵水轮机、压力管道等设备会造成腐蚀,从而缩短了设备的使用寿命,同时增加了设备 的维修成本。

 (2)微生物附着问题:由于海洋生物如藤壶容 易附着在管道和海水抽水蓄能机组上,会影响系统水轮机工况和水泵工况效率,从而降低系统的整体 效率。

 (3)渗透和泄露问题:上水库的海水可能渗透到土壤中,导致地表或地下水被污染。同时上水库海水的泄露也会对周围的动植物产生影响。

 (4)稳定运行问题:在海浪较大的情况下,大浪会影响进/出水口处海水稳定的吸入和排出,从而影响系统的稳定运行。

 (5)环境问题:在抽水和发电的过程中,吸水和放水将对在进出水口处生活的的海洋生物如珊瑚等产生影响。

 

 而关于海水抽水蓄能系统的上述工程地质技术 问题以及海水抽水蓄能机组技术问题,目前国内外的研究仍较少。此外,在系统层面上,国内外已有 的关于海水抽水蓄能系统的研究内容也并不完善,如:缺少从系统的角度对各关键参数对系统性能的 影响及其变化规律的研究;对混合系统如风蓄、光蓄或风光蓄等的优化分析研究所选择的目标函数较单一,缺少对系统进行多目标分析的研究以及缺少 对海水抽水蓄能系统环境效益方面的研究分析等。 诸如以上问题迫切需要进行系统的研究,提高人们对海水抽水蓄能的认知程度,掌握必要的控制方法,达到合理设计和科学应用的目的。

 

详细情况还可参考

海水抽水蓄能技术发展现状及应用前景_谭雅倩.pdf

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  少年郎的足迹、、、·0.00

2017-08-07回答

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搜到一些相关的最新政策,希望对你有用。

3月15日,国家能源局发布了《关于海水抽水蓄能电站资源普查成果的通知》,针对东部沿海5省(辽宁、山东、江苏、浙江、福建)和南部沿海3省(广东、广西、海南)的近海及所属岛屿区域,共普查出海水抽水蓄能资源站点238个(其中近海站点174个,岛屿站点64个),总装机容量为4208.3万千瓦(其中近海为3744.6万千瓦,岛屿为463.7万千瓦)。

国家能源局公布的《水电发展“十三五”规划》显示,十三五期间全国新开工常规水电和抽水蓄能电站各6000万千瓦左右,新增投产水电6000万千瓦,2020年水电总装机容量达到3.8亿千瓦,其中常规水电3.4亿千瓦,抽水蓄能4000万千瓦,年发电量1.25万亿千瓦时,折合标煤约3.75亿吨,在非化石能源消费中的比重保持在50%以上。

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  匿名·0.00

2017-08-07回答

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抽水蓄能具有技术成熟、效率高、容量大、储能周期长等优点,是目前应用最广泛的电力储能技术。但传统抽水蓄能系统需要特殊的地理条件(一定海拔高度落差,如天荒坪高差约570米)建造两个水库和水坝,选址困难,初期投资巨大,建设周期长,存在破坏生态环境等不同声音;而且传统抽水蓄能系统利用淡水作为运行工质,对淡水资源的依赖较大,这对于淡水资源匮乏的岛屿、城市等适用性较小。另一方面,我国适合建设传统抽水蓄能的地址资源越来越少,将不能完全满足我国电力发展对储能装机的需求。

我国海水资源丰富,开发利用海水资源是目前重要的研发任务之一。而且我国岛屿较多,岛上可再生能源开发利用高度依赖储能技术,因此开发海水抽水蓄能技术具有重要意义。海水抽水蓄能既能有效利用海水资源,又拥有传统抽水蓄能技术的优点,可作为传统抽水蓄能技术重要的补充或替代,对于临海而淡水资源缺乏的岛屿和城市来说,具有非常广阔的发展前景。

2017年3月15日,国家能源局发布了《关于海水抽水蓄能电站资源普查成果的通知》,针对东部沿海5省(辽宁、山东、江苏、浙江、福建)和南部沿海3省(广东、广西、海南)的近海及所属岛屿区域,共普查出海水抽水蓄能资源站点238个,总装机容量为4208.3万千瓦,华东地区主要集中在浙江、福建两省。根据公司发展部要求,华东分部、上海公司对海水抽蓄最新技术开展了跟踪研究,并对开发华东地区海水抽蓄资源开展了经济技术分析,以供领导参考。


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  梁正威·510.00

2017-08-07回答

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