单库海水抽水蓄能电站技术研究-第3页-北极星风力发电网

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3.2 技术方案

本技术方案在有条件的海湾构筑拦水坝围成水库（图2），通过排水泵向坝外海洋排水，使水库水位低于外部水域水位，从而在水库水位与外部水域水位之间形成一定的工作水头（图3），可驱动设在坝底的水轮发电机组（图3）发电。

在海湾构筑拦水坝水库、海水水轮机都是成熟的技术，已为多年发展的潮汐电站所采用。

排水泵由外部电力驱动，如风电、火电或其他电源，可设在坝底或坝顶。坝高可为十米以上，水轮机为大流量低压头。考虑到海湾排水型蓄能电站专用库具有大库容、低水头等显著特点，其水轮机的选型可借鉴潮汐发电中广泛应用的低水头、大流量的贯流式水轮机。贯流式水轮机的适用水头1-25米，效率高投资低，近年来发展较快，而且功率也越来越大，单机容量最大的是日本只见（Tadami）水电站[7]，达65.8MW，转轮直径6.7米，最大水头20.7米。中国自行研制的贯流式水轮机单机容量50MW，转轮直径7米，用于常规水电站。海水、海生物对金属结构物和海工建筑物有腐蚀和沾污作用，尤其是对水轮机影响，国内研究相对滞后，需在技术应用中采取积极的防腐措施。

海湾排水型蓄能电站专用库的库容由外接风电场、光伏等装机容量和电网消纳能力等因素综合确定，水库容积水量还受所选场址海湾水深、大坝长度、所围海湾面积影响，也可通过开挖库床加大库深来提高库容。

海湾排水型蓄能电站专用水库多建在港湾海口，通常水深坝长，施工、地基处理及防淤等问题较困难。但近十几年以来，随着我国大规模的近海工程建设，如码头、填海筑岛、沉管隧道和核电站等项目的建设，积累了丰富的工程建设和运营管理经验。以上问题已不再是限制海湾排水型抽蓄电站建设和运营的关键因素。

本技术方案采用排水泵对水库进行排水以降低水位，而坝外海洋水位不变，可获得与坝外海洋水面的水位差，提供一定的水头供水轮机发电，在水位能量释放过程中，水库水位逐渐变化，对发电能力有关键影响，外部海洋水量视为无穷大，不影响发电能力。现有技术中，上水库与下水库的高程差异较大，下水库水位的变化对蓄能影响可以忽略，但是上水库水量是有限的，对发电能力有关键影响。

3.3 本技术方案带来的技术效果

1）海洋作为拦水坝外部水域，其作用相当于现有抽水蓄能电站中的上水库，天然现成，无需占用耕地。

2）拦水坝内水库作用相当于现有抽水蓄能电站中的下水库，依海湾天然之势而建，杜绝了现有技术中下水库占用耕地、需要移民的缺点，并可以围海造田、增加耕地。

3）现有技术中，上水库与下水库之间距离较远，引水系统较长，建筑费用高，且引水管道沿程阻力损失较大，由此引起的水泵功耗较为可观。本技术方案水库与外海之间仅隔一座拦水坝，排水管道距离短，管道建筑费用少，因沿程阻力损失增加的泵功也非常小。

4) 本技术方案场址可与海上风电场址匹配，方便海上风电蓄能，现有技术需在沿海建造上水库，受地形、环保因素影响大，选址难度大。

5）技术二中的水库结构与本技术方案有相似之处，但在工作原理、关键设备操作及用途上是十分不同的，潮汐电站无法作为电能的蓄能电站。

4 针对3中的技术方案的替换方案

1)本技术方案水库选址除了海湾，可依有条件的独立岛屿的海岸而建，也可以在内陆深水湖泊、水库沿岸建设，方便内陆电能的蓄能。

2)在3描述的技术方案中，水轮机和排水泵是分立的，替代方案可以把它们合并起来，采用可逆式水泵水轮机。

3）在3描述的技术方案中，排水泵驱动方式为外部电源，替代方案可以采用风力机变速齿轮箱直接驱动。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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