海水抽水蓄能電站發展現狀與前景分析

鮑利佳 王健 靳永衛 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展現狀與前景分析

鮑利佳 王健 靳永衛 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

傳統抽水蓄能電站投資成本高、破壞生態環境，而海水抽水蓄能電站解決了傳統抽水蓄能電站對淡水資源的利用問題以及環境破壞問題，具有非常廣闊的發展前景。本文介紹了海水抽水蓄能系統的工作原理，分析了國內外海水抽水蓄能系統的研究進展和應用情況，并對國內應用前景與發展潛力進行了展望。

海水抽水蓄能電站；發展現狀；發展前景

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模儲能設施。近幾年，隨著大量傳統抽水蓄能電站開工建設，適合建設傳統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展的需求，因此加快開發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，則作為發電機組運行，利用上庫的蓄水發電，送到電網。

1.2 海水抽水蓄能電站優缺點

1.2.1 海水抽水蓄能電站優勢

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

1)選址方便。靠海國家很多，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、電力系統調峰非常有利。

2)降低造價。常規抽水蓄能發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 抽水蓄能電站發展現狀

我國抽水蓄能電站的發展，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。

隨著傳統抽水蓄能電站的站址資源減少，開發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、設備研發等一系列關鍵問題，從而探尋適合我國沿海地區和海島的海水抽水蓄能技術綜合發展模式。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，《水電發展“十三五”規劃》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。考慮地形條件、工程布置、節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、舟山龍潭、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

我國沿海地區可再生能源如風電和太陽能發電發展十分迅猛，可再生能源的間歇性和不穩定性也亟需合適的電力儲能系統。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，以解決沿海地區電力供求的矛盾，確保電網安全穩定運行。

[1]譚雅倩，周學志，徐玉杰，陳海生，秦偉.海水抽水蓄能技術發展現狀及應用前景[J].儲能科學與技術，2017，(01)：35-42.

[2]羅莎莎，劉云，劉國中，聶金峰.國外抽水蓄能電站發展概況及相關啟示 [J].中外能源，2013，(11)：26-29.

[3]王楠.我國抽水蓄能電站發展現狀與前景分析[J].電力技術經濟，2008，(02)：18-20+72.