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储能水电站的效率能达到100%,还扩大丹江口水库库容


根据理论计算、模型仿真和工程实践,储能电站实际效率是能达到80%的。
但是,如果有人说在特定工程条件下,抽发效率能够达到100%,你会不会觉得遇到骗子或者很想了解一下呢?
抽水蓄能电站拥有上、下两个水库,用电低谷时,下水库的水抽到上水库,将电能转化为水的势能储存起来;用电高峰时,上水库放水发电,在能量转化过程中,电能会有损耗。

抽水蓄能原理图
工程实践表面,大型抽水蓄能电站抽发效率在75%上下,条件优越的抽水蓄能电站可达80%,比如天荒坪抽水蓄能电站抽发效率80.6%。
如何让抽水蓄能发电站抽发效率达到100%呢?我们假定一个百米水头抽水蓄能发电站效率达到78%,也就是抽高100米,发电78米。损失了22米水头。下面的电站能够实现抽发效率100%

图1,丹江口水库抽水蓄能双边电站
如上图大坝1为抽水蓄能电站,从190米汉江水位抽水,抽高到290米,丹江水位为165米。那么发电水头为120米。大坝2抽水为从165米抽高到285米左右,抽高120米,发电93.6米。两个电站抽水量相同。那么抽发效率为213.6/220米。抽发效率接近100%。考虑很多工况不理想,其效率也能够达到90%以上。
为什么会设计这样的抽水蓄能电站?
为了将丹江口的洪水变为可以利用的水资源。这是以下设计的优化方案。
本次优化了,将没有产生经济价值的隧洞建设改为可以获得收益的抽水蓄能电站。从而大幅降低调水水价
我们将综合利用抽水储能、跨时间调水和库容等最新技术成果,以满足防洪需求和汉江下游用水需求。
投资少于350亿,约相当于引江补汉工程的一半,获得超过200亿立方米的可调水量。能效是引江补汉工程的10倍。
即使在枯水年份,例如2013年全年来水只有243亿立方米,我们仍然可以将这些水全部作为调水量,而2022年可调水量将超过400亿立方米。
具体做法如下:在汛期将洪水储存起来,加大调水量,将洪水调配到淮河、黄河,从而置换淮河、黄河上游中游的库容,例如昭平水库、小浪底和三门峡水库等。在汛期,汉江丹江口水库可以提供100亿立方米的防洪库容,置换淮河、黄河库容超过200亿立方米。
要建设这样的工程,所需投资将少于引江补汉工程的600亿。以引江补汉隧洞为例,需要建设直径为10米的隧洞80公里(投资240亿),同时建设两座高为80米的库区内大坝(投资100亿,主要利用隧洞挖出来的渣土建造)。
接下来,我们用图示来详细说明。

先看看隧洞,隧洞的长度是20公里,如果采用引江补汉工程直径十米隧洞,(上游水库+库内大坝1能确保水位,4个隧洞长80公里,造价240亿,调水在200亿立方米以内)或采用14~16米直径隧洞2个共40公里。
隧洞的设计    
    
隧洞入口位于巨家河水库坝底    
    
隧洞出口位于杨铺镇    
    
         
 
隧洞长度及位置    
    
库内大坝1的参数    
    
库内大坝2的参数   
投资600亿的引江补汉工程和中线水源工程采用联合调度方式,不仅可以满足汉江中下游的用水需求,还能确保下游断面的最小用水量达标率达到98.9%至99.2%,同时提升中线受水区的可供水量达到17.7亿至25.8亿立方米。这项工程的实施能有效协调中线水源工程的中线受水区、清泉沟渠首以及汉江中下游等多方用水需求。
如果将丹江口水库一分为二,将实现高水位165米以上的防洪蓄水位,并按照最高调水水位往北供水。同时,还能时刻保持至少100亿立方的防洪库容。在2022年汛期,累计排洪弃水只有200亿立方米。
落实本文内的工程设计后,有可能在汛期不需要泄洪,而是将洪水存储在非汛期调配到北方。
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