海洋抽水蓄能电站 - 海洋污染治理技术

根据相关规划，2030年我国抽水蓄能电站建设目标规模为1.1亿千瓦，约占同期全国总装机容量的5%；2050年目标规模为1.6亿千瓦，约占5.3%。

: u) K; u# w7 T' |1 l2 z$ d

　　执行层面，“十二五”前四年抽水蓄能开工规模1460万千瓦，2015年最大开工规模935万千瓦，“十二五”总开工规模2395万千瓦，仅完成“十二五”规划目标的60%。结合工程建设进度分析，2015、2020年抽水蓄能电站投产规模分别为2335、3500万千瓦，仅完成“十二五”提出的规划目标的78%、50%。

《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会资本投资的指导意见》（国发[2014]60号）、《国家能源局关于鼓励社会资本投资水电站的指导意见》（国能新能[2015]8号）明确在抽水蓄能建设领域引入社会资本，通过招标确定开发主体。

目前随着水电工程开发越来越多，在陆地寻找合适的建设地址变得越来越困难。再加上征地拆迁成本的高涨，海洋抽水蓄能电站又具有靠近负荷中心的优势，把眼光投向海洋不可避免。

! H0 }/ S2 i; A6 K% y: W: \* n

海洋污染状况及海洋污染治理技术的发展现状：2018年，我国海洋生态环境状况整体稳中向好。监测的194条入海河流断面中，劣Ⅴ类水质断面29个，占14.9%，局部海域污染严重，水体富营养化和赤潮时有发生。近海渔业过度捕捞，资源几乎枯竭。目前对海洋生态的治理，投放人工鱼礁是重要手段之一。通过人工鱼礁在海底形成上升流，促进水体对流，将海底营养物质和海面溶解氧交换，让植物和浮游生物生长繁殖，形成人工生态，治理水体富营养化和提供鱼类栖息地，保育海洋资源，保护生态。

( ]) e. U* ^# `/ v( I8 E9 h! N

海洋抽水蓄能电站经过合理设计，可在工程选址附近海底形成上升流，配合人工鱼礁的投放，达到生态保护的目的。同时，工程下水库水面平静，海水流动频繁，十分有利于水产养殖的发展。

! R1 V/ ~, Y1 R. W; q

项目基本情况

本项目为试验性工程，拟选址广州市南沙区万顷沙20涌以南围垦区南侧，设计装机容量1MW,兼容太阳能光伏发电，海上风电及抽水蓄能电站，占地面积约300亩，现状为湿地公园边缘，靠近围垦区，离深圳机场约40公里、施工中的深中通道大桥旁边。

$ V- [* ^0 J) ?/ F3 k7 {7 I; }: j

1 工程背景概况

2 d* \8 h# L: p. [

随着经济社会的发展及对供电质量要求的提高，经济发达国家抽水蓄能电站已从主要作为能量存储的工具(调峰填谷)逐步发展成为主要用于电力系统灵活的动态管理工具。随着我国经济社会发展、经济结构调整和人民生活水平的提高，用电侧的要求在不断提高;随着风电、太阳能发电及核电的发展，电源侧的调控更加复杂，因此，电力系统对抽水蓄能电站在电网中所占比重的要求会更高。

抽水蓄能电站如何布局和规划是一个需要全面和动态研究的问题，其在电网中的合理比重，主要取决于电网负荷水平、负荷特性、电源组成以及电力系统安全稳定运行等。

7 e$ t1 G, M; o; E% S: s4 O

日本是目前抽水蓄能电站发展最快、装机容量最多的国家，其抽水蓄能电站建设规模始终根据电网总体经济最优确定，占装机总容量的比例也一直保持在10%左右。日本学者曾用规划论方法分析，认为抽水蓄能机组在电网中的比例在8%～14%比较合理。

国内有专家学者认为，从我国目前的电源构成和布局看，抽水蓄能电站的比重达到5%基本符合我国国情。

根据对我国部分电网2020年及2030年电源优化配置分析，在我国以火电为主的电网，抽水蓄能电站的合理规模应在电力总装机的6%～10%之间，而水电比重较大的电网，其合理规模应在4%～7%之间。

随着经济社会的发展及对供电质量要求的提高，经济发达国家抽水蓄能电站已从主要作为能量存储的工具(调峰填谷)逐步发展成为主要用于电力系统灵活的动态管理工具。随着我国经济社会发展、经济结构调整和人民生活水平的提高，用电侧的要求在不断提高;随着风电、太阳能发电及核电的发展，电源侧的调控更加复杂，因此，电力系统对抽水蓄能电站在电网中所占比重的要求会更高。

/ `2 S, ^1 e7 I+ t% o2 n X% [

2 建设海洋综合能源基地工程的必要性

7 G. [8 B; Q+ g/ C+ _

由于海洋抽水蓄能电站只建设一个下水库，比陆地抽水蓄能电站少了一个上水库，也没有连接上下水库的长程隧道，无需建设进山交通工程，土石方全程水运，总体单位投资可能更少。加上风力发电场和光伏电场的建设，使之成为一个，新能源发电和电力调蓄的中心。

项目建设规划：发改委立项—成立项目公司—与电网公司签约合作—与光伏及海洋风电投资方签约合作—融资—建设人工岛—安装设备—投产发电。

工程技术方面：目前在近海围海造地已经是低成本工程，在海水中使用的水电机组技术已经十分成熟，海上大型风电机组已经在许多项目投入使用。目前正处在海上风电发展的爆发期，建设配套的蓄能设施刻不容缓。

( {; x4 o8 H% l& q$ _2 r; @. U1 o2 C

海洋风电方面：将海上风电建设变为陆地风电建设，建设成本和维护成本都将大幅降低，而且海上风电资源丰富，单位装机发电时间长的优势不变。加上就地调蓄电能，将直接推动海上风电项目落地。

光伏方面：利用围海土地布局光伏电站，减少用地成本。

环境方面：海洋抽水蓄能电站在作为一个能源设施的同时是一个海洋环境治理工程。工程建设可增加海洋滩涂和水面平静的内湖(低水库)面积，低水库水体交换频繁，利于生物生长繁殖，可提供生物多样性新的载体。抽水过程可经由专门的设计，将海水输送到海底，形成上升流，促进海洋生物的生长，消除海洋污染。

房地产价值：中心城市附近海上人工岛，土地价值极高。

国土防御：环形岛内湖(低水库)及岛岸可部署近海防御武器，将海防线外推。

% b0 O5 D0 [/ H& `

建设规模：由于是低水头水力发电，百万千瓦装机容量的电站需要数平方公里面积，千万千瓦级的，需要数十平方公里面积。按目前抽水蓄能电站2万5千元每千瓦的造价，百万千瓦电站投资约250亿。

% I! I% _: c% W

建设资金来源：目前抽水蓄能电站基本上是由电网投资，但综合海洋能源中心由于是一次二次能源综合项目，具备良好的投资回报，今后可以主要由社会投资。

6 ] L. d& z, j# C

3 工艺方案

3.1工艺方案介绍

海洋综合能源基地（抽水蓄能电站）项目的大致方案是：

* }: ^" W1 S' ?, O

1、 在水深10到50米的海域寻找合适位置（电力负荷中心近海天然的海洋盆地），按低水头水力发电站（落差60至100米）的标准建设；

2、 先围出环形岛大坝，最好利用天然地形，尽量减少建设规模。中间抽水，在岛内部海域形成浅水区；

( d2 ^2 E/ A* q) L5 l+ I1 f. ~

3、 在中间海域抽沙挖土，扩大落差，达到设计的落差要求。抽沙挖土吹填在环形岛附近，加固大坝，并形成新的陆地；

4、 环形岛外侧建设风力发电场，风力发电不直接并网，用于抽水；

! b3 ~; ?, c' r$ B

5、 环形岛内侧吹填形成的滩涂上建设光伏电站，发电不直接并网，也用于抽水；

3 E: J- f" ]4 ]

6、 安装水力发电机组，接入电网。

3.2施工及生产工艺方案的选择

大坝采用浮运预制混凝土沉井，在设计位置沉放。沉放到位后用泥沙灌满井筒。部分井筒不用泥沙充填，可用做淡水储存空间。每个井筒依次相连，构成大坝的主体结构。

3 E% D& S$ W( g. _

水泵和水轮机发电机房也采用沉井施工，和大坝同时完工。

' }$ e3 O4 v4 W5 J/ ~4 j. D* V" |

在大坝的适当位置设置船闸，提供施工船舶和未来工作船舶、避风船舶进出下水库的通道。

" y2 c6 q& j7 E! ?

沉井井筒同时做为海上风电机组基础，完成部分井筒施工后可先安装风电机组，施工期间能源需求在施工后期可由风力发电解决。

大坝和下水库之间的滩涂用于建设辅助设施和光伏电站，

3 x% p/ ^, c# Z6 ]2 C- r( l ' d6 z# R* s! Z b B8 U & e' B+ G `9 ^; W