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依靠风能和光能再造一条从东向西的“塔里木河”
2017-04-25
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    (以压缩空气高载能高储能的风光互补新能源利用系统)

    摘要:抽取海水往西流,人们首先想到的是现代工业的产物-电机水泵和电能,日本福

    岛核事故也是高度依赖电机水泵所致,大家淡忘了直接抽水的方法和蕴藏于自然的伟力。

    很早以前学地理时得知新疆地处欧亚大陆地理中心 距离四面的海洋都很远,水汽难以到达,干旱缺水导致了沙漠、戈壁、盐碱,由此也造就了新疆神奇的塔里木河。当时就突发奇想,既然新疆已经有现成的盐碱滩和咸水湖了,那开凿一条人工河,把海水引进新疆形成更多更大的咸水河流与湖泊,加大蒸发增加水汽缓解干旱岂非一举多得。可后来一想我国地势西高东低高差很大,这个工程是难以想象的浩大,以当时的生产力和科技能力是不可能的。

    时光流转,几十年以后的当今媒体披露了中国正在讨论引渤海之水入新疆的宏伟设想。该设想的主要内容是,通过开凿人工咸水河,利用原有的咸水湖,将渤海之水传送至新疆,起到抑制沙漠化扩张,改善西北部气候条件的目的。 从渤海西北海岸提送海水达到海拔1200多米高度,到内蒙古自治区东南部,再顺北纬42度线东西方向的洼槽地表,流经燕山、阴山以北,出狼山向西进入居延海,绕过马鬃山余脉进入新疆。在新疆分为北、中、南三支,北支进入艾比湖,中支进入吐鲁番、哈密盆地,南支进入罗布泊盆地。

    西调海水在沙漠地区形成“人造海”和大片湿地;靠自然蒸发,增加空气中的湿度,增加当地的降雨量,改善当地的生态环境,实现水的大循环。

    ( “海水西调”首倡者线路设想不同,浅蓝色为陈昌礼方案,深蓝色为霍有光方案。)

    消息一出举国哗然。立刻有反对者说,做梦,根本不可能。理由是,海水入新由于水量有限,不能达到改善气候的目的。海水入新将造成土壤盐碱化。渤海含盐量低于黄海,引渤将造成黄海水入渤,加重渤海沿岸的盐碱化。面对网友的激烈议论以及对于“引渤入新”的诸多质疑,“陆海统筹,海水西调”高峰论坛的主办方之一,东西部经济研究院院长唐立久表示:“目前引渤入新只是专家的设想和提议,并没有上升到政府即将实施的层面。以前很多专家也提出过‘炸开喜马拉雅山引印度洋暖湿气流’‘大西线调水’等设想解决新疆缺水问题,

    但经考证都难以实施,在我看来,‘引渤入新’相对而言比较可行。”

    唐立久说,“引渤入新”是解决新疆缺水的大胆设想之一。西部大开发10年以来,西气东输、西电东送、西煤东运等项目的顺利实施,说明远距离输送资源在国内已不罕见,“引渤入新”也不会改变中国陆地上任何一个地区原有水资源的数量及配给,不会顾此失彼。

    对于网友对“引渤入新”是异想天开、天方夜谭的评价。唐立久说:“这一设想不管能否实现,至少应该存在设想的勇气,大胆地设想,然后小心地求证。有不同的声音是好的。但不管‘引渤入新’是伟大设想还是天方夜谭,这一话题已经引起了新疆乃至全国各界对新疆水资源利用和发展的关注和重视。”

    中国高科技产业化研究会海洋分会秘书长、高级工程师张宝印表示,“海水西调”绝不是无稽之谈。

    张宝印解释,“海水是取之不尽用之不竭的。渤海距浑善达克沙地只有400多公里,地理位置非常接近。”据悉,浑善达克沙地是对北京气候构成严重危害的最近沙漠之一。渤海湾有黄河、海河、滦河、辽河等大陆河流注入,含盐量相对较低,得天独厚的地理条件让渤海成为不二选择。

    据陈昌礼教授研究,西北地区降雨量多寡取决于三个充要条件:一是西风带;二是高山冷凝系统;三是水汽供应源。其中西风带和高山冷凝系统是具备的,惟独由于缺水干旱,水汽供应源不具备。如果东调深入我国北方大陆500公里的渤海海水,做填充内蒙古到新疆沙漠中封闭的构造盆地和一个个的大小盐水湖,形成人造海,压制沙漠,扩大湿地面积,通过海水的自然蒸发,提供西北地区的湿润气候条件,增加降雨量的水汽供应

    网友和专家们的激烈争论引起了笔者极大的关注,这一段时间一直在思考这个问题,通过浏览众多网友、各方专家的观点后,笔者认为从生态和技术的角度来看是可行的,‘引渤入疆’最后分支的三支河流都注入内陆湖泊不再走了,类似天然的塔里木河,笔者将此项宏伟工程称为人工开凿的另一条从东向西的“塔里木河”。

    公众和专家质疑的盐碱化问题、海水污染沙漠原有淡水等问题,两位首创者和支持者们已经做了详尽解答,下面主要针对科学经济的选取适宜的能源和能量转化利用装备具体谈谈

    1. 能源问题: 海水西调工程,要把巨量海水从我国的第三级地理阶梯,提扬到第二级地理阶梯上去,耗费的能量非常惊人,据专家测算目前我国提水的技术能力是,1立方米水,每升高200米,需要1度电,升高1280米,耗电6.4度电。如果每年调水50亿立方米,耗电320亿度;调水300亿立方米,耗电1920亿度。这些电若全用火电,则会消耗大量的煤炭资源,并造成大气环境污染。有专家说引渤入疆将会耗费全国1/3的电力。

    对此大家不约而同想到要充分利用自然界无限循环的动能与热能资源,即沙漠戈壁丰富的风能及光能。渤海岸边风力资源也非常丰富,可利用巨型风车直接抽提海水,而引水河经过的内蒙、新疆是我国风能光能富足之地,号称风电三峡,其实地面这些能量都是来自1.5亿公里的恒星内部聚变核能,到达地球后所产生的几种能量形式。利用他们虽然没有近距离利用核裂变那么高效,但绝对不会发生类似切尔诺贝利和福岛核电站那样的核灾难,和后续处理的无底洞费用。

    黄典贵教授和徐建中院士在凤凰网撰文:“东水西输水位总提升1300米,假设平均每级提高13米,需要分100级。平均每个提升站的直线距离6.1公里。按年调水360亿立方计,每天需要调水1亿立方。依据当地风资源的分布特点,在每级提升站周围一定区域,合理布局风机群及相应的主、支流河道(管道)。对每级提升站,每天需要将1亿方水提升13米,约需要的有效功率为15万千瓦。因此,每个提升站建设一个50万千瓦的风车群,就完全可以满足风能提水的要求。采用风车直接提水,风车的机械能不需要转化为电能,带来了非常显著的优势。首先,不需要像风力发电那样,省掉了风车后面带齿轮箱、发电机、控制装置及并网的麻烦,风场建设的成本下降50%左右,每千瓦时的成本下降50%,已经比现在的煤电价格大为降低,随着煤电价格的进一步上升,其优势将越来越显著。

    其次,如果将风车的机械能转换为电能,再利用电能来提水,不但带来额外的转换损失,还因为风能转变成的电能品质较低,影响电网稳定性。而风车直接提水,省掉了齿轮箱等这些易损部件的维护费用,运营成本降低50%以上。”

    具体的线路不仅要尽可能选择原来的盐泽、盐碱地,还要尽量兼顾风能和光能充裕之地,这样无需耗费其他能源。并可利用沿途较大的高差阶梯提水形成的许多上下水库来顺便兴建超大型的抽水蓄能电站,把本来极不稳定的风/光发电变为非常稳定优质的水电,这将会形成地球上最大的风车阵列集群,最大的阳光聚热阵列集群,最大的压缩空气特殊能源资源管网,最大的压缩空气膨胀制冷冷库集群,最大的抽水蓄能电站群,最大的压缩空气蓄能应急调峰电站群,使我国的可再生清洁能源比重一举位列世界之首。

    2.资金和效率:引水河要沿风能光能富集区和盐碱地段修建,可以节省能源输送的费用,节省优质土地,造出宜林宜草湿地,降低防渗漏处理费用。除提水上升路段需要管道,能够自流的地段可挖掘半圆形沟渠。引水河提升和输送大量海水往西去所需巨大的能量及能源,大家都想到了当地的风能光能可以发电,然后输送给电机水泵抽水, 其实未经调控的风电光电是不稳的,容易冲击电网并烧毁电动机和其他电气设备。这种一哄而上发展新能源的投资效益极差,据《京华时报》报道, 苗圩3月7日在参加两会湖北团小组讨论时表示,“国内纷纷上马的风能发电厂大多是形象工程”,“特别是甘肃那个千万千瓦级的风能发电站是典型的形象工程”。虽然说并网问题已经是老生常谈,业内人士大多也承认部分风能项目并网困难。

    本文转自中国风力发电信息网

    2011年1月27日下午消息,国家电网下属能源研究院院长蒋莉萍提醒称大规模开发风电将导致电力系统综合运营成本提升,进而推高电价。

    新能源开发推高电网运营成本蒋莉萍分析说,由于风电的间隙性,输电线路的利用率低,到达受端电网的落地电价为受端火电标杆电价的2倍左右,远远高于当地风电标杆电价;同时,为了缓解风电对电网的冲击,需要建设备用火电机组或燃气发电机组,或者建设抽水蓄能储电设施。

    本文转自中国风力发电信息网

    若要为这不稳的规模空前的风电光电搞好调控配套设施几乎不可能,因为比例太大远远超出了电网能吸纳的极限,还会使投资剧增,那么西调海水的成本将会极高极高,就会弄成个劳民伤财负巨债运行的形象工程。

    那怎样才能巧妙经济的利用好这个潜在的巨大能量,又节省和减少投资呢,笔者认为要摒弃现有风能光能以电为目标的利用方式,因为风和光的初始是动能和热能极易转化为机械能,而提水恰恰需要的是机械能而不是电能。风和光都具有波动和不确定性,若进一步转化为电能就给储存和输配带来极大难题,需要复杂配套的庞大调峰机组调控再由智能电网输出,而获得的电能又要经过电动机变回到机械能驱动水泵,这样的循环往复技术装备堆砌,岂不是跳进了浪费投资和能量的怪圈 。

    风和光若以压缩空气这个能量载体为共同目标,那能量转换的链条极短,有利于简化装备提高效率。

    有风时风车带压缩机产生压缩空气。有阳光时槽式抛物面反射聚焦照射长管锅炉,产生的高温高压蒸汽膨胀形成的直线运动动能,不必去驱动涡轮机带动发电机,因为直线变旋转会损耗能量,旋转机械能变为电能又会损耗一些。而是把高压蒸汽直接推动超大活塞在超长汽缸内压缩空气,动能就立即变为势能了损耗极小,这个特殊的蒸汽机类似舰载机弹射器,但效率高于美国航母上的弹射器,弹射器汽缸是开槽的有蒸汽泄漏,而光热蒸汽超长汽缸是完整均匀的长钢管,可以充分利用现有风车高大的塔筒来兼做超长汽缸。

    风和光互补产生的大量压缩空气是优质的高级能源,又容易大规模储存在采空的地下矿洞内,有了这么庞大的“蓄能池”就可以消除风和光的间歇性波动性了,当河流走向与风力状况不一致时可气动提水。“压缩空气蓄能”技术的基本原理是将空气压缩,多余部分注入地下储气库,以一种类似天然气的方式保存在地下。释放出来就可推动气动水泵抽水,可别小看了这个气动水泵,2011年3月11日本福岛核电站遭遇特大9.0级地震和海啸后,全部备用电源丧失以及备用的柴油发电机系统都不能工作,反应堆升温氢气爆炸堆芯局部熔毁救援陷入窘境,只能以直升机空中洒水和消防车高压喷水,来给反应堆降温等待外接电源的修复。其实这就是当今人们高度依赖电机水泵和电能的结果,既然反应堆有高压蒸汽那这个能量就可以开动备用汽轮机直接带动水泵注水啊,怎么还非要转化为电再来开动电机水泵呢?

    今后新建的核电站遇到这样的情况那最后的安全保障--应急的气动给水泵冷却水系统将发挥作用,中国核专家郑明光在接受凤凰卫视专访时表示,将吸取日本福岛核危机的教训,中国未来在核电的设计方面还将考虑更大的安全余量。凤凰卫视 邓淩莉、李波上海报道 

    大量的压缩空气也能作为应急调峰电站的气源,电力不足时,将这些压缩空气导入涡轮发电机,帮助天然气燃烧,供给燃气轮机的能量就是压缩空气的势能加上天然气化学能的总和,因为不需要同轴压气机吸气压缩消耗能量了,这样产生的能量会更大。在充压和释放的循环中,压缩空气蓄能电站发出的电量大于充压所需的电量,可以节省1/2-2/3的燃烧成本。

    本文转自中国风力发电信息网

    3.综合利用及效益:沿规划的引水河建造巨型风车群、光热锅炉和压缩空气“特殊能源管网”,输送给气动挖掘机等工具使用,引水河工程完工转入长年输水时,压缩空气可以顶推管道内的水柱快速爬升,这种简单特殊的水泵不需要两端消耗铜(发电机--电动机),也不需要耐海水腐蚀的贵金属水泵,还免除了昂贵的配套电站和智能电网。引水河两边形成的工业走廊对压缩空气将会有极大的需求。

    阶梯提水站工程要结合综合利用来展开,使其同时具备抽水蓄能电站的功能,抽水蓄能有效调节了电力系统生产、供应、使用,保持了三者之间的动态平衡。储能功能是抽水蓄能电站调峰填谷、调频、调相、事故备用、黑启动等功能和在电力系统中多种作用发挥的基础。抽水蓄能是当前最成熟、最经济的大规模电能储存工具。

    巨型风车提水机比类似的风电机组造价便宜多了,可通过开发这些新能源的方式来增加对西北的投资,促进西部大开发,由此带动西北其他相关产业的发展;用风能、光能等资源,换取渤海水资源,改造沙漠生态环境与建立沙产业。

    环渤海和海上的巨型风车群带动压缩机压缩空气传递给气动机,气动机械则输出动力获取海冰,并将海冰破碎、离心脱除残余盐份再输送到冰水库保存或补充于地下,夏季则把这个巨量冷库里的冰水混合物输送给津京降温,融化后又是宝贵的淡水资源。

    “ 2月9日晚上,古老的长城再一次为北京燃起了烽火。不过,这次烧的不再是狼粪,而是759根黑色的碘化银金属棒。燃烧产生的无数极其微小的烟尘,从燕山山脉飘到了北京的上空,带来了漫长冬天里的第一场雪。这个晚上,从太行山到大海的华北各地也用飞机和火箭展开了增雪活动,终于制造了华北长达一百多天来的第一场雪,为大平原染上了一片白色。

    但是,这并不足以抵消农民们糟糕的心情。在薄薄的新雪之下,冬小麦的麦苗长势明显不如去年,土壤也干燥的一搓就碎。尽管有不少麦田已经用从地下300米或400米抽上来的井水进行了浇灌,但还有多达1.12亿亩,相当于两个台湾大的耕地在干旱中受到了严重的损失,这些损失的后果将在6月中旬不可避免的显现出来。河北的地下水位从十几米下降到几百米,而且还在稳定下降中。”   摘自中国如何实现粮食安全?

    作者:英国《金融时报》中文网特约撰稿人 白鹤鸣 

    虽然渤海取冰的代价也不菲,但一举之下至少有了两个以上的作用和好处,那就很划算了,比起从几百米深处抽水,近岸取冰或许更容易些,提水上1280米的地理台阶也就是3倍数,可以在明处由风能光能来接力传递,也就没有想象中的那样难了。

    海冰淡化水可立即补充华北平原因长时间抽地下水形成的巨大漏斗,津京可作为生活用水,还可输送一部分给西部需要重点保护的绿洲滴灌绿化固沙。海水西调工程和运行投资虽然巨大,但产出更大,超大型的抽水蓄能电站经济效益生态效益十分巨大,它不同于现有的蓄能电站,不用把已经发出来的风电再来提水转换多次而损耗能量,它也不同于现有抽水蓄能可逆式水轮发电/电动机组的兼顾两头而影响效率,它可采用相应水电站最高效率的水轮发电机组,可起到给众多原有和新增风电机组调峰的巨大作用,把以前没有发挥作用的风电潜能全部盘活释放出来。

    4.“引渤济锡”的生意经(王秀顺董事长作主题报告)

    煤老板的加入,令改善生态的学术构想延伸出无限盈利空间

    在泓元海水淡化有限公司董事长王秀顺看来,无论是11月5日学者们在新疆“陆海统筹,海水西调”高峰论坛上提出的“海水西调”狂想曲,还是由此引发网民们对此事的攻击,都阻挡不了他的“引渤入锡”信心。

    山西煤老板王秀顺的出现,为锡盟“有煤无水”的局面带来了极大的转机。虽然中国地质大学的陈昌礼教授和西安交通大学的霍有光教授被认为是最早提出“海水西调”理论的先驱者,但王秀顺使这一看似不可思议

    的学术构想迅速变身有利可图的商业项目,并得到了锡盟和自治区政府的大力支持。

    王秀顺的加入,标志着“海水西调”正式从学术走向商业,从一个改善生态的农业项目,变成了盈利空间无限的工业项目。 联想到一个半世纪前美国的几位商人成立的,以斯坦福为董事长的“美国中央太平洋铁路公司”,将人迹罕至不可逾越的天堑,开通为穿越美国大陆沟通东西部的大铁路的丰功伟绩,那么今后王先生所属的公司也将会创造出人间奇迹。

    5、冬季运行:海水西调经北纬42度线,冬季冰下照常流水,为了在自留段保持输水所需流速,至少还得经常依仗地形抬高几百米的落差水头,这样一来又在中西部形成了众多高位的水库,又可建系列抽水蓄能电站了,既可以获得优质电力又给水体增加了温度和动能,不容易把引水河整体冻结,而表面结的冰可以取冰得淡水,即使遇上严寒把整个引水河都冻结了也不要紧,引渤入疆的主要功用是人工造海,不是供人们日常的饮用水,完全可以停上3个月,这几个月里人造海里还有水,不会造成大的影响

    仅内蒙古东西方向的3000公里地段用融冰淡水来植树种草,就会形成50-60公里宽、3000公里长的中国乃至全球第一防风固沙林带,为我国和全球的生态改善作出巨大贡献。

    6、渗漏问题: 网友质疑目前不少沿海城市由于海水倒灌而引发土地酸碱度变化。如果把渤海水引入新疆,一旦地震等造成沿途海水泄漏,缺少降雨的新疆很可能会导致土地盐碱化。这个问题可以在相关地段作重点防护,目前全国许多大城市被垃圾包围了人们却处之泰然,海水哪有垃圾危害大呢,大部分垃圾是铺设防渗膜再填埋处理的,那参照这样的方法,在某些地段可适当铺设柔软抗震的防渗膜。

    这条人工引水河是靠机械动力运行并设有许多阶梯的,危急时刻比那西气东输的高压天然气更容易关闭。另外渤海冬季有巨大的海冰资源相当于黄河水量,虽然获取这些海冰代价不菲,但可以先满足京津地区夏季的降温空调和淡水的两个需要,这样一来海冰不仅不贵还有利可图,在大家对海绵城市的期盼和实践中,会通过工程改造获得足够的空间来储存这巨量的海冰,之后把部分已经产生了降温作用的优质淡水输往西部,水费就不那么高了,该引水河夏季输送海冰淡化的淡水,若发现输送大量海水确实造成了危害,完全可以调整海水和海冰淡化水的输送比例,以达到最优化。


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  • 不具有可行性!
    2017/4/26 6:51:40
  • 与其调海水,不如调江水,也许还不如大规模引进以色列滴灌技术。还不如大规模移民东部,保留西部原生态。
    2017/4/25 16:26:43
  • 处于空想阶段。可行性几乎为零。
    2017/4/25 16:23:41
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草根简介


贡茅(男)1957年7月 汉族 大专,祖籍江苏,供职于南昌大学,喜爱发明创新,在发动机、节能、新能源利用、特殊机场、新概念航母等领域做了开创性研究。座右铭:崇高的理想、远大的抱负、创新的思维、精湛的技艺。在世界风能领域最具影响力中文期刊《风能设备》2010年第5期上,发表了题为“建筑一体化的风能冰箱、空调、热水器、混凝土恒温房综合节能系统“论文,在台湾《科学月刊》2015年第三期发表“空气压缩风光互补新思路”论文,这些论文里的发明设想对我国及全球生态经济区可再生清洁能源的开发利用具有重大意义。个人经历:从小喜爱发明创造,动手制作过许多航模、舰模、照相机等。提出了许多创新的建议和设想、率先提出“斜面飞机场”的发明设想和设计方案、领先欧美十多年、受到海军、空军、民航的好评。邮箱:252773155@qq.com
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