本文为往期文章复盘。
原文为2022年参与了引江补汉工程公众参与的时候,给环评群众意见征集时写的一些内容。
也是这篇文章,在全网带来了数十万的阅读量,让我从能源科技方面的写作转入了调水工程的写作。
此后三年,我写调水工程方面的文章,累计获得超6000万人次的阅读。
并提出了一系列的调水工程规划。
复盘和反思:
当初的无知无畏,设想并对引江补汉工程提出了自己的看法。
那时候的想法,在今天看来非常错误,完全没有必要提出来。
不说下面内容的工程设计思路,计算和推测。即便实现这样的工程,运营和维护工程的成本,将会比现在实施的引江补汉高太多。
其中对水流速度的推测,高达20米的水流速度,可见当初的无知。
水泥引隧洞最高实际速度是3.5米每秒,而通常会在2米每秒左右。
以三年前的零基础,写了数百篇文章后,能够写出这么多调水工程的内容,仍是无知者无畏,站在无知峰顶,遥望着正确的方向,踏过刀山游着火海,一步一个脚印地艰难前行。
这个事实也告诉自己,在自己设想中,存在非常多的基础性错误。
此外,我在这个方案中,前后设计了超过5个版本的内容。大同小异,都是抽蓄调水。
下面是进行文字修改后的原文
内容提要:
可行性分析:长江改道黄河在技术、工程和经济上均可行,并兼具储能效益。
工程测算:古洞口水库加高后可调水量巨大,储能成本低至0.06元/度,水费仅0.2元/立方米,收益稳定。
成本下降推动:光伏和盾构机成本降低使工程可行,储能和调水成本仍有50%以上下降空间。
深远意义:若实施成功,跨流域调水储能有望解决能源和水资源问题。
预算与时机:基于1000亿预算,本文测算工程可行性及最佳实施时机。
本文设想的引江补汉工程将验证跨流域抽水蓄能技术的经济性。
若证实高速涵洞抽水蓄能调水经济可行,且规模越大、海拔落差越高,效益越显著。
以年调水200亿吨方案估算,抽水蓄能成本约300亿,25年内可回收(年化收益3.5%,电价差0.2元/度);调水成本250~700亿,单价0.25元/吨,回收期不超25年(年化收益3.5%)。即使调水单价涨至1元/吨,在干旱沙漠地区仍可接受。数据虽有偏差,但整体经济性显著。
抽水储能调水技术之所以近期才被重视,得益于两大突破:光伏发电和大直径盾构机成本的快速下降。过去三年,这两项技术从量变到质变,跨越了工程盈利门槛,技术成熟度显著提升,但公众尚未充分意识到这一飞速发展。
基于多年研究,随着光伏和核聚变发电成本持续降低(如当前光伏最低上网电价0.14元/度),电化学储能的经济性正在减弱。例如,原本储能成本1.5元/度,在电价0.6元时尚可盈利,但电价降至0.14元后,电化学储能获利能力大幅下降,甚至难以维持。相比之下,抽水蓄能成本将呈抛物线式下降,具备显著优势。正是基于这一储能成本模型,我设计了这一工程。
接下来,将详细介绍引江补汉工程的设计。
根据《引江补汉工程规划》,工程年均从长江引水38.7亿立方米,扣除输水损失后净补水36.7亿立方米。引水自三峡水库进入汉江,最大引水流量200立方米/秒,最大调水量63亿立方米。受三峡水位变动影响,实际补水量为36.7亿立方米。工程规划图如下。
采用高位自流调水方案,涵洞总长不超过60公里,年调水能力200亿立方米。具体如下:
高程选择:
发电高程差优选600米,兼顾效率与安全性。调水优先时,最高水位可降至600米,不宜超过800米以避免地质灾害。初步估算以620米为基准。
水流量与涵洞设计:
高水位自流的涵洞宽度与流速尚待确定,需进一步勘探。
抽水站与电力来源:
古洞口水库坝内抽水站投资占电站近一半,电力主要依赖西部光伏及三峡神农架风电。光伏每日抽水不足5小时且不稳定,结合水电与风电可将有效抽水时长提升至6小时。
水流走向与工程分段:
根据地质勘探,最终方案分三段:
东河大坝:坝顶高程730米,坝底400米,兴山水库自流损失较大。
新华镇至沮河桃坪:10公里隧洞,高程690米,可能需两条直径13米隧洞。
沮河大坝:位于歇马镇堰坪村,坝顶720米,坝底600米,采用混凝土复合土石坝。
麻园村至蒋家坡村:11公里隧洞,高程680米,可能需两条直径13米隧洞。
保康发电站:具体设计待定,需更多数据支持。
南河改造:通过冲刷与爆破降低河床至160米,分流水流至汉江下游与丹江口水库,采用地面自流方式,分期建设。
调水最高水位600米方案:
以古洞口电站为抽水站,高桥坪至桃坪沟建设15公里直径13米隧洞。水位620米为宜,虽古洞口水库加高费用较高,但抽水储能效率可达70%以上。香溪河与沮河年水流20亿吨,该方案比原700亿成本全程自流37亿吨更优,发电收益可覆盖建设成本。后续抽水量可增至800亿吨/年,抽发电机功率需另行计算。
新方案优势:
巧妙利用丹江口南北调水位比三峡低10米的特点,弥补高位自流损失,实现200亿吨水北调目标。
保康抽水蓄能调水水电站示意图
保康抽水蓄能调水方案概述
涵洞总长≤60公里,需修建3座100米以上大坝,成本较现有引江补汉工程大幅降低。在现有基础上增加≤300亿投资(假设保康抽水蓄能电站为丰宁电站1.5倍规模,发电能力5GW,相当于0.2个三峡),可将水流速度从1.5米/秒提升至20米/秒,并确保抽水水位高于三峡库区最大水位170米,调水总量提升10倍。工程预算约1000亿。
水光互补设计
规划保康抽水蓄能电站,配套建设20GW光伏电站,形成水光互补系统。
工程可行性分析
从电站建设与能源转换角度,水平自流涵洞抽水蓄能调水模式具备经济可行性。类似工程可推广至全球沙漠治理,如红旗河工程,未来沙漠将大幅减少。