超级工程经济可行吗?从三峡调水去西北需要多少钱呢?

科技之良言 2022-08-08

新能源能源工程经济

2474 字丨阅读本文需 11 分钟

超级工程:长江分流改道到黄河入海,黄河流入塔克拉玛干沙漠。从三峡水库“调”350亿吨水去宁夏甘肃内蒙新疆等地,彻底解决西北干旱问题。需要多少投资成本?在文章的最后给出粗略估算。

这是可以商业化的工程,国家不花一分钱将三峡水库的350亿吨水“调配”到西北地区。25年后,将不会再收调水水费。

采用公用事业的PPP模式,允许社会资本自行融资建设,25年后投资方收回成本,获利丰厚,无偿移交给国家。为了说服您接受如此超前观点,先向您汇报如下事实:

1:调水水价1.5元每吨,储能度电收益0.08元,抽发效率75%以上是当前市场可接受的,远低于当前市场平均水平。抽储发电量400亿度以上。调水350亿吨和储能收益年收入超过550亿。利率4.5%,连本带利25年还清,可以获得初始投资7500亿。这足够实现超级调水工程了。(请注意还有150亿吨水,不收费的)

2:光伏上网中标价格已经低于0.15元每度,在这个能源越来便宜,光伏发电需要储能的情况下,2021年水电发约1.2万亿千瓦时,占比14%.而抽水储能发电量将会占到25%以上.意味着抽水所需的电力,是当前全国已开发的水力电力资源的两倍.就相当于说把全国在运行的水电站里的全部水逆方向抬高两倍.举例说明就是,三峡水库年径流4500亿吨,落差115米.抽水储能需要将这4500亿吨水抬升230米,然后让这些水资源流到合适的地方.解决水资源的问题.比如流到西北新疆.

3:吨水落差160米,理论电能约0.5度,能源成本不到0.1元。要水还是要电?能源发展趋势不会止步于调水工程,未来几十年人们的吃穿住行,社会生产力将会因为0.1元每度电发生翻天覆地的变化,低廉能源加上人工智能彻底解放人类。调水工程,只是牛刀小试小菜一碟。

基于上面三个事实,下面开始如何将三峡水库350亿吨水,调配到西北地区。

首先,南水北调中线扩容到年调水500亿吨。

三峡库区调水200亿吨到丹江口坝下汉江下游,150亿吨通过丹江口水库到淮河流域,置换500亿吨汉江淮河水到黄河,海河流域。丹江口水库以北180米上水库全部到黄河北岸。.最后置换黄河上游400亿吨水,在乌海或黑山峡的上游将黄河截流,分流,用在黄河中游海拔800~1500米以上的平坦高原.

25年后,不需要支付调水水费,调水水费降为0元(最佳抽发效率,足够高的峰谷差价).

三峡调水到丹江口,汉江下游工程投资在1500亿,工期5年。

图1:调水350亿吨的线路图

图2调水高程图

图3昭君村取水点示意图

图4南河发电站

图 5自然河道增加扩容的抽水储能电站

采用抽水储能的方式减少建水库淹没城市,乡村等人员密集的地区,从而降低了拆迁费用,降低了扩容成本。抽水储能还能解决能源问题。

汉江上中游水库扩容

并通过在浪河,丹江,安康水库,堵河四个地方建立全混流的抽水储能电站,这些电站完全可以通过抽水储能实现投资成本回收不需要调水水费分担。这四个储能水电站为调水提供超过330亿立方的库容,并一年倒腾至少1.5次,相当整个汉江流域的水资源都可存储起来。雨季将汉江洪水存起来,旱季将这些水调到黄河下游。

图 6 浪河抽水储能电站

浪河和丹江扩容的水库每年至少倒腾2次,将雨季的洪水存起来。雨季不需要给黄河下游的华北平原调水。存起来的水留给旱季使用。

图 7 丹江抽水储能电站

丹江抽水储能电站,淹没的地区都没有乡镇或城市。

图 8堵河抽水储能电站

堵河抽水储能电站,利用卫星地图看同样没有淹没到乡镇或城市,拆迁成本可以为零。

图 9安康水库扩容

安康水库扩容,主要用于汉江上游洪峰的削峰,紫阳抽水储能电站在海拔330米  有一个巨大的涵洞,用于洪水通过,直接进入安康水库,利用安康水库现有30亿吨库容调节洪水。

第二步,将黄河改道回到西汉时期或当前南水北调线路。

小浪底水库出库500亿吨调到北京,天津等地。极大地冲刷河道,并将东营和曹妃甸之间的海域通过黄河的泥沙变为陆地。南水北调调来500亿吨,同样有填海功能。

图10,三分黄河出海

第三步,黄河上游,黑山峡,乌海截流黄河。

2021年,青海省共和光伏产业园609平方公里,超过新加坡国土面积,总装机容量达到了9000多兆瓦,年平均发电量也达到了96亿千瓦时。按2022年光伏EPC折算总投资在350亿。

黑山峡大柳树水电站位于宁夏中卫市最大坝高164m,坝顶长710m,总库容110亿立方米,最高水面海拔1380米,年平均发电量 78亿千瓦时,施工工期7.5年,总投资114亿元。

由上面的对比选择要水,放弃发电。因为水资源创造价值更高。

或者说黑山峡水电应该放弃传统的水电站模式,要建成一个抽水储能型的电站。

白天使用光伏发电抽水,夜晚使用水力发电。抽水发电不是一次建成,在传统方式大柳树水电站建成之后,水库河道两边建立多个两级抽水蓄能发电站。如图11所示。

图 11 两级抽水储能电站

两级抽水储能电站,将会得到三个水位用于灌溉分流。坝下水库水位在1220米,会宁夏及黄河中游河谷地区灌溉,坝上水库水位在1380米左右,用于自流去宁夏河谷高海拔地区,毛乌素沙漠和库布齐沙漠。上水库海拔在1550米,用于自流去腾格里、乌兰布和沙漠和巴丹吉林沙漠,青土湖和居延海,也能自流到新疆,穿100公里隧洞进入罗布泊。但黄河没有这么多水资源。其中自流去腾格里沙漠低于1350米的地区,可以利用坝上水库1380米水位自流。当前规划的大柳树水电站,并没有将抽水储能作为一个最重要的手段,发电之后水位下降到1220米,并不能覆盖中游严重缺水地区。

图12  黑山峡三个水位能覆盖西北全部低于1500米海拔地区用水

引水水位1350米可以覆盖黄河北岸,超过1亿亩的沙漠地区,该区域也是光照条件最好的地方,将会是光伏发展的主力地区。调水线路如浅绿色所示,取水点是1350米,受水区域出水口是1300米,调水线路长度在70公里以内,55公里是明渠,15公里是直径16米浅隧洞,年调水200亿吨以内。

文章的开头说有7500亿的投资,是否足够这么庞大的工程呢?

做造价预估是一个非常复杂的过程,但可以初步给一个分配安排,三峡水库到丹江口调水350亿吨,需要1500亿,汉江水库扩容需要超过1000亿以上,南水 北调中线拓宽需要超过1000亿,三分黄河改道安排1000亿,黑山峡抽水储能及灌溉12GW,1200亿。

按这样预估,投资还没达到6000亿。其中3000亿是用于南水北调既有线路上,南水北调累计投资超过2000多亿,设计调水能力超过150亿吨,分段拓宽到500亿吨,考虑不用额外征地补偿3000亿是足够的。

初步的估计6000~7500亿是足够完成这样的工程的。

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