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一招改善电力结构

发布时间:2020/3/31 15:34:23

电力是国民经济和人民生活赖以发展生存的基础,可谓国之大计不可不察。理想的电力,一般认为需满足经济、稳定、安全、环保四大指标。根据这些指标,现实中煤电在前三项指标中都优于其他(水、风、光、核)电力,尽管在第四项指标上受千夫所指,它仍然长期占据电力比例60%—70%的份额(图1)。但考虑到我们站在负责大国立场上,落实《巴黎协定》的承诺,压力却越来越大也是不争的事实。



如果有一种电力,可以在四项指标上都大大优于煤电,一招解决电力所有问题,会不会受到拍手欢迎呢?按理说一定会!

它是什么,且听道来。

事先需要强调的是,它不是什么高精尖科技,也不是什么新发现的新能源,以免吊起胃口后让大家失望。

它是压缩空气电力,完整的表述应该是:利用水力风力加工压缩空气发出的电力。它的关键点是水力风力加工的压缩空气。

众所周知,目前,压缩空气都是利用电力加工而成,它成本高昂效率低下,所以作为能源便无人问津。也许有人会问:为什么长期以来,水力风力加工压缩空气会没有先例呢?它怎么就可以称为理想能源,如何做到四项指标皆优呢?没有先例的原因无从知晓,大家可以去讨论总结,也许会得出答案,这里重点谈一谈它的优越性。

首先,用水力和风力加工压缩空气得完成一些技术创新:

一、为了把所有在当前技术条件下,不能建设水电站的低水头小落差的大江大河的中下游水力资源利用起来,如图2所示,利用水车提高水位后,便可大量地高效地加工生产压缩空气。图中指示线分别代表:1.活塞;2.滚筒或滚珠;3.内缸;4.内囊;5.弧刃;6.内囊伸缩皱拆;7.弧形固定台板;8.卡槽;9.机体;10.临时储气仓;11.高压连接器;12.储气罐;13.泄水阀;14.隔断;15.活塞与压缩腔连接板;16.压缩腔;17.进气仓;18.进气管;19.过滤器;20.弧形固定台板内平台;21.高压阀;22.低压阀;23.连接绳;24.滑轮;25.皮带或链条;26.水车或涡轮;27.高位水池;28.水车。其中压缩仓16是一体式全封闭可伸缩活动的结构(也是创新的主要技术),过去的压缩仓(气缸活塞)有一个至命的缺陷,密封性能越好其阻力就越大,因此效率极其低下,如果不加以革新,沿用老技术,那么利用水力风力加工压缩空气则不会比电力加工压缩空气更高效,再拿它去发电,便没有任何意义。



二、为了把所有在当前技术条件下,建设水电站非常鲜见的大海潮汐利用起来,如图3所示(为图纸清晰,方便理解,从本图开始,下列各图中的压缩仓沿用现有电力装备结构,在实际制造使用中则为图1所示的一体式全封闭可伸缩活动压缩仓),制作一块挡水板式的装置,置于潮汐流经的地方,便可轻松地普遍地将大海潮汐都利用来加工压缩空气。图中指示线分别表示:1.拦水板;2.单向阀;3.活塞;4.压缩腔;5.高压阀;6.高压储气罐;7.高压连接阀;8.临时储仓;9.泄水阀;10.过滤器;11.进气管;12.进气仓;13.低压阀;14.连接杆;15.水槽;16.隔断。



三、为了把所有在当前技术条件下,建设水电站综合效率极差的小河小溪利用起来,如图4所示,利用杠杆原理,设制一个盛水装置,积少成多,便可充分地灵活地将山溪小河利用起来加工生产压缩空气。图中指示线分别表示:1.储水器;2.放水阀;3.导向平衡板;4.杠杆平衡连接杆;5.杠杆;6.支点;7.空气过滤器;8.进气管;9.机体;10.进水阀;11.进水管;12.压缩腔;13.高压出水阀;14.临时储气仓;15.高压储气罐;16高压连接器;17.低压阀;18.高压阀;19.进气仓;20.活塞。



四、为了把所有在当前技术条件下,建设水电站综合效率极差的短距离大强度激流和不能再利用的水电站出水口喷射水流利用起来,如图5所示,基本与现有电力空气压缩机的结构相似,就能将这些几乎不能利用的水力资源都用来加工生产压缩空气。图中指示线分别表示:1.入水口;2.涡轮;3.主轴;4.变速轮;5.泄水口;6.密封轴承;7.传动轴;8.曲轴;9.活塞连杆;10.活塞;11.曲轴腔;12.压缩腔;13.高压泄水阀;14.临时储气仓;15.高压储气罐;16.高压连接器;17.高压阀;18.低压阀;19.进气仓;20.低压进气管;21.过滤器;22.平衡稳压管;23.轴承;24.卡槽;25.机体。



五、为了把所有在当前技术条件下,不能建设风力电站的风力利用起来,如图6所示,将风轮叶片改成小块式轻薄型,便可将大量三级以上的风力都用来加工生产压缩空气。图中指示线分别代表:1.塔杆;2.风轮;3.主轴;4.变速轮;5.轮轴及变向轮;6.密封轴承;7.传动轴;8.曲轴;9.活塞连杆;10.活塞;11.曲轴腔;12.压缩腔;13.高压泄水阀;14.临时储气仓;15.高压储气罐;16.高压连接器;17.高压阀;18.低压阀;19.进气仓;20.低压进气管;21.过滤器;22.平衡稳压管;23.轴承;24.卡槽;25.机体。



其次,压缩空气发电,目前只有汽轮机发电的储能形式,这种形式由于汽轮发电机的功率一般都很大,需要将压缩空气大量储存在废旧矿井中,或者建造庞大的储气室,条件要求非常苛刻,其瓶颈在于汽轮机还不能小型化。但这不能成为阻碍压缩空气发电的死结,可以从以下几个方面入手:

一、如图7所示,将压缩空气当成标准化的人造风力,将风力发电机的叶轮稍加改造放置在固定的风道内带动风力发电机发电,其中指示线分别代表:1.风力发电装置;2.风道;3.气阀;4.输气管。



二、如图8所示,用压缩空气驱动水力循环的形式,带动水力发电机发电,从而使电站小微化、任意化,其中指示线分别代表:1.高位水池;2.回流管;3.导流管;4.水力发电机;5.尾水池;6.单向阀;7.废气阀;8.储水室;9.气阀;10.输气管;11.连接器。



三、如图9所示,用压缩空气驱气动马达带动发电机发电,其中指示线分别代表:1.储气罐;2.高压连接阀;3.输气管;4.气动马达;5.传动轴;6.发电装置;7.进气口;8.废气口。



这些发电方案都是土办法,看起来很原始落后,但其技术都是成熟的,不需要研发周期,立马就可以使用,很实惠。

第三、对比,从上面内容不难看出:

一、经济性:用水力和风力加工生产的压缩空气发电,由于没有化石能源那样复杂的采掘过程;没有水电站拦河筑坝、移民搬迁,大量资金被建设周期长期占用的问题;也没有风力发电场产生大量弃电和为满足入网条件,克服风力间隙和不稳定在发电装置上投入许多复杂设备设施的问题;更没有核电庞大投资的问题,压缩空气带动风力发电机发电,它本质上是将空气(原矿)加工成人造风力(成品)的过程,在A、B两种发电形式中,对压缩空气没有特殊要求,不用提纯干燥。它们的出厂电价一定会低于现行所有电力的出厂电价,其经济性不言而喻。同时,以机构或组织甚至家庭为用电单位,完全可以实行自发自用、即发即用的点块式供电用电模式,减掉中间供电环节的一切成本,包括为维护其安全运行的国防成本,使终端电价成为裸电价,其经济性更加凸显。

二、稳定性:由于整个电力生产供应链产生了变化,水和风就如原矿煤和油,加工生产压缩空气的过程就是“采掘”过程。将“采掘”出来的“成品”(压缩空气)运输到发电(供电)终端,原来水和风的不稳定性(时大时小,时有时无)便没有了,其稳定性不言而喻。

三、安全性:由于加工生产压缩空气没有高温高热,没有地下矿井采掘过程,供电可以不要高压输电线缆,高压气体一般均在安全作业下运行,危险事故、重大安全隐患几乎不可能发生,其安全性不言而喻。

四、环保性:不言自明,毋需赘述,我们将看到神州大地烟囱林立的现象不复存在,蓝天白云将以它美丽的身影与我们常常相伴。



五、其它:A、灵活性,由于可实现发电机小型化,便为点块式自发自用,即发而用,开避了广阔的路径,一户一电,一单位(组织)一电的理想用电模式,在纯技术层面便没有了障碍,电老爷、电老虎将一去不复返;B、丰富性,我国水力和风力资源十分丰富,以长江水系为列,现在只利用了西南地区极少部份的水力资源,不到几千公里广阔水域的1%,祖国山川江河各水系,中下游大量地区的平缓水流还有巨大潜力可供开发;C、便宜性,主要经济发达地区的长三角,可就近利用长江下游、黄浦江等水系,近海潮汐和风力;珠三角可就近利用珠江、东江等水系,近海潮汐和风力;京津冀可就近利用海河、滦河等水系,近海潮汐水力和风力;中部地区可就近利用丰富的长江和黄河等诸水系。

综上所述,压缩空气电力有如此这么多的好处,如何实施呢?一句话,将压缩空气作为普通商品,任其在市面上流通,在现行环保法律框架下,允许用电者自由安排选择电力即可。


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