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感谢中国科学院《科学智慧火花》给贴出《大风风电与海水蓄能的可能思路》

2022-12-2 16:55

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感谢中国科学院《科学智慧火花》给贴出《大风风电与海水蓄能的可能思路》

感谢中国科学院《科学智慧火花》给贴出《大风风电与海水蓄能的可能思路》一文！该文的网址：https://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=81256 。该文内容如下：

大风风电与海水蓄能的可能思路

杨正瓴

天津大学电气自动化与信息工程学院，天津 300072

2022-04-30

我国目前的能源形势大体为“能源资源方面，石油对外依存度达到70%以上，油气勘探开发、新能源技术发展不足”。扩展风速的利用范围，是充分开发可再生无碳绿色替代能源（renewable without carbon green alternative energy）的思路之一[1-4]。在低风速端，降低风机叶片的机械转动惯量，增大叶片的面积，优化设计叶片几何形状等[1-3]，都是可能的思路。

但是，从理论上讲，风机出力（发电机发出的有功功率）是“风速的立方”。低风速端的风能毕竟有限。因此，高风速端风能具有更大的能量，其利用更值得重视。一般水平轴风机的风速利用范围大体在3~25米。当大风（烈风、狂风、暴风、台风或飓风）来临时，常规的风机一般不再发电。

在大风（烈风、狂风、暴风、台风或飓风等）来临时，利用风能的可能思路有：

（1）利用大风直接风力发电，如日本工程师清水淳（Atsushi Shimizu）；

（2）利用大风直接风力发电，并网以外的电能进行抽水蓄能[5]；

（3）利用大风引起的海浪（潮汐[6]、风暴潮[6,7]等），自动蓄水储能。用于类似潮汐的发电[8]；用于抽水蓄能“下水库”之一（另一个也可以是大海）。当风速超过 25 m/s 时，海面一般浪高超过 9 m。[9,10]

我国东南沿海海域有不少近海岛屿。该区域可再生能源的利用，包括通过区域k近邻等提高未来的风速预报，低风速风机的研发[1-4]，大风能量的使用。大风、台风时期，除了研制台风风力发电之外，还应结合近海岛屿，探索近海海岛通过海浪（潮汐、风暴潮等）进行分布式自动蓄水的可能性。该海域的年蒸发量约为1.5m，年降水量约为0.8m [11,12]，年蓄水损失约为0.7m，因此海水蓄水具有跨季度储能的可能性。

台风在某地的时间一般在一天上下，这个时间外就没有强大的风能了。所以，台风期间的储能，如利用台风的风力发电进行抽水蓄能、直接利用大浪储能是一些值得研究的课题。

过去认为“风暴潮、巨浪、潮汐”往往属于灾害现象，现在要“变害为利、变废为宝”，探索这些“不请自来”的不速之客携带能量的分布式储能与利用。如抽水蓄能的间接利用，类似潮汐发电方式的利用。

参考资料：

[1] 杨正瓴，2020-10-14，发展我国东南沿海风电的一些可能的建议[EB/OL]. 中国科学院科学智慧火花

https://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=76038

[2] 杨正瓴，2019-12-13，低风速风机：“变形”叶片[EB/OL]. 中国科学院科学智慧火花

https://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=72032

[3] Z. Yang, H. Wang, and S. Lian, et al. Confidence intervals of six distance indices estimated by numerical simulations [C]. in Proceedings of the 40th Chinese Control Conference, 2021: 5905–5910.

https://hfbix45521e79b0484907sq99c65nfpnwu65fufiiz.eds.tju.edu.cn/document/9549775

https://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-KZLL202107011003.htm

[4] 杨正瓴，2021-08-15，高空机翼风筝发电设想[EB/OL]. 中国科学院科学智慧火花

ttps://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=78675

[5] 抽水蓄能电站 pumped storage power station. 中国大百科全书，（第二版）[M]. 北京: 中国大百科全书出版社，2009.

[6] 刘俊. 关注风暴潮巨浪潮汐[M]. 北京: 军事科学出版社, 2011-06.

[7] 风暴潮 storm surge. 中国大百科全书，34，大气科学、海洋科学、水文科学[M]. 北京: 中国大百科全书出版社，1987.

[8] 潮汐电站 tidal power station. 中国大百科全书，（第二版）[M]. 北京: 中国大百科全书出版社，2009.

[9] 陕西省电力公司组编. 供电企业职业技能操作导则高压线路带电检修[M]. 北京: 机械工业出版社, 2003-01.

[10] 刘荣厚. 新能源工程[M].（全国高等农业院校教材）. 北京: 中国农业出版社, 2006-01.

[11] 刘伉, 毛汉英, 王守春. 世界自然地理手册[M]. 北京: 知识出版社, 1984-09.

[12] 海面蒸发 sea surface evaporation. 中国大百科全书，34，大气科学、海洋科学、水文科学[M]. 北京: 中国大百科全书出版社，1987.

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