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。采用公用事业PPP模式,允许社会资本自行融资建设,最迟25年后投资方收回成本,获利丰厚,无偿移交给国家。
工程技术可行,经济可行的工程规划基于下面4个事实:
1:调水水价1.5元/吨(沙漠地区农业灌溉只收水费不收地租),储能度电收益0.08元(大于75%抽发效率)。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。在利率4.5%,连本带利25年还清设定下,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:西部光伏电价低于0.15元每度,在储能需求下,当前水电占比14%.而未来抽水储能发电量占25%以上.意味着抽水储能调配的水资源,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水库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,抽水能源成本不到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。
4:2030年后合成淀粉和糖等技术的突破,中国还要不要这么多的耕地呢?西部地区光照非常充足,未来光伏发电占主力,必须发展抽水储能技术。光伏发电+储能的规模是当前水利规模的2~5倍之多。中国电力消耗量未来50年至少增长到当前200%~300%,为了更稳定和更多的能源。调水能够降低储能成本,这些工程必须去做。
基于上面4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500亿吨水,在乌海或黑山峡将黄河截流,分流,用海拔800~1500米以上的平坦高原.
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
图 7 丹江抽水储能电站
图 8 堵河抽水储能电站
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。
黄河流出小浪底水库后沿当前南水北调线路调到北京,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500亿吨用于现黄河南岸,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。
青海省共和光伏产业园609平方公里,9000多兆瓦,年发电量96亿千瓦时。总投资在350亿。
黑山峡大柳树水电站,总库容110亿立方米,海拔1380米,年发电量 78亿千瓦时,总投资114亿元。
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。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,给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和阿拉善。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,解决塔克拉玛干沙漠用水问题。
但黄河只有500亿吨。只能给约1亿亩的耕地灌溉。上面说的受水区域面积超过70万平方公里,超过10亿亩。该区域缺水状况的改变需要数十年。
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
做造价还没有一个准确值,初步给一个概算:
三峡水库到丹江口调水350亿吨8GW装机,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。
总投资5700亿。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。