第一种技术方案,就是采取垂直的方式,把转子安装在河床上面。这种方式的发明者是一位前苏联科学家格尔诺夫,在移民美国之后想出来的。这位老哥当年曾参加过设计埃及阿斯旺大坝水电站,他设计的这种“垂直涡轮”可以把发电机放在最顶端,就不需要把发电机放在水下,减少了很多麻烦。
图一 水流速度和发电量
从这个设计来看,水流的速度比较重要。以中国的怒江为例,俺们只知道水流很急,大概是比这个图表的一秒钟4.5米快得多吧。以一个2米宽,5米高的涡轮发电机,如果可以做到100千瓦的话,那么在2公里的范围内,安装100个就是1万千瓦的发电量了。这样发电的规模肯定够当地的发展用,够不够西点东送,当然是一个问题,不过俺谈论这些科技的目的,本来就是为了让大家开阔眼界。
第二种技术方案,就是在水底下放风筝(或者更准确的说,在水底下放水筝)。
图二 水下放水筝发电
从这张图可以看出来,就是在水下有一个涡轮发电机,然后用2根钢丝来在河床上,甚至可以在河岸边上,然后由一根水底电缆把发出来的电送上来。
这个水筝可以用在河流和海底,水流的方向并不重要。水流的速度在一秒钟2.5米的低速度都可以用。每个单位的有两台45千瓦发电机,就是总量90千瓦。尺寸是高10英尺,宽18英尺,长14英尺9英寸,重量是5720磅,中间的转子那块的直径是8英尺。
这个是什么概念?一米大概是3.28英尺。那么这个设备的体积就是3米多高,5米半宽,4米多长。而转子直径是2.43米。那重量就是2594公斤。
那么这种小小的发电机,和人家大水坝发电量如何比?这些小电机,当然无法和一个大坝的装机容量相比,但是恶虎还怕群狼。这些小电机的好处在于可以充分利用河流的长度,来发电,而不是水坝那样,只能靠一个位置发电。
当然俺也认为无大坝水电站的长处,还是利用中国西部的激流,如雅砻江,大渡河,嘉陵江,怒江,和澜沧江等等,进行中小型的发电功能,可以弥补西部开发的电力增长压力,而难以解决西电向东送的问题。但是由于这个发电概念,可以运用在海水潮汐上面,就可以在电力缺口大的东南沿海实行。
第三种技术方案,俺就认为,特别适用在海水发电上面。
图三 利用海水发电
这个潮汐涡轮发电机大概是10米长直径,上面是一个1兆瓦的发电机。中间的开口是为了方便鱼类游过去,而封闭叶片设计,也不会将海洋生物吸进发电机里。
那么中国的潮汐能源可不可以利用呢?
其实想一想,中国最主要的用电区是在东南沿海,而这些地区,没有煤,缺乏油,太阳能幅度不大,风能也不充沛,唯一的好处,就是靠近大海,应用海水发电,应该是一个不错的选择。
潮汐的能量来源与潮汐的水量,和潮汐的高度差。世界上潮汐差最大的大概是13-15米,而中国最大的自然是大家都熟悉的杭州湾的钱江潮。在秦山核电站之南的澉浦,潮差可以高达8.9米。但在发电上,却不需要这么高,大概平均在3米以上就可以应用了。而中国东南沿海的平均潮差是4-5米,最大可以到7-8米,开发条件相当不错。从浙江的三门湾,到福建的泉州湾,都是开发的极佳地方。
中国的潮汐能的分布,以福建和浙江最多,然后就是长江口的北面上海和江苏一线,广东和广西,辽东半岛都相当不错。如果开发得当的话,可以形成3千万千瓦的发电能力。
因此中国的整个能源战略计划,应该是这样一个情景:
从中国的东部沿海,在远海应该是远海的风能,然后联网到近海的潮汐能,然后在海岸上部分的核能(如广东大亚湾,浙江秦山等等),和部分的高清洁液体煤和部分天然气发电。然后就是西部来自西藏和新疆的风能,太阳能,加上北部蒙古,内蒙和东北的风能,太阳能,以及贵州,云南,四川和湖北的水电站。当然如果情况允许的话,山西和内蒙可以开发成清洁煤发电基地,再加上零星分布的地热电站和生物燃料电站,通过高压直流电网,就可以把全中国联系在一起。
在电网管理方面,实施智能电网管理,把旧能源和新能源,作为互补。而在用电方面,大力推广节能的LED电灯,使城市和城际交通,通过电动的高速铁路,城市地铁,电动巴士,电动汽车和自行车来实现。而居民的用电,可以通过房子上的太阳能来补充电力需要。
将这个能源问题解决之后,中国的发展道路就被打开了。中国不需要被人在中东一打仗,就掐住能源脖子,也不会被西方利用碳排放来为中国发展的道路扔绊脚石。和美国不同,中国的旧能源利益集团,羽翼尚不丰满,还没法绑架中国政府,而且大家对杀进新能源这个大金矿还是磨拳擦掌。和欧洲不同,中国政治制度具有集体行动的优势,可以比欧洲先进行能源的转变。
要抢占这个历史先机,就必须高瞻远瞩,行动快捷。旧能源的发展上,中国的技术优势和储藏优势并不明显,而在新能源上,因为许多新能源要解决的材料技术,比如说风能设备,电动汽车,节能灯泡等等,都依赖以稀土金属,而中国就是稀土金属的沙特阿拉伯。
既然世界人民都想搞新能源,中国似乎应该比世界其他人民还应该热情一些。